k8s基础（未完待续）-EW帮帮网

1. 什么是k8s？

一个开源的容器编排平台，用于自动化部署、扩展和管理容器化应用程序。

2. k8s核心功能

        •自动化部署与伸缩：自动部署容器化应用，并根据负载动态调整副本数量。
        •自我修复：当容器或节点故障时，自动重启或替换容器，确保应用高可用。
        •服务发现与负载均衡：通过 Service 提供稳定的访问入口，并在多个 Pod 间分配流量。
        •滚动更新与回滚：支持无缝更新应用，并在出现问题时快速回滚。
        •存储编排：自动挂载存储系统（如本地磁盘、云存储），并提供持久化存储管理。
        •配置与密钥管理：通过 ConfigMap 和 Secret 管理应用配置和敏感数据。

3. k8s架构与核心组件

K8s 集群采用主从架构，分为控制平面（Control Plane）和节点（Node）。

控制平面（Master 节点）

负责集群的管理和调度：

•kube-apiserver：集群的入口，处理所有 RESTful API 请求。

•etcd：分布式键值存储，保存集群的所有状态数据。

•kube-scheduler：负责将 Pod 调度到合适的 Node 上运行。

•kube-controller-manager：运行控制器（如 Node Controller、ReplicaSet Controller），确保集群状态符合预期。

•cloud-controller-manager（可选）：用于与云服务商集成，管理云资源（如负载均衡器）。

工作节点（Node）

运行容器化应用：

•kubelet：负责管理节点上的 Pod 和容器，与控制平面通信。

•kube-proxy：实现 Service 的网络代理和负载均衡。

•容器运行时（如 containerd、CRI-O）：负责运行容器。

4. 实战操作

4.1 配置linux主机操作

设置master、worker1和worker2三个机器，为了区分三个主机，分别设置三个主机名

hostnamectl set-homename master
hostnamectl set-homename worker1
hostnamectl set-homename worker2

之后需要设置IP地址段，根据自己的实际情况去配置，具体需要配置的是IPADDR、NETMASK、GATEWAY和DNS1。可以使用以下命令查看。

cat /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33

配置完成之后需要重新启动。

systemctl restart network

接着，配置主机操作文件，添加主机，使其可以相互连通。

vim /etc/hosts

然后需要关闭防火墙和配置selinux。

systemctl status firewalld
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld #开机禁用
firewall-cmd --state

cat /etc/selinux/config
sed -ri 's/SELINUX=enforcing/SELINUX=disabled/' /etc/selinux/config
reboot

然后，设置主机的同步时间

yum -y install ntpdate

ntpdate time1.aliyun.com #立即同步

crontab -e
#crontab内容，定时进行时间同步
0 */1 * * * ntpdate time1.aliyun.com

如果使用kubeadm部署方式，则必须要关闭swap分区

vim /etc/fstab
free -m
reboot

接着，添加网桥过滤

vim /etc/sysctl.d/k8s.conf
#添加内容
net.bridge.bridge-nf-ca11-ip6tables=1
net.bridge.bridge-nf-ca11-iptables=1
net.ipv4.ip_forward =1
vm.swappiness= 0

#接着加载br_netfilter模块
modprobe br_netfilter
#查看是否加载
lsmod | grep br_netfilter

#加载网桥过滤配置文件
sysctl -p /etc/sysctl.d/k8s.conf

接着，安装并开启ipvs

yum -y install ipset ipvsadm

#添加需要加载的模块
cat > /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules << EOF
#!/bin/bash
modprobe -- ip_vs
modprobe -- ip_vs_rr
modprobe -- ip_vs_wrr
modprobe -- ip_vs_sh
modprobe -- nf_conntrack_ipv4
EOF

#授权、运行、检查是否加载
chmod 750 /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules && bash /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules && lsmod | grep -e ip_vs -e nf_conntrack_ipv4

接着，需要安装docker-ce

#获取docker
wget -O /etc/yun.repos.d/docker-ce.repo https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo

#查看docker版本
yum list docker-ce.x86_64 --showduplicates | sort -r

#安装docker
yum -y install --setopt=obsoletes=0 docker版本

#要修改docker配置文件
cat /usr/lib/systemd/system/docker.service
#如果在[Service]中的ExecStart中有 -H ，则删除-H后面的内容

#在docker的daemon文件中添加内容
cat /etc/docker.daemon.json
vim /etc/docker.daemon.json
#内容
{
    "exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"]
}

4.2 安装k8s

vim /etc/yum.repos.d/k8s.repo
#添加以下配置信息
[kubernetes]
name=Kubernetes
baseur1=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/repos/kubernetes-e17-x86_64/
enabled=1
gpgcheck=1
repo_gpgcheck=1
gpgkey=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/yum-key.gpg
       https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/rpm-package-key.gpg

