k8s基本概念

k8s 的基本概念

Kubernetes是一个可以移植、可扩展的开源平台，使用 声明式的配置 并依据配置信息自动地执行容器化应用程序的管理。在所有的容器编排工具中（类似的还有 docker swarm / mesos等），Kubernetes的生态系统更大、增长更快，有更多的支持、服务和工具可供用户选择。

Kubernetes的名字起源于希腊语，含义是 舵手、领航员、向导。Google于2014年将Brog系统开源为Kubernetes。Kubernetes构建在Google Brog 十五年运行大规模分布式系统的经验 (opens new window)基础之上，并结合了开源社区最好的想法和实践。

Master组件

• Kube-apiserver： 集群的控制中心，各个模块直接的通信和信息传输都要经过我们kube-apiserver，它同时负责集群的管理，资源的分配，整个集群的安全机制入口。

• controller-manager: 集群的状态管理器，保证pod或其他资源都达到期望值。也就是和Kube-apiserver进行通信，在需要的时候创建更新或者删除资源。

• scheduler调度中心，它会根据指定条件去做筛选，选择一个或者一批最佳的节点然后部署我们的pod。

• Etcd 键值数据库，保存一些集群的信息，一般生成环境建议是三个节点（奇数台）

Node组件

• Kubelet：负责监听节点上pod的状态，同时负责上报节点和节点上面pod的状态，负责与master节点通信，并且管理pod。

• Kube-proxy：负责pod之间通信和负载均衡，将制定的流量分发到后端正确的机器上。查看kube-proxy工作模式

  netstat -lntp | grep kube-proxy

  

  curl 127.0.0.1:10249/proxyMode

  
  iptables：监听Master节点增加和删除service以及endpoint的消息，对于每一个service它会用iptables规则，将servcie的cluster代理到pod上面

  

ipvs：监听Master节点增加和删除service以及endpoint的消息，调用ipvs规则映射到pod上面。

calico：网络插件，给每个pod生成唯一的ip地址，并把每个节点当做一个路由。

coredns：用于service解析，可以让pod把service名称解析成ip地址，然后通过service的ip地址链接到对应的应用上。

docker：容器引擎，负责容器管理。

pod

k8s最小管理单元、

kubectl get pod

一个pod它是一组或者一个或者多个容器组成。每个pod还包含了一个pause容器，pause容器就是pod的父容器，主要负责僵尸进程的回收管理，通过pause容器可以使同一个pod里面的多个容器实现共享存储网络PID ipc等

