K8s入门知识详解

发表于 2022-05-01 分类于 K8s 本文字数： 4.2k 阅读时长 ≈ 4 分钟

1.Kubernetes架构

k8s的物理架构是master/node模式：

K8S集群至少需要一个主节点(Master)和多个工作节点(Worker)，Master节点是集群的控制节点，负责整个集群的管理和控制，主要用于暴露API、调度部署和对节点进行管理。工作节点主要是运行容器的。

单master节点架构图如下：

多master节点架构图如下：

2.kubernetes组件

Master node：

apiserver
scheduler
controller-manager
Etcd
calico
docker

Work node：

kubelet
kube-proxy
Calico
Coredns
docker

kubectl：管理k8s的命令行工具，可以操作k8s中的资源对象，如增删改查等。

etcd： 是一个高可用的键值数据库，存储k8s的资源状态信息和网络信息的，etcd中的数据变更是通过api server进行的。

apiserver: 提供k8s api，是整个系统的对外接口，提供资源操作的唯一入口，供客户端和其它组件调用，提供了k8s各类资源对象（pod,deployment,Service等）的增删改查，是整个系统的数据总线和数据中心，并提供认证、授权、访问控制、API注册和发现等机制，并将操作对象持久化到etcd中。

scheduler：负责k8s集群中pod的调度的， scheduler通过与apiserver交互监听到创建Pod副本的信息后，它会检索所有符合该Pod要求的工作节点列表，开始执行Pod调度逻辑。调度成功后将Pod绑定到目标节点上，相当于“调度室”。

Controller-Manager：作为集群内部的管理控制中心，负责集群内的Node、Pod副本、服务端点（Endpoint）、命名空间（Namespace）、服务账号（ServiceAccount）、资源定额（ResourceQuota）的管理，当某个Node意外宕机时，Controller Manager会及时发现并执行自动化修复流程，确保集群始终处于预期的工作状态。

每个Controller通过API Server提供的接口实时监控整个集群的每个资源对象的当前状态，当发生各种故障导致系统状态发生变化时，会尝试将系统状态修复到“期望状态

kubelet： 每个Node节点上的kubelet定期就会调用API Server的REST接口报告自身状态，API Server接收这些信息后，将节点状态信息更新到etcd中。kubelet也通过API Server监听Pod信息，从而对Node机器上的POD进行管理，如创建、删除、更新Pod

kube-proxy：提供网络代理和负载均衡，是实现service的通信与负载均衡机制的重要组件，kube-proxy负责为Pod创建代理服务，从apiserver获取所有service信息，并根据service信息创建代理服务，实现service到Pod的请求路由和转发，从而实现K8s层级的虚拟转发网络，将到service的请求转发到后端的pod上。

Cordns：CoreDNS 其实就是一个 DNS 服务，而 DNS 作为一种常见的服务发现手段，很多开源项目以及工程师都会使用 CoreDNS 为集群提供服务发现的功能，Kubernetes 就在集群中使用 CoreDNS 解决服务发现的问题。

Calico： 是一套开源的网络和网络安全方案，用于容器、虚拟机、宿主机之前的网络连接，可以用在kubernetes、OpenShift、DockerEE、OpenStrack等PaaS或IaaS平台上。

Docker：容器运行时，负责启动容器的，在k8s1.20版本之后建议废弃docker，使用container作为容器运行时

3.kubernetes核心资源解读

3.1 Pod

Pod是Kubernetes中的最小调度单元，k8s是通过定义一个Pod的资源，然后在Pod里面运行容器，容器需要指定镜像，用来运行具体的服务。Pod代表集群上正在运行的一个进程，一个Pod封装一个容器（也可以封装多个容器），Pod里的容器共享存储、网络等。也就是说，应该把整个pod看作虚拟机，然后每个容器相当于运行在虚拟机的进程。

白话解释：

可以把pod看成是一个“豌豆荚”，里面有很多“豆子”（容器）。一个豌豆荚里的豆子，它们吸收着共同的营养成分、肥料、水分等，Pod和容器的关系也是一样，Pod里面的容器共享pod的网络、存储等。

