k8s使用（kubernetes）-优快云博客

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/qq_41344974/article/details/125860963

1.Kubernetes (K8S)

注意：使用可以看11节

它是一个为容器化应用提供集群部署和管理的开源工具

高可用，不宕机，自动灾难恢复
灰度更新，不影响业务正常运转
一键回滚到历史版本
方便的伸缩扩展（应用伸缩，机器加减）、提供负载均衡
有一个完善的生态

2.集群架构

Kubernetes 可以为你提供集中式的管理集群机器和应用，加机器、版本升级、版本回滚，那都是一个命令就搞定的事，不停机的灰度更新，确保高可用、高性能、高扩展。

master
主节点，控制平台，不需要很高性能，不跑任务，通常一个就行了，也可以开多个主节点来提高集群可用度。

worker
工作节点，可以是虚拟机或物理计算机，任务都在这里跑，机器性能需要好点；通常都有很多个，可以不断加机器扩大集群；每个工作节点由主节点管理

重要概念 Pod
豆荚，K8S 调度、管理的最小单位，一个 Pod 可以包含一个或多个容器，每个 Pod 有自己的虚拟IP。一个工作节点可以有多个 pod，主节点会考量负载自动调度 pod 到哪个节点运行

3.Kubernetes 组件

kube-apiserver API 服务器，公开了 Kubernetes API
etcd 键值数据库，可以作为保存 Kubernetes 所有集群数据的后台数据库
kube-scheduler 调度 Pod 到哪个节点运行
kube-controller 集群控制器
cloud-controller 与云服务商交互

4.安装 Kubernetes 集群

minikube
只是一个 K8S 集群模拟器，只有一个节点的集群，只为测试用，master 和 worker 都在一起
https://minikube.sigs.k8s.io/docs/start/

最好下载exe安装

New-Item -Path 'c:\' -Name 'minikube' -ItemType Directory -Force
Invoke-WebRequest -OutFile 'c:\minikube\minikube.exe' -Uri 'https://github.com/kubernetes/minikube/releases/latest/download/minikube-windows-amd64.exe' -UseBasicParsing

在这里插入图片描述

启动集群（用中国源不然很慢）
minikube start  --image-mirror-country='cn'
查看节点。kubectl 是一个用来跟 K8S 集群进行交互的命令行工具
kubectl get node
停止集群
minikube stop
清空集群
minikube delete --all
安装集群可视化 Web UI 控制台
minikube dashboard

直接用云平台 Kubernetes
可视化搭建，只需简单几步就可以创建好一个集群。
优点：安装简单，生态齐全，负载均衡器、存储等都给你配套好，简单操作就搞定
裸机安装（Bare Metal）
至少需要两台机器（主节点、工作节点个一台），需要自己安装 Kubernetes 组件，配置会稍微麻烦点。
可以到各云厂商按时租用服务器，费用低，用完就销毁。
缺点：配置麻烦，缺少生态支持，例如负载均衡器、云存储。

5.部署应用到集群

直接命令运行
kubectl run testapp --image=ccr.ccs.tencentyun.com/k8s-tutorial/test-k8s:v1

pod

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: test-pod
spec:
  # 定义容器，可以多个
  containers:
    - name: test-k8s # 容器名字
      image: ccr.ccs.tencentyun.com/k8s-tutorial/test-k8s:v1 # 镜像

Deployment

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  # 部署名字
  name: test-k8s
spec:
  replicas: 2
  # 用来查找关联的 Pod，所有标签都匹配才行
  selector:
    matchLabels:
      app: test-k8s
  # 定义 Pod 相关数据
  template:
    metadata:
      labels:
        app: test-k8s
    spec:
      # 定义容器，可以多个
      containers:
      - name: test-k8s # 容器名字
        image: ccr.ccs.tencentyun.com/k8s-tutorial/test-k8s:v1 # 镜像

6.部署命令

# 部署应用
kubectl apply -f app.yaml
# 查看 deployment
kubectl get deployment
# 查看 pod
kubectl get pod -o wide
# 查看 pod 详情
kubectl describe pod pod-name
# 查看 log
kubectl logs pod-name
# 进入 Pod 容器终端， -c container-name 可以指定进入哪个容器。
kubectl exec -it pod-name -- bash
# 伸缩扩展副本
kubectl scale deployment test-k8s --replicas=5
# 把集群内端口映射到节点
kubectl port-forward pod-name 8090:8080
# 查看历史
kubectl rollout history deployment test-k8s
# 回到上个版本
kubectl rollout undo deployment test-k8s
# 回到指定版本
kubectl rollout undo deployment test-k8s --to-revision=2
# 删除部署
kubectl delete deployment test-k8s