管理pod：pod容器可以进行替换，不一定是哪一种。

定义一个pod

apiVersion: v1 # 必选，API的版本号
kind: Pod       # 必选，类型Pod
metadata:       # 必选，元数据
  name: nginx   # 必选，符合RFC 1035规范的Pod名称
  # namespace: default # 可选，Pod所在的命名空间，不指定默认为default，可以使用-n 指定namespace 
  labels:       # 可选，标签选择器，一般用于过滤和区分Pod
    app: nginx
    role: frontend # 可以写多个
  annotations:  # 可选，注释列表，可以写多个
    app: nginx
spec:   # 必选，用于定义容器的详细信息
#  initContainers: # 初始化容器，在容器启动之前执行的一些初始化操作
#  - command:
#    - sh
#    - -c
#    - echo "I am InitContainer for init some configuration"
#    image: busybox
#    imagePullPolicy: IfNotPresent
#    name: init-container
  containers:   # 必选，容器列表
  - name: nginx # 必选，符合RFC 1035规范的容器名称
    image: nginx:1.8    # 必选，容器所用的镜像的地址
    imagePullPolicy: IfNotPresent     # 可选，镜像拉取策略, IfNotPresent: 如果宿主机有这个镜像，那就不需要拉取了. Always: 总是拉取, Never: 不管是否存储都不拉去
    command: # 可选，容器启动执行的命令 ENTRYPOINT, arg --> cmd
    - nginx 
    - -g
    - "daemon off;"
    workingDir: /usr/share/nginx/html       # 可选，容器的工作目录
#    volumeMounts:   # 可选，存储卷配置，可以配置多个
#    - name: webroot # 存储卷名称
#      mountPath: /usr/share/nginx/html # 挂载目录
#      readOnly: true        # 只读
    ports:  # 可选，容器需要暴露的端口号列表
    - name: http    # 端口名称
      containerPort: 80     # 端口号
      protocol: TCP # 端口协议，默认TCP
    env:    # 可选，环境变量配置列表
    - name: TZ      # 变量名
      value: Asia/Shanghai # 变量的值
    - name: LANG
      value: en_US.utf8
#    resources:      # 可选，资源限制和资源请求限制
#      limits:       # 最大限制设置
#        cpu: 1000m
#        memory: 1024Mi
#      requests:     # 启动所需的资源
#        cpu: 100m
#        memory: 512Mi
#    startupProbe: # 可选，检测容器内进程是否完成启动。注意三种检查方式同时只能使用一种。
#      httpGet:      # httpGet检测方式，生产环境建议使用httpGet实现接口级健康检查，健康检查由应用程序提供。
#            path: /api/successStart # 检查路径
#            port: 80
#    readinessProbe: # 可选，健康检查。注意三种检查方式同时只能使用一种。
#      httpGet:      # httpGet检测方式，生产环境建议使用httpGet实现接口级健康检查，健康检查由应用程序提供。
#            path: / # 检查路径
#            port: 80        # 监控端口
#    livenessProbe:  # 可选，健康检查
      #exec:        # 执行容器命令检测方式
            #command: 
            #- cat
            #- /health
    #httpGet:       # httpGet检测方式
    #   path: /_health # 检查路径
    #   port: 8080
    #   httpHeaders: # 检查的请求头
    #   - name: end-user
    #     value: Jason 
#      tcpSocket:    # 端口检测方式
#            port: 80
#      initialDelaySeconds: 60       # 初始化时间
#      timeoutSeconds: 2     # 超时时间
#      periodSeconds: 5      # 检测间隔
#      successThreshold: 1 # 检查成功为2次表示就绪
#      failureThreshold: 2 # 检测失败1次表示未就绪
#    lifecycle:
#      postStart: # 容器创建完成后执行的指令, 可以是exec httpGet TCPSocket
#        exec:
#          command:
#          - sh
#          - -c
#          - 'mkdir /data/ '
#      preStop:
#        httpGet:      
#              path: /
#              port: 80
      #  exec:
      #    command:
      #    - sh
      #    - -c
      #    - sleep 9
  restartPolicy: Always   # 可选，默认为Always，容器故障或者没有启动成功，那就自动该容器，Onfailure: 容器以不为0的状态终止，自动重启该容器, Never:无论何种状态，都不会重启
  #nodeSelector: # 可选，指定Node节点
  #      region: subnet7
#  imagePullSecrets:     # 可选，拉取镜像使用的secret，可以配置多个
#  - name: default-dockercfg-86258
#  hostNetwork: false    # 可选，是否为主机模式，如是，会占用主机端口
#  volumes:      # 共享存储卷列表
#  - name: webroot # 名称，与上述对应
#    emptyDir: {}    # 挂载目录
#        #hostPath:              # 挂载本机目录
#        #  path: /etc/hosts

pod工作原理

我们很少在Kubernetes中直接创建单个Pod。这是因为Pods被设计成相对短暂的、一次性的实体。 当一个POD被创建（直接创建，或间接由控制器创建）时，它被安排在集群中的节点上运行。 在进程终止、pod对象被删除、pod由于缺乏资源而被驱逐或节点失败之前，POD仍然位于该节点上。

