初探k8s中的资源对象

在 Kubernetes（k8s）中，有多种资源对象，每个资源对象都有其特定的作用和用途。以下是对 Kubernetes 中常见资源对象的详细解释：

1. Pod

• 定义：Pod 是 Kubernetes 中最小的部署单元，可以包含一个或多个容器（通常是 Docker 容器）。
• 特点：
  • Pod 中的容器共享网络命名空间，可以使用 localhost 相互通信。
  • Pod 中的容器共享存储卷（Volume）。
• 用途：
  • 部署单个容器应用。
  • 部署多个紧密相关的容器，例如主应用容器和日志收集容器。
• 示例 YAML：

  apiVersion: v1
  kind: Pod
  metadata:
    name: my-pod
  spec:
    containers:
    - name: my-container
      image: nginx:latest
  

2. Deployment

• 定义：Deployment 是一种控制器，用于管理 Pod 的部署和更新。
• 特点：
  • 确保指定数量的 Pod 副本始终运行。
  • 支持滚动更新和回滚。
• 用途：
  • 管理无状态应用的部署。
• 示例 YAML：

  apiVersion: apps/v1
  kind: Deployment
  metadata:
    name: my-deployment
  spec:
    replicas: 3
    selector:
      matchLabels:
        app: my-app
    template:
      metadata:
        labels:
          app: my-app
      spec:
        containers:
        - name: my-container
          image: nginx:latest
  

3. Service

• 定义：Service 是一种抽象，用于定义一组 Pod 的逻辑集合和访问策略。
• 特点：
  • 提供稳定的网络标识符（IP 地址和端口）。
  • 支持负载均衡。
  • 支持多种服务类型（ClusterIP、NodePort、LoadBalancer、ExternalName）。
• 用途：
  • 为 Pod 提供服务发现和负载均衡。
• 示例 YAML：

  apiVersion: v1
  kind: Service
  metadata:
    name: my-service
  spec:
    selector:
      app: my-app
    ports:
      - protocol: TCP
        port: 80
        targetPort: 80
    type: ClusterIP
  

4. StatefulSet

• 定义：StatefulSet 是一种控制器，用于管理有状态应用。
• 特点：
  • 为每个 Pod 提供稳定的网络标识符和存储卷。
  • 支持有序的部署、扩展和更新。
• 用途：
  • 管理有状态应用，如数据库。
• 示例 YAML：

  apiVersion: apps/v1
  kind: StatefulSet
  metadata:
    name: my-statefulset
  spec:
    serviceName: "my-service"
    replicas: 3
    selector:
      matchLabels:
        app: my-app
    template:
      metadata:
        labels:
          app: my-app
      spec:
        containers:
        - name: my-container
          image: mysql:latest
  

5. DaemonSet

• 定义：DaemonSet 是一种控制器，用于确保每个节点上都运行一个 Pod 副本。
• 特点：
  • 适用于需要在每个节点上运行的系统级服务，如日志收集、监控代理等。
• 用途：
  • 确保每个节点上都运行一个特定的 Pod。
• 示例 YAML：

  apiVersion: apps/v1
  kind: DaemonSet
  metadata:
    name: my-daemonset
  spec:
    selector:
      matchLabels:
        app: my-app
    template:
      metadata:
        labels:
          app: my-app
      spec:
        containers:
        - name: my-container
          image: fluentd:latest
  

6. Job

• 定义：Job 是一种控制器，用于运行一次性任务。
• 特点：
  • 任务完成后，Pod 会自动终止。
  • 支持并行执行。
• 用途：
  • 执行批处理任务，如数据迁移、定时任务等。
• 示例 YAML：

  apiVersion: batch/v1
  kind: Job
  metadata:
    name: my-job
  spec:
    template:
      spec:
        containers:
        - name: my-container
          image: busybox
          command: ["echo", "Hello, Kubernetes!"]
        restartPolicy: Never
  

7. CronJob

• 定义：CronJob 是一种控制器，用于运行周期性任务。
• 特点：
  • 按照预设的时间表运行任务。
• 用途：
  • 执行周期性任务，如定时备份、定时清理等。
• 示例 YAML：

  apiVersion: batch/v1
  kind: CronJob
  metadata:
    name: my-cronjob
  spec:
    schedule: "*/1 * * * *"
    jobTemplate:
      spec:
        template:
          spec:
            containers:
            - name: my-container
              image: busybox
              command: ["echo", "Hello, Kubernetes!"]
            restartPolicy: OnFailure
  