# 查看全部
kubectl get all
# 重新部署
kubectl rollout restart deployment test-k8s
# 命令修改镜像，--record 表示把这个命令记录到操作历史中
kubectl set image deployment test-k8s test-k8s=ccr.ccs.tencentyun.com/k8s-tutorial/test-k8s:v2-with-error --record
# 暂停运行，暂停后，对 deployment 的修改不会立刻生效，恢复后才应用设置
kubectl rollout pause deployment test-k8s
# 恢复
kubectl rollout resume deployment test-k8s
# 输出到文件
kubectl get deployment test-k8s -o yaml >> app2.yaml
# 删除全部资源
kubectl delete all --all

7.Service

7.1 特性

Service 通过 label 关联对应的 Pod
Servcie 生命周期不跟 Pod 绑定，不会因为 Pod 重创改变 IP
提供了负载均衡功能，自动转发流量到不同 Pod
可对集群外部提供访问端口
集群内部可通过服务名字访问

7.2 创建

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: test-k8s
spec:
  selector:
    app: test-k8s
  type: ClusterIP
  ports:
    - port: 8080        # 本 Service 的端口
      targetPort: 8080  # 容器端口

应用配置 kubectl apply -f service.yaml
查看服务 kubectl get svc
查看服务详情 kubectl describe svc test-k8s，可以发现 Endpoints 是各个 Pod 的 IP，也就是他会把流量转发到这些节点。

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: test-k8s
spec:
  selector:
    app: test-k8s
  # 默认 ClusterIP 集群内可访问，NodePort 节点可访问，LoadBalancer 负载均衡模式（需要负载均衡器才可用）
  type: NodePort
  ports:
    - port: 8080        # 本 Service 的端口
      targetPort: 8080  # 容器端口
      nodePort: 31000   # 节点端口，范围固定 30000 ~ 32767

多端口时必须配置 name

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: test-k8s
spec:
  selector:
    app: test-k8s
  type: NodePort
  ports:
    - port: 8080        # 本 Service 的端口
      name: test-k8s    # 必须配置
      targetPort: 8080  # 容器端口
      nodePort: 31000   # 节点端口，范围固定 30000 ~ 32767
    - port: 8090
      name: test-other
      targetPort: 8090
      nodePort: 32000

8. StatefulSet

StatefulSet 是用来管理有状态的应用，例如数据库
数据库、Redis 这类有状态的，则不能随意扩充副本。
StatefulSet 会固定每个 Pod 的名字

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: mongodb
spec:
  serviceName: mongodb
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: mongodb
  template:
    metadata:
      labels:
        app: mongodb
    spec:
      containers:
        - name: mongo
          image: mongo:4.4
          # IfNotPresent 仅本地没有镜像时才远程拉，Always 永远都是从远程拉，Never 永远只用本地镜像，本地没有则报错
          imagePullPolicy: IfNotPresent
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: mongodb
spec:
  selector:
    app: mongodb
  type: ClusterIP
  # HeadLess
  clusterIP: None
  ports:
    - port: 27017
      targetPort: 27017

kubectl apply -f mongo.yaml
在这里插入图片描述

8.2 特性

Service 的 CLUSTER-IP 是空的，Pod 名字也是固定的。
Pod 创建和销毁是有序的，创建是顺序的，销毁是逆序的。
Pod 重建不会改变名字，除了IP，所以不要用IP直连
在这里插入图片描述

9.数据持久化

kubernetes 集群不会为你处理数据的存储，我们可以为数据库挂载一个磁盘来确保数据的安全。
你可以选择云存储、本地磁盘、NFS。

本地磁盘：可以挂载某个节点上的目录，但是这需要限定 pod 在这个节点上运行
云存储：不限定节点，不受集群影响，安全稳定；需要云服务商提供，裸机集群是没有的。
NFS：不限定节点，不受集群影响