**注意：**不要将重新启动Pod中的容器与重新启动Pod混淆。POD不是一个进程，而是一个运行容器的环境。Pod一直存在直到被删除为止。

pod本身无法自我修复。如果将Pod调度到发生故障的节点，或者调度操作本身失败，则将Pod删除；同样，由于缺乏资源或Node维护，Pod也被删除。Kubernetes使用称为控制器的更高级别的抽象来处理管理相对一次性的Pod实例的工作。因此，虽然可以直接使用Pod，但在Kubernetes中使用控制器来管理Pod更为常见。

pod和控制器关系

你可以使控制器创建和管理多个pod。控制器在pod失败的情况下可以处理副本、更新以及自动修复。例如，如果某个节点发生故障，则控制器会注意到该节点上的Pod已停止工作，并创建了一个替换Pod。调度程序将替换的Pod放置到健康的节点上。可以使用deployment、statefulset、daemonset等控制器管理pod。

pod模板介绍

控制器（如deployment、daemonset、statefulset等）是通过创建pod模板来创建和管理pod的，PodTemplate是用于创建pod的规范，并且包含在deployment、job和daemonset中。每个控制器使用自己内部的Pod模板来创建实际的Pod。PodTemplate是运行应用程序所需的任何控制器的一部分。下面的示例是一个简单的Job的清单，包含一个podtemplate，这个是用来生成pod的模板。该Pod中的容器会打印一条消息，然后暂停。

vi job-template.yaml

apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:
  name: hello
spec:
  template:
    # This is the pod template
    spec:
      containers:
      - name: hello
        image: busybox
        command: ['sh', '-c', 'echo "Hello, Kuboard!" && sleep 3600']
      restartPolicy: OnFailure
    # The pod template ends here

修改pod template或切换到新的pod tmplate对已经存在的pod没有影响。 POD不直接接收模板更新,而是创建一个新的POD来匹配修改后的POD模板。例如，控制器可确保正在运行的Pod与当前Pod模板匹配。如果模板已更新，则控制器必须删除现有的Pod并根据更新的模板创建新的Pod。每个控制器都实现自己的规则来处理Pod模板的更改。在节点上，kubelet不直接观察或管理有关Pod模板和更新的任何详细信息。

pod 相关的文档查看

和pod相关的api对象

kubectl explain pods

上面命令可以看到和pod相关的api对象有哪些，也就是通过资源清单yaml部署一个pod时需要哪些字段

apiVersion

apiVersion定义了此对象表示的版本化模式。服务器应将已识别的模式转换为最新的内部值，并可能拒绝无法识别的值。更多信息参考：

https://git.k8s.io/community/contributors/devel/sig-architecture/api-conventions.md#resources

查看k8s集群支持的apiVersion有哪些，可以使用下面的命令：

kubectl api-versions

显示如下支持apiVersion信息：

admissionregistration.k8s.io/v1

admissionregistration.k8s.io/v1beta1

apiextensions.k8s.io/v1

apiextensions.k8s.io/v1beta1

apiregistration.k8s.io/v1

apiregistration.k8s.io/v1beta1

apps/v1

authentication.k8s.io/v1

authentication.k8s.io/v1beta1

authorization.k8s.io/v1

authorization.k8s.io/v1beta1

autoscaling/v1

autoscaling/v2beta1

autoscaling/v2beta2

batch/v1

batch/v1beta1

certificates.k8s.io/v1beta1

coordination.k8s.io/v1

coordination.k8s.io/v1beta1

crd.projectcalico.org/v1

discovery.k8s.io/v1beta1

events.k8s.io/v1beta1

extensions/v1beta1

metrics.k8s.io/v1beta1

networking.k8s.io/v1

networking.k8s.io/v1beta1

node.k8s.io/v1beta1

policy/v1beta1

rbac.authorization.k8s.io/v1

rbac.authorization.k8s.io/v1beta1

scheduling.k8s.io/v1

scheduling.k8s.io/v1beta1

storage.k8s.io/v1

storage.k8s.io/v1beta1

v1

kind

Kind是表示此对象表示的REST资源的字符串值。服务器可以从客户端提交请求的端点推断出这一点，说白了就是表示我们要创建什么资源，如deployment、statefulset、pod、service、ingress