#查看是否可有
yum list | grep kubeadm
#如果出现import gpg，则输入y进行确认

#三个host都进行安装，可以重复上述操作，或者是哦那个scp path hostname:path的操作进行复制

yum -y install kubeadm kubelet kubectl

安装完成之后，需要配置kubelet

vim /etc/sysconfig/kubelet
KUBELET_EXTRA_ARGS="--cgroup-driver=systemd"

systemctl enable kubelet

4.3 k8s镜像准备

master安装镜像

#查看集群使用的容器镜像
kubeadm config images list

#将其写入文件中方便下载
kubeadm config images list >> image.list

#对文件进行更改设置
vim image.list
#更改内容为如下格式；
#!/bin/bash
img_list = '
镜像列表
'
for img in ${img_list}
do
    docker pull $img
done

#保存退出执行该文件
sh image.list

#查看安装的镜像
docker images

worker主机的镜像复制

#在master下保存worker中需要的镜像文件
docker save -o name.tar 要保存的镜像名

#然后使用scp进行拷贝
scp name.tar worker:path

#worker中加载拷贝的文件
docker load -i name.tar

4.4 集群初始化

在master节点操作，需保存初始化时的连接信息。

kubeadm init --kubernetes-version=v1.17.2 --pod-network-cidr=172.16.0.0/16 --apiserver-advertise-address=主机ip

#初始化之后创建kube文件
mkdir .kube
cp -i /etc/kubernetes/admin.conf .kube/config

接着，网络配置官网为https://kubernetes.io/docs/concepts/cluster-administration/addons，但是学习时讲的是calico，所以就以calico为例，具体到时候可以根据自己需求替换即可。依次使用docker load -i tar名字进行加载，master和worker1/2均要进行操作。

进行calico.yml文件的加载

kubectl apply -f calico.yml

最后，进行worker1和worker2与master的连接，这一个信息在master初始化是会给出，需要保存。

kubeadm join 192.168.216.100:6443 --token uahni7.2wz17nyx8obxhfnh --discovery-token-ca-cert-hash
sha256:48486b2cd572881fa28184177d331353146f2692744d2cc6bfa21132f01c4478

验证k8s集群是否可用

kubectl get nodes #查看节点状态
kubectl get cs #查看master组件信息
kubectl cluster-info #查看集群信息
kubectl get pods --namespace kube-system

5. kubectl的使用

5.1 kubectl的帮助

rpm -a | grep kubectl
kubectl --help

5.2 kubectl的子命令

类型	命令	描述
基础命令	create	通过文件名或标准输入创建资源
	expose	将一个资源公开为一个新的Service
	run	在集群中运行一个特定的镜像
	set	在对象上设置特定的功能
	get	显示一个或多个资源
	explain	文档参考资料
	edit	使用默认的编辑器编辑一个资源
	delete	通过文件名、标准输入、资源名称或标签选择器来删除资源
部署命令	rollout	管理资源分布
	rolling-update	对给定的复制控制器滚动更新
	scale	扩容或缩容pod数量，Deployment、ReplicaSet等
	autoscale	创建一个自动扩容或缩容并设置pod数量
集群管理命令	certificate	修改证书资源
	cluster-info	显示集群信息
	top	显示资源使用，需要heapster运行
	cordon	标记节点不可调度
	uncordon	标记节点可调度
	drain	驱逐节点上的应用，准备下线维护
	taint	修改节点taint标记
故障诊断和调式命令	describe	显示特定资源的详细信息
	logs	在一个pod中打印一个容器日志
	attach	附加到一个运行的容器
	exec	执行命令到容器
	port-forward	转发一个或多个本地端口到一个pod
	proxy	运行一个proxy到Kubernetes_API_server
	cp	拷贝文件或目录到容器中
	auth	检查授权
高级命令	apply	通过文件名或标准输入对资源应用进行配置
	patch	使用补丁修改、更新资源的字段
	replace	通过文件名或标准输入替换一个资源
	convert	不同API版本之间转换配置文件
设置命令	label	更新资源上的标签
	annotate	更新资源上的注释
	completion	实现kubectl工具的自动补全
其他命令	api-versions	打印受支持的API版本
	config	修改kubeconfig文件
	help	所有命令帮助
	plugin	运行一个命令行插件
	version	打印版本信息

5.3 worker节点

#准备集群管理配置文件
mkdir .kube
scp master:path/.kube/config .kube/
#验证
kubectl get nodes

6. yaml的写法

k8s集群中对资源管理和资源对象编排部署都可以通过yaml文件来解决，这种格式的文件又称为资源清单文件，通过kubectl命令执行yaml文件就可以对资源对象进行部署编排。

6.1 基本语法

使用空格作为缩进，缩进的空格数目不重要，只要相同层级的元素左侧对齐即可

低版本缩进时不允许使用tab键，只能使用空格

使用#标识注释

数据结构为 键值对 的形式

6.2 常用字段

参数名	字段类型	说明
version	string	K8S API的版本，可以使用kubectl api-version查看
kind	string	yaml文件定义的资源类型和角色
metadata	object	元数据对象，固定值就写metadata
metadata.name	string	元数据对象的名字，如命名pod名字
metadata.namespace	string	元数据对象的命名空间
spec	object	详细定义对象，固定值就写spec

