Notes

k8s

概述：k8s

知识点

  1. Kubernetes 集群包含：

    • 1 * Master

    • N * Node

  2. Kubernetes 中部署的最小单位是 pod

  3. 一个 pod 中可以包含一个或多个 Docker 容器，通常只有一个容器

  4. Master节点：

    • API Server：处理API操作，所有组件都会与API Server连接，组件之间不通常不独立连接，可水平扩展的组件
    • Scheduler：调度器，完成调度操作，把一个用户提交的放置于合适的节点，可进行热备
    • Controller Manager：控制器，对集群、状态的管理，比如自动对容器修复、自动水平扩张，可进行热备，面向用户的 API 服务、负责维护集群状态
    • etcd：分布式存储系统，API Server的所需要的元信息都存储在etcd

  5. Node节点：

    • Pod：运行一个或者多个容器，真正运行这些pod的组件是kubelet
    • Kubelet：通过api server接收pod运行所需的状态，提交到Container runtime组件中，在os真正创建容器需要的环境[监视指派到它所在Node上的Pod，包括创建、修改、监控、删除]
    • Container Runtime：
    • Storage Plugin：完成存储操作
    • Network Plugin：完成网络操作，提供service network搭网组网，真正完成service组网的组件是kube-proxy,是利用ip table能力来组件kube network
    • Kube-proxy：为Pod对象提供代理

  6. Kubernets 分层架构

  • Ecosystem

  • Interface layer: client libraries and tools

  • governance layer: automation and policy enforcement

  • Application layer: deployment and routing

  • Nucleus: api and execution

  • (Container runtime, network plugin,volume plugin, image registry, cloud provider, identity provider)

- 核心层：Kubernetes最核心的功能，对外提供API构建高层的应用，对内提供插件式应用执行环境

- 应用层：部署（无状态应用、有状态应用、批处理任务、集群应用等）和路由（服务发现、DNS解析等）

- 管理层：系统度量（如基础设施、容器和网络的度量），自动化（如自动扩展、动态Provision等）以及策略管理（RBAC、Quota、PSP、NetworkPolicy等）

- 接口层：kubectl命令行工具、客户端SDK以及集群联邦

- 生态系统：在接口层之上的庞大容器集群管理调度的生态系统，可以划分为两个范

Kubernetes外部：日志、监控、配置管理、CI、CD、Workflow、FaaS、OTS应用、ChatOps等Kubernetes外部：日志、监控、配置管理、CI、CD、Workflow、FaaS、OTS应用、ChatOps等
Kubernetes内部：CRI、CNI、CVI、镜像仓库、Cloud Provider、集群自身的配置和管理等

  • kubelet： kubelet负责管理pods和它们上面的容器，images镜像、volumes、etc。

  • kube-proxy：每一个节点也运行一个简单的网络代理和负载均衡

  • etcd：所有master的持续状态都存在etcd的一个实例中。这可以很好地存储配置数据

  • Scheduler：调度器把未调度的pod通过binding api绑定到节点上。调度器是可插拔的，并且我们期待支持多集群的调度，未来甚至希望可以支持用户自定义的调度器。

  1. 工作负载 Workload

    类型 描述
    Deployment 声明了 Pod 的模板和控制 Pod 的运行策略，适用于部署无状态的应用程序。您可以根据业务需求，对 Deployment 中运行的 Pod 的副本数、调度策略、更新策略等进行声明。
    StatefulSet 主要用于管理有状态的应用，创建的 Pod 拥有根据规范创建的持久型标识符。Pod 迁移或销毁重启后，标识符仍会保留。在需要持久化存储时，您可以通过标识符对存储卷进行一一对应。如果应用程序不需要持久的标识符，建议您使用 Deployment 部署应用程序。
    固定 Pod IP 类型 StatefulSet 腾讯云容器服务提供扩展 StatefulSet 固定 IP 的能力，该类型的 StatefulSet 创建的 Pod 将通过弹性网卡分配真实的私有网络内的 IP 地址。腾讯云容器服务 VPC-CNI 的插件负责 IP 分配，当 Pod 重启或迁移，可实现 IP 地址不变。
    DaemonSet 主要用于部署常驻集群内的后台程序，例如节点的日志采集。DaemonSet 保证在所有或部分节点上均运行指定的 Pod。新节点添加到集群内时，也会有自动部署 Pod。节点被移除集群后，Pod 将自动回收。
    Job Job 控制器会创建 1 - N 个 Pod，这些 Pod 按照运行规则运行，直至运行结束。
    CronJob 根据指定的预定计划周期性地运行一个 Job。