查看更详细信息可参考：

https://git.k8s.io/community/contributors/devel/sig-architecture/api-conventions.md#types-kinds

metadata

标准对象的元数据。更多信息：

https://git.k8s.io/community/contributors/devel/sig-architecture/api-conventions.md#metadata

spec

指定容器的所需行为。更多信息：

https://git.k8s.io/community/contributors/devel/sig-architecture/api-conventions.md#spec-and-status

status

最近观察到的pod的状态。此数据可能不是最新的。Status不需要在pod或者其他资源中定义，这个默认是存在的，更多信息：https：//git.k8s.io/community/contributors/devel/api-conventions.md#spec-and-status

怎么命令行工具创建pod？

1.通过定义资源清单yaml文件（就是以yaml结尾的文件）创建pod，在k8s的master节点操作

查看定义资源清单需要哪些字段
kubectl explain pods
kubectl explain pods.apiVersion
kubectl explain pods.kind
kubectl explain pods.metadata
kubectl explain pods.spec

cat pod.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: web
  namespace: default
  labels:
    web: nginx
spec:
  containers:
  - name: nginxdemo
    image: nginx:1.8
    imagePullPolicy: IfNotPresent
#通过kubectl apply创建一个pod
kubectl apply -f pod.yaml 
#查看pod创建的情况
kubectl get pods
显示如下：
NAME   READY   STATUS              RESTARTS   AGE
web    0/1     ContainerCreating   0          37s

#查看pod的详细信息
kubectl describe pods web

# pod.yaml定义的所有资源都删除掉
kubectl delete -f pod.yaml yaml

#查看pod调度到哪个节点
kubectl get pods -o wide
显示如下：
NAME   READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP            NODE    NOMINATED NODE   READINESS GATES
web    1/1     Running   0          5m30s   10.244.1.21   node1   <none>           <none>

#查看pod日志
kubectl logs web

#查看pod里指定容器的日志
kubectl logs -c nginxdemo web

#进入到刚才创建的pod，刚才创建的pod名字是web
kubectl exec -it web -- /bin/bash

#假如pod里有多个容器，进入到pod里的指定容器，按如下命令：
kubectl exec -it web  -c nginxdemo -- /bin/bash 

我们上面创建的pod是一个自主式pod，也就是通过pod创建一个应用程序，如果pod出现故障停掉，那么我们通过pod部署的应用也就会停掉，不安全，所以还有一种pod，
还有一种控制器管理的pod，通过控制器创建pod，可以对pod的生命周期做管理，如定义pod的副本数，如果有一个pod意外停掉，那么会自动起来一个pod替代之前的pod，之后会讲解pod的控制器

kubectl get pods 
可查看到刚才创建的pod

标签

• 给node添加一个label标签

  kubectl label node k8s-node1 "node=node1"
  

• 查看label标签

kubectl  get node  -l "node=node1"

• 删除label标签,只需要在命令行最后指定label的key名，并加一个减号就可以了。

kubectl label node k8s-node1 role-

• 将节点调度到指定Node
  • 首先给对应需要调度的node打上标签，然后创建资源清单时添加上nodeSelector属性对应即可

kubectl label nodes k8s-node1 role=k8s-Node

[root@master NetworkPolicy]# cat pod-demo-2.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod2
  labels:
    app: nginx
spec:
  containers:
  - name: app-2
    image: ikubernetes/myapp:v1 
nodeSelector:
  node: kube-Node

