Kubernetes-手册-三-

布客飞龙
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Kubernetes 手册（三）

原文：zh.annas-archive.org/md5/5052204F13641918EE166946F5C50D62

译者：飞龙

协议：CC BY-NC-SA 4.0

第八章：其他重要的 Kubernetes 内容

Kubernetes 还有很多内容无法在一本书中涵盖。如果我们尝试，将填满整整一套书！

在本章中，我们将简要提及 Kubernetes 的以下领域，这将带您进入下一个级别：

  • DaemonSets

  • StatefulSets

  • 作业

  • 定时作业

  • 自动缩放

  • RBAC

  • 存储

  • Helm

其中许多内容将成为未来版本书籍中的独立章节。现在，让我们先尝尝每个领域。

显然，还有更多内容，但就像我们已经说过的 - 它可以填满整整一套书！

DaemonSets

DaemonSets 是apps API 组中的一种资源，它们管理 Pods。它们的用例是当您需要在集群中的每个节点上运行特定 Pod 的副本时。一些例子包括；监控 Pods和日志 Pods，您需要在集群中的每个节点上运行它们。

正如您所期望的，它实现了一个控制器和一个监视循环。这意味着您可以动态地向集群中添加和删除节点，而 DaemonSet 将确保您始终在每个节点上有一个 Pod 副本。

以下命令显示了kube-system命名空间中存在的两个 DaemonSets，在新安装的 3 节点集群上。

输出被修剪以适应页面。

kubectl get ds -n kube-system
NAME         DESIRED  CURRENT  READY  NODE SELECTOR
kube-proxy   3        3        3      beta.kubernetes.io/arch=amd64
weave-net    3        3        3      <none>

请注意，每个 DaemonSet 的期望状态为 3 个副本。您不需要在 DaemonSet YAML 文件中指定这一点，因为它是根据集群中的节点数自动暗示的。

DaemonSets 在apps/v1 API 组中是稳定的，并且可以通过通常的kubectl get和kubectl describe命令等进行管理。如果您已经了解 Pods 和部署，您会发现 DaemonSets 非常简单。

StatefulSets

StatefulSets 是apps/v1 API 组中的稳定资源。它们的用例是有状态的 Pods - 即不打算是短暂的 Pods。

微服务应用程序的有状态组件通常是最难实现的，而像 Kubernetes 这样的平台在处理它们的功能方面进展缓慢。StatefulSets 是改进这一点的一步。

将它们视为类似于部署是有用的。例如，我们在 YAML 文件中定义它们，然后将其作为期望状态POST到 API 服务器。控制器在集群上实现工作，后台监视循环确保当前状态与期望状态匹配。然而，StatefulSet 和 Deployment 之间有一个主要区别 - 通过 StatefulSet 部署的 Pod 是不可互换的。这意味着当 StatefulSet 管理的 Pod 失败时，会被具有相同 ID 和 IP 等的另一个 Pod 替换。

StatefulSets 的潜在用例是应用程序中维护状态的任何服务。这些可以包括：

  • 需要访问特定命名卷的 Pod

  • 需要持久网络标识的 Pod

  • 必须按特定顺序上线 Pod 的情况

StatefulSet 保证所有这些在 Pod 失败和后续重新调度操作中都会被维护。

由于有状态应用程序的更复杂性，StatefulSets 的配置可能会很复杂。

作业和 CronJobs

作业，又称批处理作业，是batch/v1 API 组中的稳定资源。当您需要运行特定数量的特定 Pod，并且需要保证它们都能成功完成时，它们就会很有用。

值得注意的一些微妙之处：

  1. 作业没有期望状态的概念

  2. 作业中的 Pod 是短暂的

这两个概念将作业与其他对象（如部署、守护进程集和 StatefulSets）分开。而那些对象会持续运行指定数量的某个 Pod，作业管理指定数量的某个 Pod，并确保它们完成并成功退出。