8. ConfigMap

• 定义：ConfigMap 是一种存储配置数据的资源对象。
• 特点：
  • 以键值对的形式存储配置数据。
  • 可以被 Pod 引用，用于配置应用。
• 用途：
  • 存储配置文件、环境变量等。
• 示例 YAML：

  apiVersion: v1
  kind: ConfigMap
  metadata:
    name: my-configmap
  data:
    key1: value1
    key2: value2
  

9. Secret

• 定义：Secret 是一种存储敏感信息的资源对象。
• 特点：
  • 以键值对的形式存储敏感信息，如密码、密钥等。
  • 数据会被加密存储。
• 用途：
  • 存储敏感信息，如数据库密码、API 密钥等。
• 示例 YAML：

  apiVersion: v1
  kind: Secret
  metadata:
    name: my-secret
  type: Opaque
  data:
    username: <base64-encoded-username>
    password: <base64-encoded-password>
  

10. Ingress

• 定义：Ingress 是一种资源对象，用于管理外部访问集群内服务的规则。
• 特点：
  • 提供基于 HTTP 和 HTTPS 的负载均衡。
  • 支持基于路径和域名的路由。
• 用途：
  • 管理外部访问集群内服务的流量。
• 示例 YAML：

  apiVersion: networking.k8s.io/v1
  kind: Ingress
  metadata:
    name: my-ingress
  spec:
    rules:
    - host: myapp.example.com
      http:
        paths:
        - path: /
          pathType: Prefix
          backend:
            service:
              name: my-service
              port:
                number: 80
  

11. Namespace

• 定义：Namespace 是一种逻辑隔离机制，用于将集群资源划分为多个虚拟子集群。
• 特点：
  • 逻辑隔离，不同 Namespace 中的资源互不干扰。
  • 资源配额和限制可以按 Namespace 设置。
• 用途：
  • 用于多租户环境，隔离不同团队或项目的资源。
• 示例 YAML：

  apiVersion: v1
  kind: Namespace
  metadata:
    name: my-namespace
  

12. PersistentVolume (PV) 和 PersistentVolumeClaim (PVC)

• 定义：
  • PersistentVolume (PV)：集群中的一块存储资源。
  • PersistentVolumeClaim (PVC)：用户对存储资源的请求。
• 特点：
  • PV 是集群管理员创建的存储资源，PVC 是用户对存储资源的请求。
  • 支持多种存储后端，如本地存储、云存储等。
• 用途：
  • 提供持久化存储，用于有状态应用。
• 示例 YAML：

  # PersistentVolume
  apiVersion: v1
  kind: PersistentVolume
  metadata:
    name: my-pv
  spec:
    capacity:
      storage: 10Gi
    accessModes:
      - ReadWriteOnce
    hostPath:
      path: "/data"
  
  # PersistentVolumeClaim
  apiVersion: v1
  kind: PersistentVolumeClaim
  metadata:
    name: my-pvc
  spec:
    accessModes:
      - ReadWriteOnce
    resources:
      requests:
        storage: 5Gi
  

13. ResourceQuota

• 定义：ResourceQuota 是一种资源对象，用于限制 Namespace 中资源的使用。
• 特点：
  • 限制 Namespace 中的资源总量。
  • 支持多种资源类型，如 CPU、内存、Pod 数量等。
• 用途：
  • 用于多租户环境，限制不同团队或项目的资源使用。
• 示例 YAML：

  apiVersion: v1
  kind: ResourceQuota
  metadata:
    name: my-quota
    namespace: my-namespace
  spec:
    hard:
      pods: "10"
      requests.cpu: "2"
      requests.memory: "1Gi"
      limits.cpu: "4"
      limits.memory: "2Gi"
  

14. LimitRange

• 定义：LimitRange 是一种资源对象，用于限制 Namespace 中资源的使用范围。
• 特点：
  • 限制 Namespace 中单个 Pod 或容器的资源使用范围。
  • 支持多种资源类型，如 CPU、内存等。
• 用途：
  • 用于多租户环境，限制不同团队或项目的资源使用范围。
• 示例 YAML：

  apiVersion: v1
  kind: LimitRange
  metadata:
    name: my-limitrange
    namespace: my-namespace
  spec:
    limits:
    - type: Container
      max:
        cpu: "2"
        memory: "1Gi"
      min:
        cpu: "0.1"
        memory: "20Mi"
  