重启策略

#查看重启策略restartPolicy怎么定义的：

kubectl explain pods.spec.restartPolicy

• Always：只要容器挂了就重启

• OnFailure：只有容器状态为错误的时候才重启

• Never：从不重启容器

默认重启策略就是Always

名称空间-namespace

一、什么是命名空间

Kubernetes 支持多个虚拟集群，它们底层依赖于同一个物理集群。 这些虚拟集群被称为命名空间。

二、何时使用多个命名空间

使用命名空间 命名空间和 DNS 并非所有对象都在命名空间中 接下来 何时使用多个命名空间
命名空间适用于存在很多跨多个团队或项目的用户的场景。对于只有几到几十个用户的集群，根本不需要创建或考虑命名空间。当需要名称空间提供的功能时，请开始使用它们。

命名空间为名称提供了一个范围。资源的名称需要在命名空间内是唯一的，但不能跨命名空间。命名空间不能相互嵌套，每个 Kubernetes
资源只能在一个命名空间中。

命名空间是在多个用户之间划分集群资源的一种方法（通过资源配额）。

在 Kubernetes 未来版本中，相同命名空间中的对象默认将具有相同的访问控制策略。

不需要使用多个命名空间来分隔轻微不同的资源，例如同一软件的不同版本：使用 labels 来区分同一命名空间中的不同资源。

使用命名空间 命名空间的创建和删除已在命名空间的管理指南文档中进行了描述。

三、查看命名空间

您可以使用以下命令列出集群中现存的命名空间：

[root@k8s1 ~]# kubectl get namespace
NAME              STATUS   AGE
default           Active   2d1h
kube-node-lease   Active   2d1h
kube-public       Active   2d1h
kube-system       Active   2d1h
123456

也可以使用 ns 代替，效果与namespace 一样

kubectl get ns

Kubernetes 会创建三个初始命名空间：

• default 没有指明使用其它命名空间的对象所使用的默认命名空间
• kube-system Kubernetes 系统创建对象所使用的命名空间
• kube-public 这个命名空间是自动创建的，所有用户（包括未经过身份验证的用户）都可以读取它。这个命名空间主要用于集群使用，以防某些资源在整个集群中应该是可见和可读的。这个命名空间的公共方面只是一种约定，而不是要求。

3.1 创建命名空间

[root@k8s1 ~]# kubectl create namespace orange
namespace/orange created

查看命名空间
[root@k8s1 ~]# kubectl get namespace
NAME              STATUS   AGE
default           Active   2d1h
kube-node-lease   Active   2d1h
kube-public       Active   2d1h
kube-system       Active   2d1h
orange            Active   5s
1234567891011

3.2当然也可以使用yaml来创建命名空间

[root@k8s1 namespace]# cat my-namespace.yaml 
kind: Namespace  #类型为Namespace
apiVersion: v1 #类型为Namespace
metadata:
  name: orange-test  #命名空间名称
  labels:
    name: orange-test-v1  

创建命名空间
[root@k8s1 namespace]# kubectl create -f my-namespace.yaml 
namespace/orange-test created

查看命名空间
[root@k8s1 namespace]# kubectl get namespace
NAME              STATUS   AGE
default           Active   2d1h
kube-node-lease   Active   2d1h
kube-public       Active   2d1h
kube-system       Active   2d1h
orange            Active   9m44s
orange-test       Active   25s

3.3 pod使用命名空间

[root@k8s1 namespace]# docker images
REPOSITORY                           TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
llxxyy/centos-pure                   7.6                 c21f6df29f79        About an hour ago   1.04GB
123
[root@k8s1 namespace]# cat my-pod-namespace.yaml 
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: my-pod-namespace ##pod名称
  namespace: orange  ##命名空间名称
  labels:
    app: bash
    tir: backend
spec:
  containers:
  - name: bash-container
    image: llxxyy/centos-pure:7.6   ##镜像名称：tag
    command: ['sh','-c','echo hello myfirstpod && sleep 3600']
[root@k8s1 namespace]# kubectl create -f my-pod-namespace.yaml 
pod/my-pod-namespace created
[root@k8s1 namespace]# kubectl get pods -n=orange
NAME               READY   STATUS    RESTARTS   AGE
my-pod-namespace   1/1     Running   0          5s