作业对象实现了通常的控制器和监视循环。如果作业对象生成的 Pod 失败，作业将在其位置创建另一个。作业本身直到所需数量的 Pod 成功完成才会完成。

用例包括典型的批处理工作负载。

有趣的是，作业即使只需要运行一个 Pod 完成也是有用的。基本上，每当您需要运行一个或多个短暂的 Pod，并且需要保证它们成功完成时，作业对象就是您的朋友！

CronJobs只是根据时间表运行的作业。

自动缩放

部署章节向我们展示了如何手动扩展 Pod 副本的数量。然而，手动扩展一组 Pod 并不会扩展（原谅双关语）。例如，如果您的应用程序在凌晨 4:20 需求激增，如果您需要呼叫操作员，然后登录到集群并手动增加副本数量，这远非理想。如果您需要扩展集群中的节点数量，情况也是一样。

考虑到这些挑战，Kubernetes 提供了几种自动扩展技术。

**水平 Pod 自动缩放器（HPA）**根据需求动态增加和减少部署中的Pod数量。

**集群自动缩放器（CA）**根据需求动态增加和减少集群中的节点数量。

**垂直 Pod 自动缩放器（VPA）**试图调整 Pod 的大小。目前是一个alpha产品。

水平 Pod 自动缩放器（HPA）

HPA 是autoscaling/v1 API 组中的稳定资源，它的工作是根据观察到的 CPU 指标来扩展部署中副本的数量。在撰写本文时，v2 API 正在开发中，将允许根据不仅仅是 CPU 来进行扩展。

它的工作方式是这样的……您定义一个使用 Pod 资源请求的部署 - 其中 Pod 中的每个容器请求一定数量的 CPU。您将其部署到集群中。您还创建一个目标该部署的 HPA 对象，并设置一个规则，比如：如果该部署中的任何 Pod 使用超过其请求的 CPU 的 60%，则增加一个额外的 Pod。

一旦部署和 HPA 部署到集群中，扩展操作就会变得自动化。

值得注意的一点是，HPA 会更新目标部署的.spec.replicas字段。虽然此更新记录在集群存储中的部署对象中，但可能会导致您在外部版本控制系统中的部署 YAML 文件与当前在集群中观察到的内容不同步的情况。

集群自动缩放器（CA）

CA 的目标是调整您的 Kubernetes 集群大小。在高层次上，它们根据需求增加和减少集群中的节点数量。

稍微深入一点……CA 定期检查 Kubernetes 中由于节点资源不足而处于挂起状态的 Pod。如果发现任何问题，它会向集群添加节点，以便可以安排挂起的 Pod。

这需要与集群的基础基础设施平台集成 - 一个公共 API，允许 Kubernetes 添加和删除节点。主要的云平台实现了具有不同支持级别的集群自动缩放器。查看您的云提供商文档以获取最新的支持信息。

基于角色的访问控制（RBAC）

Kubernetes 实现了最小特权 RBAC 子系统。启用后，它会锁定集群，并允许您基于特定用户和组授予权限。

该模型基于三个主要组件：

  • 主体

  • 操作

  • 资源

主体是用户和组，它们必须在 Kubernetes 之外进行管理。操作是主体被允许执行的操作（创建、列出、删除等）。资源是集群上的对象，如 Pod。将这三者结合起来，就形成了一个 RBAC 规则。例如，Abi（主体）被允许创建（操作）Pods（资源）。

自 Kubernetes 1.8 以来，RBAC 一直稳定（v1），并利用在authorization.rbac.k8s.io API 组中定义的两个对象。这两个对象是Roles和RoleBindings。Role是您定义要允许的资源和操作的地方，而RoleBinding将其与主体连接起来。

存储

存储是大多数生产应用程序的重要组成部分。幸运的是，Kubernetes 拥有全面的存储子系统。

该模型的高级架构包括存储提供程序、插件接口和 Kubernetes 持久卷子系统。

存储提供程序负责创建实际的存储，可以是企业级存储阵列和云存储服务等。将它们连接到 Kubernetes 的首选方式是通过容器存储接口（CSI）插件。Kubernetes 持久卷子系统将存储暴露给集群，并提供了消费方式。参见图 7.1。

图 7.1

图 7.1

存储提供程序的示例包括：企业级存储阵列，如 EMC 和 NetApp，以及云存储服务，如 AWS Elastic Block Store（EBS）。这些通过 CSI 插件连接到 Kubernetes，Kubernetes 提供了允许 Pod 访问和使用存储的对象。