  2. 配置项

    • ConfigMap：key-value 类型的键值对，通过 ConfigMap 您可以将配置和运行的镜像进行解耦，使得应用程序有更强的移植性。
    • Secret：key-value 类型的键值对，用于存储密码、令牌、密钥等敏感信息，降低直接对外暴露的风险。

  3. 存储卷

    存储卷（Volume）的核心只是一个目录，其中可能包含一些数据，Pod 中的容器可以访问该目录。存储卷的生命周期与 Pod 相同，并且长于该 Pod 下运行的容器，通常会在容器重启时保留数据。

  4. PersistentVolume（PV）

    集群内的存储资源。例如，节点是集群的资源。PV 独立于 Pod 的生命周期，根据不同的 StorageClass 类型创建不同类型的 PV。

  5. PersistentVolumeClaim（PVC）

集群内的存储请求。例如，PV 是 Pod 使用节点资源，PVC 则声明使用 PV 资源。当 PV 资源不足时，PVC 也可以动态创建 PV。

  1. StorageClass

描述存储的类型，集群管理员可以为集群定义不同的存储类别，容器服务当前仅支持私有网络，不支持基础网络。

  1. Volume
  • 声明在Pod中容器可访问的文件目录；
  • 可以被挂载在Pod中一个或者多个容器指定路径下；
  1. Deployment
  • 定义一组pod的副本数目、版本等
  • 通过控制器（Controller）维持pod的数目：自动恢复失败的pod
  • 通过控制器以指定的策略控制版本：滚动升级、重新生成、会滚等
  1. Service
  • 提供访问一个或者多个Pod实例的稳定访问地址（可以避免用户访问具体Pod对应各自的IP address，对于外部用户而言仅了解单个IP address，当某个Pod崩后可自动切换至另一Pod）
  • 支持多种访问方式实现
    • ClusterIP
    • NodePort
    • LoadBalancer
  1. Namespaces
  • 一个集群内部的逻辑隔离机制（鉴权、资源额度）
  • 每一个资源（比如pod、deployment、service）都属于一个namespace
  • 同一个namespace中资源命名唯一
  • 不同namespace资源可重名
  1. API - Label
  • 一组key：value
  • 可以被selector所查询，比如select color=red
  • 资源集合默认表达形式：例如service对应的一组pod
  1. kubelet：在集群中的每个节点上用来启动 pod 和容器等。
  2. kubectl：用来与集群通信的命令行工具。

docker实践

  1. 编写Dockerfile
1
2
FROM nginx
COPY html/* /html
  1. 构建Docker镜像
1
docker build -t docker-demo:0.1 .
  1. 查看Docker镜像
1
docker image ls
  1. 运行Docker镜像
1
docker run --name docker-demo -d -p 8080:80 docker-demo:0.1
  1. 查看容器运行状态
1
docker container ps
  1. 容器清理
1
2
docker container stop docker-demo
docker container rm docker-demo

安装 Kubernetes

  1. kubectl k8s的命令后客户端
  2. 本地运行k8s环境的minikube
  3. 给minikube使用的虚拟化引擎xhyve
1
2
3
4
5
brew install kubectl
brew cask install minikube

# 如果需要使用xhyve作为虚拟化引擎
brew install docker-machine-driver-xhyve
  1. minikube的默认虚拟化引擎是virtualbox，xhyve 是一个更轻量、性能更好的替代，安装后需要把所有者改为 root:wheel，并把 setuid 权限打开
1
2
3
# 如果需要使用xhyve作为虚拟化引擎
sudo chown root:wheel /usr/local/opt/docker-machine-driver-xhyve/bin/docker-machine-driver-xhyve
sudo chmod u+s /usr/local/opt/docker-machine-driver-xhyve/bin/docker-machine-driver-xhyve
  1. 启动 Minikube
1
2
3
4
minikube start

# 如果需要使用xhyve作为虚拟化引擎
minikube start --vm-driver xhyve

如果你在第一次启动 Minikube 时遇到错误或被中断，后面重试仍然失败时，可以尝试运行 minikube delete 把集群删除，重新来过。

  1. Minikube 启动时会自动配置 kubectl，把它指向 Minikube 提供的 Kubernetes API 服务。可以用下面的命令确认：
1
2
kubectl config current-context
minikube