3.4 删除名称空间

语法
kubectl delete namespaces <insert-some-namespace-name>
12
[root@k8s1 namespace]# kubectl delete namespaces orange
namespace "orange" deleted

标签是什么

标签是k8s特色的管理方式，便于分类管理资源对象。

一个标签可以对应多个资源，一个资源也可以有多个标签，它们是多对多的关系。

一个资源拥有多个标签，可以实现不同维度的管理。

可以使用标签选择器来指定能使用哪些标签。

1、标签组成

key=value

• key：只能使用 字母 数字 _ - . (只能以字母数字开头，不能超过63给字符)
• value： 可以为空 只能使用 字母 数字开头

2**、定义标签**

kubectl get pods --show-labels　　#查看pod所有标签信息
kubectl get pods -l app　　#过滤包含app的标签
kubectl get pods -L app    #过滤包含app的标签及显示值
kubectl label pods pod-demo release=canary　　#给pod-demo增加标签
kubectl label pods pod-demo release=stable --overwrite　　#修改标签

二、标签选择器

给资源打上标签后，可以使用标签选择器过滤指定的标签

标签选择器目前有两个：基于等值关系和基于集合关系

• 等值关系操作符：=， == ， !=

#使用格式
kubectl get pods -l run=myapp
kubectl get pods -l run=myapp --show-labels
kubectl get pods -l run!=client --show-labels

• 集合关系的操作符:in，notin，exists

#使用格式
kubectl get pods -l "run in (client,myapp,alpha)" --show-labels   #三个值有一个匹配上都可以
kubectl get pods -l "run notin (client,myapp,alpha)" --show-labels

1、匹配符合条件的标签，部署pod

a、给node02节点打标签，如果多个主机都有ssd标签，会随机匹配某一个

kubectl label nodes node02 disktype=ssd   #给node02打上ssd标签
kubectl get nodes --show-labels

b、修改yaml文件，增加标签选择器

[root@master manifests]# cat pod-with-nodeselector.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-with-nodeselector
  labels:
    env: testing
spec:
  containers:
  - name: myapp
    image: nginx:1.8
  nodeSelector:
    disktype: ssd

c、创建pod，验证

kubectl create -f pod-with-nodeselector.yaml
kubectl get nodes -o wide

2、通过主机名，部署pod到指定的主机

方式一：

[root@master manifests]# cat pod-with-nodeselector.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-with-nodeselector
  labels:
    env: testing
spec:
  containers:
  - name: myapp
    image: ikubernetes/myapp:v1
  nodeSelector:
    kubernetes.io/hostname: node01.linux.com

方式二：使用sepc.nodeName

[root@master manifests]# cat pod-with-nodeselector.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-with-nodeselector
  labels:
    env: testing
spec:
  containers:
  - name: myapp
    image: ikubernetes/myapp:v1
  nodeName: node01
 

基于pod的标签

（2）查看所有pod资源对象的标签
kubectl get pods --show-labels 
（3）查看带有指定标签的pod
kubectl get pods -L web1 
显示所有资源对象下web1这个标签的标签值
（4）kubectl get pods -l web1 --show-labels 
查看拥有web1这个标签的资源对象，并且把标签显示出来
（5）想修改资源的标签，比方说想给web加上个release标签
给资源对象打标签要使用label命令，指定给某个类型下的某个资源打标签，资源中的key/value可以是多个，因此在web（pod名字）这个资源下再打个标签release，用如下命令
kubectl label pods web release=new
查看标签是否打成功：

kubectl get pods --show-labels
显示如下,显示如下，说明标签达成功了；
NAME   READY   STATUS    RESTARTS   AGE   LABELS
web    1/1     Running   1          21