kubernetes的学习

Posted 2023-02-08 F3nGaoXS

kubernetes的学习

本篇学习笔记总结自https://k8s.easydoc.net/，https://www.bilibili.com/video/BV1Tg411P7EB/

安装k8s集群

主节点需要的组件

• docker（也可以是其他容器运行时）
• kubectl 集群命令行交互工具
• kubeadm 集群初始化工具

工作节点需要的组件

• docker（也可以是其他容器运行时）
• kubelet 管理 Pod 和容器，确保他们健康稳定运行。
• kube-proxy 网络代理，负责网络相关的工作

部署应用到集群

使用pod

快速创建

--image=镜像地址

kubectl run <pod_name> --image==<image_url>

通过yaml文件创建单个pod

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
	# pod名称
  name: 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

然后

kubectl apply -f <file_path.<yaml>>

通过yaml文件创建多个pod（deployment）

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  # 部署名字
  name: test-k8s
spec:
  replicas: 5
  # 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

然后

kubectl apply -f <file_path.<yaml>>

称之为development（部署），并且可以使用

kubectl get deployment

查询当前的部署情况

Tips

运行单个pod的yaml文件的kind为Pod，运行多个pod的yaml文件的kind为Deployment

进入pod的bash

kubectl exec -it <pod_name> -- bash

资源类型

常见的资源类型有

类型名称	描述	简写
pod		po
deployment		deploy
service		svc
statefulset		sts
storage class		sc
presistent volume		pv
presistent volume claim		pvc
config map		cm
sercet
name space		ns

可以使用如下命令查看所有资源，资源名称及其简写

kubectl api-resources 

命令

apply

运行资源

kubectl apply [-f] <file_path>
										# -f：读取文件，然后运行

示例1，启用service资源：

service.yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: test-k8s

...

运行：

kubectl apply -f service.yaml  # 读取该文件，然后运行资源

示例2：启动pod资源：

pod.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
	# pod名称
  name: test-k8s

...

运行：

kubectl apply -f pod.yaml 

同理，还可以运行更多资源，如deployment、statefulset等，具体资源类型由文件的kind决定。

get

可以列出该类型的所有资源

kubectl get [资源类型] [-o wide|name|yaml|json]
											# all：列出所有资源，包括pod、deployment、service等
											# -o wide：详细信息
											# -o name：仅输出资源名称
											# -o yaml：YAML格式化输出
											# -o json：JSON格式化输出

示例：

kubectl get pod						# 列出所有pod
kubectl get pod	-o wide		# 以详细的方式列出所有pod

describe

查看资源的详细描述

kubectl describe [资源类型] <name>		# 第一种写法：资源类型（如pod、svc）+空格+具体名称
kubectl describe [资源类型]/<name> 		# 第二种写法：资源类型+/+具体名称
kubectl describe [资源类型]						# 第三种写法：资源类型，不加具体名称。查看所有该资源的详细描述

示例：

kubectl describe pod test-pod
kubectl describe pod/test-pod
kubectl describe pod

logs

查看资源的日志

kubectl logs [资源类型]/<name>	[-f] [-tail 100]			# 只能这种写法
																		# -f：循环读取，即可以读取不断改变的log
																		# -tail：读取最尾部xx行

示例：

kubectl logs pod/test-k8s

delete

删除资源

kubectl delete [资源类型] <name>
kubectl delete [资源类型]/<name>

示例：

kubectl delete pod/test-k8s

rollout

查看资源的变更历史history

kubectl rollout history [资源类型] <name>
kubectl rollout history [资源类型]/<name>

重新部署restart（仅适用于deployment）

kubectl rollout restart deployment/<name>

回退到上一版本undo

kubectl rollout undo deployment/<name>

回退到指定版本

kubectl rollout undo deployment/<name> --to-revision=2

port-forward

将资源转发到本地

kubectl port-forward [资源类型] <name> [local_port]:[remote_port]
kubectl port-forward [资源类型]/<name> [local_port]:[remote_port]

示例：

将资源的8090的端口转发到本地的8080

kubectl port-forward svc/test-k8s 8080:8090

其他命令

# 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
# 重启
kubectl rollout restart deployment test-k8s
# 删除全部资源
kubectl delete all --all

service

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

Tips

service一共有四种type：

ClusterIP

默认的，仅在集群内可用

NodePort

暴露端口到节点，提供了集群外部访问的入口
端口范围固定 30000 ~ 32767

LoadBalancer

需要负载均衡器（通常都需要云服务商提供，裸机可以安装 METALLB 测试）
会额外生成一个 IP 对外服务
K8S 支持的负载均衡器：负载均衡器

Headless

适合数据库
clusterIp 设置为 None 就变成 Headless 了，不会再分配 IP

示例

service.yaml:

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: ClusterIP
  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