9.1hostPath 挂载示例

把节点上的一个目录挂载到 Pod，但是已经不推荐使用了
配置方式简单，需要手动指定 Pod 跑在某个固定的节点。
仅供单节点测试使用；不适用于多节点集群

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: mongodb
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: mongodb
  serviceName: mongodb
  template:
    metadata:
      labels:
        app: mongodb
    spec:
      containers:
        - name: mongo
          image: mongo:4.4
          # IfNotPresent 仅本地没有镜像时才远程拉，Always 永远都是从远程拉，Never 永远只用本地镜像，本地没有则报错
          imagePullPolicy: IfNotPresent
          volumeMounts:
            - mountPath: /data/db # 容器里面的挂载路径
              name: mongo-data    # 卷名字，必须跟下面定义的名字一致
      volumes:
        - name: mongo-data              # 卷名字
          hostPath:
            path: /data/mongo-data      # 节点上的路径
            type: DirectoryOrCreate     # 指向一个目录，不存在时自动创建

9.2 更高级的抽象

在这里插入图片描述
Storage Class (SC)
将存储卷划分为不同的种类，例如：SSD，普通磁盘，本地磁盘，按需使用
Persistent Volume (PV)
描述卷的具体信息，例如磁盘大小，访问模式。文档，类型
Persistent Volume Claim (PVC)
对存储需求的一个申明，可以理解为一个申请单，系统根据这个申请单去找一个合适的 PV
还可以根据 PVC 自动创建 PV

为什么要这么多层抽象
更好的分工，运维人员负责提供好存储，开发人员不需要关注磁盘细节，只需要写一个申请单。
方便云服务商提供不同类型的，配置细节不需要开发者关注，只需要一个申请单。
动态创建，开发人员写好申请单后，供应商可以根据需求自动创建所需存储卷。

9.3 本地磁盘示例

不支持动态创建，需要提前创建好

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: mongodb
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: mongodb
  template:
    metadata:
      labels:
        app: mongodb
    spec:
      containers:
        image: mongo:5.0
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        name: mongo
        volumeMounts:
          - mountPath: /data/db
            name: mongo-data
      volumes:
        - name: mongo-data
          persistentVolumeClaim:
             claimName: mongodata
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: mongodb
spec:
  clusterIP: None
  ports:
  - port: 27017
    protocol: TCP
    targetPort: 27017
  selector:
    app: mongodb
  type: ClusterIP
---
apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: local-storage
provisioner: kubernetes.io/no-provisioner
volumeBindingMode: WaitForFirstConsumer
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: mongodata
spec:
  capacity:
    storage: 2Gi
  volumeMode: Filesystem  # Filesystem（文件系统） Block（块）
  accessModes:
    - ReadWriteOnce       # 卷可以被一个节点以读写方式挂载
  persistentVolumeReclaimPolicy: Delete
  storageClassName: local-storage
  local:
    path: /root/data
  nodeAffinity:
    required:
      # 通过 hostname 限定在某个节点创建存储卷
      nodeSelectorTerms:
        - matchExpressions:
            - key: kubernetes.io/hostname
              operator: In
              values:
                - node2
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: mongodata
spec:
  accessModes: ["ReadWriteOnce"]
  storageClassName: "local-storage"
  resources:
    requests:
      storage: 2Gi

10. ConfigMap & Secret

数据库连接地址，这种可能根据部署环境变化的，我们不应该写死在代码里

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: mongo-config
data:
  mongoHost: mongodb-0.mongodb

#应用
kubectl apply -f configmap.yaml
#查看
kubectl get configmap mongo-config -o yaml

一些重要数据，例如密码、TOKEN，我们可以放到 secret 中

secret.yaml

apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  name: mongo-secret
# Opaque 用户定义的任意数据，更多类型介绍 https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/configuration/secret/#secret-types
type: Opaque
data:
  # 数据要 base64。https://tools.fun/base64.html
  mongo-username: bW9uZ291c2Vy
  mongo-password: bW9uZ29wYXNz