举例说明：

创建一个namespace

apiVersion: v1
kind: Namespace
metadata: 
    name: test

创建一个pod

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata: 
    name: pod1
spec: 
    containers: 
    - name: nginx-containers
      image: nginx:latest

7. Namespace

命名空间。多租户情况下，实现资源隔离，该隔离属于逻辑隔离，属于管理边界，不属于网络边界。

7.1 查看namespace

kubectl get ns
#输出说明
default 用户创建的pod默认在此命名空间
kube-public 所有用户均可以访问
kube-node-lease k8s集群节点租约状态
kube-system k8s集群在使用

7.2 创建namespace

方式一：使用create

kubectl create namespace test

方式二：使用资源清单yaml,yaml格式如下

apiVersion: v1
kind: Namespace
metadata:
    name: test2

kubectl apply -f create_ns.yaml

7.3 删除namespace

方式一：使用namespace名字删除

kubectl delete namespace test

方式二：使用yaml删除

kubectl delete -f create_test.yaml

8. pod概念

pod是k8s集群能调度的最小单元

8.1 查看pod

kubectl get pods
#查看指定namespace中的pod
kubectl get pods -n default

8.2 创建pod

kubectl apply -f create_pod.yaml

8.3 pod访问

使用kubectl get pod -owide查看pod的ip地址

curl http://IP

8.4 删除pod

kubectl delete pods pod_name -n namespace
#如果pod有控制器则需要使用yaml删除
kubectl delete -f create_pod.yaml

9. controller概念

控制器在k8s集群中，以loop方式监视pod状态，使pod一直处于用户期望状态。

常见的pod控制器：

Deployment：声明式更新控制器，用于发布无状态应用，默认为此版本

ReplicaSet：副本集控制器，用于对pod进行副本规模扩展或者裁剪

StatefulSet：有状态副本集，用于发布有状态应用

DaemonSet：在k8s集群每一个node上运行一个副本，用于发布监控或日志收集类等应用

Job：运行一次性作业任务

CronJob：运行周期性作业任务

9.1 Deployment介绍

具有上线部署、滚动升级、创建副本、回滚某一版本等功能

创建及查看方式

kubectl run nginx-app --image:nginx:latest --image-pull-policy=IfNotPresent --replicas=2
#查看
kubectl get deployment

#使用yaml创建
#create-nginx-app.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata: nginx-app2
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginxapp2-container
        image: nginx:latest
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        ports:
        - name: nginxapp2
          containerPort: 80

#创建应用指令
kubectl apply -f create-nginx-app.yaml

删除时不能直接删除pod名称，pod会被重新拉起，需要删除部署的模式

#通过删除部署模式
kubectl delete deployment.app app名称
#通过资源清单删除
kubectl delete create-nginx-app.yaml

10. Service

service是不是实体服务，是一条iptables或ipvs的转发规则。

作用：通过service为pod客户端提供访问pod方法，通过使用pod标签与pod关联。

10.1 service类型

ClusterIP：默认，分配一个集群内部可以访问的虚拟IP

NodePort：在每个Node上分配一个端口作为外部访问入口

LoadBalancer：工作在特定的Cloud Provider上

ExternalName：表示把集群外部的服务引入集群内部中来，实现集群内部pod和外部服务的通信。

10.2 service参数

port：访问serivce使用的端口

targetPort：pod中容器端口

NodePort：通过Node实现外网用户访问K8s集群内service

10.3 创建service与deployment类型应用关联

在9.1创建deployment基础上进行

kubectl expose deployment.apps nginx-app --type=ClusterIP --target-port=80 --port=80

10.4 service查看命令

kubectl get svc
#查看端点
kubectl get endpoints

10.5 通过yaml资源清单创建ClusterIP类型的service

#deployment-service-clusterip.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-apps
  labels:
    apps: nginx
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLables:
      apps: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        apps: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginxapp2
        image: nginx:latest
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        ports:
        - containerPort: 80
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-app2-svc
spec:
  type: ClusterIP
  ports:
  - protocol: TCP
    port: 80
    targetPort: 80
  selector:
    apps: nginx

使用yaml创建

kubectl apply -f deployment-service-clusterip.yaml

10.6 创建NodePort的service

#deployment-service-clusterip.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-apps
  labels:
    apps: nginx
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLables:
      apps: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        apps: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginxapp2
        image: nginx:latest
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        ports:
        - containerPort: 80
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-app2-svc
spec:
  type: NodePort
  ports:
  - protocol: TCP
    port: 80
    targetPort: 80
    nodePort: 30001
  selector:
    apps: nginx

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