运行：

kubectl apply -f <service_path>

statefulset

StatefulSet 是用来管理有状态的应用，例如数据库。StatefulSet 会固定每个 Pod 的名字

特性

• Service 的 ClusterIP 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

访问时，如果直接使用 Service 名字连接，会随机转发请求
要连接指定 Pod，可以这样pod-name.service-name

示例

mongo.yaml

# StatefulSet: mongodb
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: mongodb
spec:
  replicas: 3
  serviceName: mongodb
  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
---

# Service: mongodb
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: mongodb
spec:
  selector:
    app: mongodb
  type: ClusterIP
  # HeadLess
  clusterIP: None
  ports:
    - port: 27017
      targetPort: 27017

运行：

kubectl apply -f <file_path>

pod、deployment、service、statefulset四者的关系

这四者在yaml文件中通过指定不同的kind来区分，pod是deployment和statefulset运行的最小单元，deployment和statefulset可以通过指定spec.replicas来扩展多个pod，deployment启动的pod默认的名称为deploy名称+无序字符，而statefulset启动的pod的默认名称为statefulset名称+有序数字，如

$ kubectl get pod
NAME                        READY   STATUS    RESTARTS      AGE
mongodb-0                   1/1     Running   1 (20h ago)   3d17h
test-k8s-75bd6fbdbc-72rxc   1/1     Running   1 (20h ago)   3d17h
test-k8s-75bd6fbdbc-ns5h2   1/1     Running   1 (20h ago)   3d17h

启动service并不会创建pod，只是service会通过label来关联pod或者deploy或者statefulset，可以随之进行端口转发，供外部访问。由于service是通过label关联pod的，所以pod销毁service也不会销毁的。

数据持久化

k8s集群并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持久化。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

hostPath

把节点上的一个目录挂载到 Pod，但是已经不推荐使用了，文档
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。
minikube 提供了 hostPath 存储，文档

将容器卷的挂载路径（volumeMounts）指向节点的卷路径（volumes）

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: mongodb
spec:
  replicas: 1
  serviceName: mongodb
  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
          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
#        - name: mongo-data
#            persistentVolumeClaim:
#              claimName: mongodata
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: mongodb
spec:
  selector:
    app: mongodb
  type: ClusterIP
  # HeadLess
  clusterIP: None
  ports:
    - port: 27017
      protocol: TCP
      targetPort: 27017

ConfigMap

yaml文件的kind是ConfigMap，官方文档

示例

configmap.yaml

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  # config-map的名称
  name: mongo-config

data:
  # key-value
  mongo-address: mongodb-0.mongodb:27017

运行：

kubectl apply -f configmap.yaml

通过get查看并且输出为yaml格式

kubectl get cm mongo-config -o yaml

接下来就可以在其他地方被读取了，这里以一个App的环境变量为例：

app.yaml

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:
      # 等待 mongodb 起来后才启动
      initContainers:
      - name: wait-mongo
        image: busybox:1.28
        command: ['sh', '-c', "until nslookup mongodb; do echo waiting for mongo; sleep 2; done"]
      # 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:v4-configmap # 镜像
        env:
          - name: MONGO_USERNAME
            valueFrom:
              secretKeyRef:
                name: mongo-secret
                key: mongo-username
          - name: MONGO_PASSWORD
            valueFrom:
              secretKeyRef:
                name: mongo-secret
                key: mongo-password
          - name: MONGO_ADDRESS
            valueFrom:
              # 从config map资源中取
              configMapKeyRef:
                # 资源名称
                name: mongo-config
                # 取资源中对应的key的value
                key: mongo-address
---
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:
    - nodePort: 31000   # 节点端口，范围固定 30000 ~ 32767
      port: 8080        # 本 Service 的端口
      targetPort: 8080  # 容器端口

可以看到env[2].name的valueFrom中是configMapKeyRef，则代表使用ConfigMap资源中取，并且指定ConfigMap资源的名称和key，即可以读取到内容了。

这里的env:MONGO_ADDRESS是从名叫mongo-config的ConfigMap资源中读取key为mongo-address对应的value，即mongodb-0.mongodb:27017。

Secret

yaml文件的kind是Secret，官方文档

示例

secret.yaml

apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  # secret的名称
  name: mongo-secret
# 默认的type是Opaque
type: Opaque

data:
  # key-value
  # 需要进行base64加密处理
  mongo-username: bW9uZ291c2Vy
  mongo-password: bW9uZ29wYXNz