作为环境变量使用作为环境变量使用

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: mongodb
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: mongodb
  template:
    metadata:
      labels:
        app: mongodb
    spec:
      containers:
        - name: mongo
          image: mongo:4.4
          # IfNotPresent 仅本地没有镜像时才远程拉，Always 永远都是从远程拉，Never 永远只用本地镜像，本地没有则报错
          imagePullPolicy: IfNotPresent
          env:
          - name: MONGO_INITDB_ROOT_USERNAME
            valueFrom:
              secretKeyRef:
                name: mongo-secret
                key: mongo-username
          - name: MONGO_INITDB_ROOT_PASSWORD
            valueFrom:
              secretKeyRef:
                name: mongo-secret
                key: mongo-password
          # Secret 的所有数据定义为容器的环境变量，Secret 中的键名称为 Pod 中的环境变量名称
          # envFrom:
          # - secretRef:
          #     name: mongo-secret

挂载为文件（更适合证书文件）
挂载后，会在容器中对应路径生成文件，一个 key 一个文件，内容就是 value

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: mypod
spec:
  containers:
  - name: mypod
    image: redis
    volumeMounts:
    - name: foo
      mountPath: "/etc/foo"
      readOnly: true
  volumes:
  - name: foo
    secret:
      secretName: mysecret

11. Helm

官网：
https://helm.sh/zh/

类似 npm，pip，docker hub, 可以理解为是一个软件库，可以方便快速的为我们的集群安装一些第三方软件。
使用 Helm 我们可以非常方便的就搭建出来 MongoDB / MySQL 副本集群，YAML 文件别人都给我们写好了，直接使用

安装 Helm
curl https://raw.githubusercontent.com/helm/helm/main/scripts/get-helm-3 | bash

安装 MongoDB

# 安装
helm repo add bitnami https://charts.bitnami.com/bitnami
helm install my-mongo bitnami/mongodb

# 指定密码和架构
helm install my-mongo bitnami/mongodb --set architecture="replicaset",auth.rootPassword="mongopass"

# 删除
helm ls
heml delete my-mongo

# 查看密码
kubectl get secret my-mongo-mongodb -o json
kubectl get secret my-mongo-mongodb -o yaml > secret.yaml

# 临时运行一个包含 mongo client 的 debian 系统
kubectl run mongodb-client --rm --tty -i --restart='Never' --image docker.io/bitnami/mongodb:4.4.10-debian-10-r20 --command -- bash

# 进去 mongodb
mongo --host "my-mongo-mongodb" -u root -p mongopass

# 也可以转发集群里的端口到宿主机访问 mongodb
kubectl port-forward svc/my-mongo-mongodb 27017:27018

11.1命名空间

如果一个集群中部署了多个应用，所有应用都在一起，就不太好管理，也可以导致名字冲突等。
我们可以使用 namespace 把应用划分到不同的命名空间，跟代码里的 namespace 是一个概念，只是为了划分空间。

# 创建命名空间
kubectl create namespace testapp
# 部署应用到指定的命名空间
kubectl apply -f app.yml --namespace testapp
# 查询
kubectl get pod --namespace kube-system

可以用 kubens 快速切换 namespace

# 切换命名空间
kubens kube-system
# 回到上个命名空间
kubens -
# 切换集群
kubectx minikube

11.2 WEB 可视化管理集群

如果你觉得命令行管理集群太麻烦，你可以用 Helm 快速搭建一个 kubernetes-dashboard，这样你就有了一个 WEB 界面，可以可视化的进行一些操作和管理。

13. Ingress

介绍
Ingress 为外部访问集群提供了一个统一入口，避免了对外暴露集群端口；
功能类似 Nginx，可以根据域名、路径把请求转发到不同的 Service。
可以配置 https
在这里插入图片描述

13.1 跟 LoadBalancer 有什么区别？

LoadBalancer 需要对外暴露端口，不安全；
无法根据域名、路径转发流量到不同 Service，多个 Service 则需要开多个 LoadBalancer；
功能单一，无法配置 https

13.2 使用

要使用 Ingress，需要一个负载均衡器 + Ingress Controller
如果是裸机（bare metal) 搭建的集群，你需要自己安装一个负载均衡插件，可以安装 METALLB
如果是云服务商，会自动给你配置，否则你的外部 IP 会是 “pending” 状态，无法使用

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: simple-example
spec:
  ingressClassName: nginx
  rules:
  - host: tools.fun
    http:
      paths:
      - path: /easydoc
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: service1
            port:
              number: 4200
      - path: /svnbucket
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: service2
            port:
              number: 8080