存储资源通过PersistentVolume（PV）对象在 Kubernetes 中表示，Pod 可以使用PersistentVolumeClaim（PVC）对象访问它们。这两者都是核心 API 组的v1中的资源。

StorageClass对象允许动态创建 PV，并位于storage.k8s.io/v1 API 组中。

Helm

Helm 是事实上的 Kubernetes 包管理器，极大地简化了 Kubernetes 应用的安装和管理。

Helm 于 2018 年被接纳为云原生计算基金会（CNCF）的官方顶级项目。因此，它与 Kubernetes、Prometheus、gRPC 等并列。

作为包管理器，它就像 Ubuntu 的apt和 Mac 的brew。在 Helm 的情况下，它隐藏了诸如部署、Pod 和持久卷之类的复杂性，放在一个叫做chart的构造中。把 chart 想象成 Helm 版的 YUM、DEB 或 homebrew 包。因此，您可以通过应用的 Helm chart 安装、更新和删除 Kubernetes 应用。

您还可以与社区分享您的 chart，并重复使用现有的 chart。

章节总结

本章的目的是让您了解一些其他重要的 Kubernetes 技术，以便您知道下一步可能要去哪里。但是，Kubernetes 非常庞大，我们还没有涵盖所有内容。

未来的计划是将其中一些主题作为书的未来版本中的独立章节。如果您等不及，我已经在 acloud.guru 的Kubernetes 深入探讨视频课程中涵盖了自动扩展、RBAC和存储。

acloud.guru/learn/kuber…

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第九章：接下来做什么

有很多方法可以让你的 Kubernetes 之旅更上一层楼，而且大多数方法都很容易！

熟能生巧

亲自动手是无法替代的。幸运的是，现在从未有过如此容易建立一个 Kubernetes 游乐场，在那里你可以玩到你成为世界权威！

我非常喜欢 Play with Kubernetes（labs.play-with-k8s.com/）。我喜欢 Docker Desktop，并且我经常在 Google 的 GKE 上建立测试集群。

还有其他选择，它们都比以前简单多了！我记得我曾经为了我的 Windows NT 的 MSCE 考试而苦苦学习，每次我搞垮了实验室，就要花费无数个小时从光盘安装重建 NT 域。现在真的没有理由不动手了！

更多书籍

我有一本关于 Docker 的书，得到了极好的评价。Docker 和容器对于 Kubernetes 至关重要，所以如果你需要了解 Docker，去看看吧——它叫做 Docker 深入挖掘，你可以在亚马逊和 Leanpub 上买到。

视频培训

如果你喜欢这本书，你会喜欢我的视频课程！

我在 Pluralsight 上有一个入门 Kubernetes课程，还在 A Cloud Guru 上有一个Kubernetes 深入课程。如果你已经读完了所有的书，你可能想直接去深入挖掘课程。

acloud.guru/learn/kuber…

我在 Pluralsight 上还有很多 Docker 课程。

如果你不是 Pluralsight 或 A Cloud Guru 的会员，我建议你成为其中一个！是的，它们是收费的，但它们可能是你职业生涯中做的最好的事情之一！每个平台的月度订阅都可以让你访问该平台图书馆中的每门课程——从开发人员到 IT 运维的所有课程。如果你不确定是否要花钱，通常会有一个免费试用期，你可以在有限的时间内免费访问。

活动和聚会

你应该参加 KubeCon 和你当地的 Kubernetes 聚会。那里有很多优秀的人，也是学习的好地方！

就这样了。继续学习吧！

反馈

谢谢你读我的书。希望你喜欢它。

现在是我请求一个忠告的时候（这是我们在英国拼写的方式）……

写一本书需要荒谬的时间和奉献精神。所以，我真的很感激在亚马逊上快速写一篇评论。只需要几分钟，如果你在其他地方买了这本书，你甚至可以在亚马逊上发表评论！欢迎各种类型的评论！

另外……随时可以在Twitter上找我。

就是这样。祝你驾驭职业生涯一帆风顺！

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