运行

kubectl apply -f secret.yaml

以yaml文件格式查看

kubectl get secret mongo-secret -o yaml

接下来就可以被其他地方读取了，这里mongo的statefulset为例

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
          # 该container的环境变量列表
          env:  
          # 环境变量名称
          - name: MONGO_INITDB_ROOT_USERNAME
            valueFrom:
              # 'secretKeyRef'表示从secret资源中取
              secretKeyRef:
                # 指定secret的名称
                name: mongo-secret
                # 取secret中的key对应的value
                key: mongo-username                                          
          - name: MONGO_INITDB_ROOT_PASSWORD
            valueFrom:
              secretKeyRef:
                name: mongo-secret
                key: mongo-password
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: mongodb
spec:
  selector:
    app: mongodb
  type: ClusterIP
  # HeadLess
  clusterIP: None
  ports:
    - port: 27017
      protocol: TCP
      targetPort: 27017

可以看到env[0].name的valueFrom中是secretKeyRef，则代表使用Secret资源中取，并且指定Secret资源的名称和key，即可以读取到内容了。

这里的env:MONGO_INITDB_ROOT_USERNAME是从名叫mongo-secret的ConfigMap资源中读取key为mongo-username对应的value，即bW9uZ291c2Vy,env:MONGO_INITDB_ROOT_PASSWORD同理。

可以看到，configMap和secret读取的方式是差不多的。

Tips

如果type是Opaque的话，那么data需要进行base64处理

Helm

Helm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。官网，应用中心

我们可以在应用中心搜索集群，然后添加源并且安装就可以快速创建集群了，不需要自己手动写配置文件，并且我们可以在安装集群的时候手动指定一些参数。

示例：安装mongodb

1、添加源

helm repo add bitnami https://charts.bitnami.com/bitnami

2、安装

# 默认安装
helm install first-mongo bitnami/mongodb	
# 指定参数安装
helm install my-mongo bitnami/mongodb --set architecture="replicaset",auth.rootPassword="mongopass"  

具体可以手动指定的参数可以在应用中心中查看

3、查看密码

kubectl get secret my-mongo-mongodb -o yaml
# 查看密码并且写入文件
kubectl get secret my-mongo-mongodb -o yaml > secret.yaml

4、查看

可以查看到通过helm，已经自动安装好了包含可以扩展的pod、service、statefulset的集群。

kubectl get all

5、测试

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

在client中利用url、username、password连接mongo server

mongo --host my-mongo-mongodb-0.my-mongo-mongodb-headless.default.svc.cluster.local:27017 -u root -p mongopass

6、转发集群端口到宿主机

此时可以通过宿主机的工具来尝试连接mongo server，如Navicat、DateGrip等。

kubectl port-forward svc/my-mongo-mongodb-headless 27018:27017

7、删除集群

helm delete first-mongo

namespace

列出所有命名空间

kubectl get ns

查看默认的命名空间

kubectl get all

查看指定的命名空间

kubectl get all -n <namespace>

示例

查看k8s系统的命名空间

kubectl get all -n kube-system

创建命名空间

每次部署或者查询时候都需要指定命名空间

kubectl create namespace testns

部署应用到指定命名空间

kubectl apply -f app.yml [-n|--namespace] <namespace>

然后查询

kubectl get pod [-n|--namespace] <namespace>

每次部署应用或者查询时候都需要指定命名空间

kubens

每次部署或者查询时候都需要指定命名空间有点麻烦，可以利用kubens快速切换命名空间，后续的命令就不需要再利用-n｜--namespace指定命名空间了。

查看所有命名空间

高亮显示当前所位于的命名空间

kubens

切换到指定命名空间

kubens <namespace>

切换回上一命名空间

kubens -

kubectx

快速切换集群

Ingress

yaml文件的kind是Ingress，官方文档，是一个作用类似于nginx的，能够提供对集群中的服务的外部访问进行管理的API对象

示例

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

其他

Service中type为ClusterIP和NodePort的区别

ClusterIP：通过集群内部的IP暴露服务，选择该值的时候服务只能在集群内部访问。是service默认的type。

NodePort：通过每个节点上的IP和静态端口暴露服务。NodePort服务会路由到自动创建的ClusterIP服务，通过请求 <节点 IP>:<节点端口>，你可以从集群的外部访问一个 NodePort 服务。

ConfigMap和Secret的区别

ConfigMap 是一种 API 对象，用来将非机密性的数据保存到键值对中。

注意：

ConfigMap 并不提供保密或者加密功能。 如果你想存储的数据是机密的，请使用 Secret， 或者使用其他第三方工具来保证你的数据的私密性，而不是用 ConfigMap。

Secret 是一种包含少量敏感信息例如密码、令牌或密钥的对象。

使用dashboard可视化管理

默认情况下不会部署 Dashboard。可以通过以下命令部署：

kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/dashboard/v2.5.0/aio/deploy/recommended.yaml

使用

kubectl proxy

输入网址：

http://localhost:8001/api/v1/namespaces/kubernetes-dashboard/services/https:kubernetes-dashboard:/proxy/