15. Node

• 定义：Node 是 Kubernetes 集群中的一个工作机器，可以是物理机或虚拟机。
• 特点：
  • 运行 Pod。
  • 由 kubelet 管理。
• 用途：
  • 提供计算资源，运行应用容器。
• 示例 YAML：

  apiVersion: v1
  kind: Node
  metadata:
    name: my-node
  spec:
    podCIDR: 10.240.0.0/24
  

16. Endpoint

• 定义：Endpoint 是一种资源对象，表示 Service 的后端 Pod。
• 特点：
  • 由 Kubernetes 自动管理。
  • 用于 Service 和 Pod 之间的通信。
• 用途：
  • 提供 Service 和 Pod 之间的映射关系。
• 示例 YAML：

  apiVersion: v1
  kind: Endpoints
  metadata:
    name: my-endpoints
  subsets:
  - addresses:
    - ip: 10.240.0.4
    ports:
    - port: 80
  

17. NetworkPolicy

• 定义：NetworkPolicy 是一种资源对象，用于控制 Pod 之间的网络通信。
• 特点：
  • 基于标签选择器和策略规则控制 Pod 之间的通信。
• 用途：
  • 用于网络安全，限制 Pod 之间的通信。
• 示例 YAML：

  apiVersion: networking.k8s.io/v1
  kind: NetworkPolicy
  metadata:
    name: my-networkpolicy
    namespace: my-namespace
  spec:
    podSelector:
      matchLabels:
        role: frontend
    policyTypes:
    - Ingress
    - Egress
    ingress:
    - from:
      - ipBlock:
          cidr: 172.17.0.0/16
          except:
          - 172.17.1.0/24
      - namespaceSelector:
          matchLabels:
            project: myproject
      - podSelector:
          matchLabels:
            role: backend
    egress:
    - to:
      - ipBlock:
          cidr: 10.0.0.0/24
      ports:
      - protocol: TCP
        port: 5978
  

18. Role 和 RoleBinding

• 定义：
  • Role：定义了一组权限。
  • RoleBinding：将 Role 绑定到用户或组。
• 特点：
  • 用于细粒度的访问控制。
  • 作用范围是 Namespace。
• 用途：
  • 用于管理用户或组的权限。
• 示例 YAML：

  # Role
  apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
  kind: Role
  metadata:
    namespace: my-namespace
    name: my-role
  rules:
  - apiGroups: [""]
    resources: ["pods"]
    verbs: ["get", "list"]
  
  # RoleBinding
  apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
  kind: RoleBinding
  metadata:
    name: my-rolebinding
    namespace: my-namespace
  subjects:
  - kind: User
    name: my-user
    apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
  roleRef:
    kind: Role
    name: my-role
    apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
  

19. ClusterRole 和 ClusterRoleBinding

• 定义：
  • ClusterRole：定义了一组权限。
  • ClusterRoleBinding：将 ClusterRole 绑定到用户或组。
• 特点：
  • 用于细粒度的访问控制。
  • 作用范围是整个集群。
• 用途：
  • 用于管理用户或组的权限。
• 示例 YAML：

  # ClusterRole
  apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
  kind: ClusterRole
  metadata:
    name: my-clusterrole
  rules:
  - apiGroups: [""]
    resources: ["pods"]
    verbs: ["get", "list"]
  
  # ClusterRoleBinding
  apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
  kind: ClusterRoleBinding
  metadata:
    name: my-clusterrolebinding
  subjects:
  - kind: User
    name: my-user
    apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
  roleRef:
    kind: ClusterRole
    name: my-clusterrole
    apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
  

20. CustomResourceDefinition (CRD)

• 定义：CustomResourceDefinition 是一种资源对象，用于扩展 Kubernetes API。
• 特点：
  • 允许用户定义自己的资源类型。
  • 可以通过 Kubernetes 的 API 管理自定义资源。
• 用途：
  • 扩展 Kubernetes 的功能，支持自定义资源。
• 示例 YAML：

  apiVersion: apiextensions.k8s.io/v1
  kind: CustomResourceDefinition
  metadata:
    name: myresources.example.com
  spec:
    group: example.com
    versions:
    - name: v1
      served: true
      storage: true
      schema:
        openAPIV3Schema:
          type: object
          properties:
            spec:
              type: object
              properties:
                key:
                  type: string
    scope: Namespaced
    names:
      plural: myresources
      singular: myresource
      kind: MyResource
      shortNames:
      - mr
  

总结

Kubernetes 提供了丰富的资源对象，每种资源对象都有其特定的作用和用途。了解这些资源对象的定义、特点和用途，可以帮助你更好地管理和使用 Kubernetes 集群。