如何创建一个Pod资源？

在K8s中，所有的资源都可以使用一个yaml配置文件来创建，创建Pod也可以使用yaml配置文件。

root@xianchaomaster1 ~]# cat pod.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: tomcat-pod
  namespace: default
  labels:
    tomcat:  tomcat-pod
spec:
  containers:
  - name:  tomcat-pod-java
    ports:
    - containerPort: 8080
    image: tomcat:8.5-jre8-alpine
  imagePullPolicy: IfNotPresent
  
[root@xianchaomaster1 ~]# kubectl apply -f pod.yaml
[root@xianchaomaster1 ~]# kubectl get pods -l tomcat=tomcat-pod

3.2 Label

label是标签的意思，k8s中的资源对象大都可以打上标签，如Node、Pod、Service 等，一个资源可以绑定任意多个label，k8s 通过 Label 可实现多维度的资源分组管理，后续可通过 Label Selector 查询和筛选拥有某些 Label 的资源对象，例如创建一个 Pod，给定一个 Label是app=tomcat，那么service可以通过label selector选择拥有app=tomcat的pod，和其相关联，也可通过 app=tomcat 删除拥有该标签的 Pod 资源。

3.3 Deployment

Replicaset是Kubernetes中的副本控制器，管理Pod，使pod副本的数量始终维持在预设的个数。

Deployment是管理Replicaset和Pod的副本控制器，Deployment可以管理多个Replicaset，是比Replicaset更高级的控制器，也即是说在创建Deployment的时候，会自动创建Replicaset，由Replicaset再创建Pod，Deployment能对Pod扩容、缩容、滚动更新和回滚、维持Pod数量。

如何创建一个Deployment资源？

在K8s中，所有的资源都可以使用一个yaml配置文件来创建，创建Deployment也可以使用yaml配置文件。

cat deployment.yaml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: my-nginx
spec:
  selector:
    matchLabels:
      run: my-nginx
  replicas: 2
  template:
    metadata:
      labels:
        run: my-nginx
    spec:
      containers:
      - name: my-nginx
        image: nginx
        ports:
        - containerPort: 80
        
[root@xianchaomaster1 ~]# kubectl apply -f deployment.yaml
[root@xianchaomaster1 ~]# kubectl get deploy | grep my-nginx
my-nginx         2/2     2            2           2m52s
[root@xianchaomaster1 ~]# kubectl get rs | grep my-nginx
my-nginx-5b56ccd65f         2         2         2       3m26s
[root@xianchaomaster1 ~]# kubectl get pods -l run=my-nginx

3.4 Service

在kubernetes中，Pod是有生命周期的，如果Pod重启IP很有可能会发生变化。如果我们的服务都是将Pod的IP地址写死，Pod的挂掉或者重启，和刚才重启的pod相关联的其他服务将会找不到它所关联的Pod，为了解决这个问题，在kubernetes中定义了service资源对象，Service 定义了一个服务访问的入口，客户端通过这个入口即可访问服务背后的应用集群实例，service是一组Pod的逻辑集合，这一组 Pod 能够被 Service 访问到，通常是通过 Label Selector实现的。

可以看下面的图：

如何创建一个Service资源?

#创建一个pod
cat pod_test.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: my-nginx
spec:
  selector:
    matchLabels:
      run: my-nginx
  replicas: 2
  template:
    metadata:
      labels:
        run: my-nginx
    spec:
      containers:
      - name: my-nginx
        image: nginx
        ports:
        - containerPort: 80
        
#创建一个service
cat service.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-nginx
  labels:
    run: my-nginx
spec:
  ports:
  - port: 80
    protocol: TCP
  selector:
run: my-nginx

[root@xianchaomaster1 ~]# kubectl apply -f service.yaml
[root@xianchaomaster1 ~]# kubectl get svc -l run=my-nginx

1	[root@xianchaomaster1 ~]# curl 10.105.104.137