Kubernetes食用指南

Kubernetes食用簡介

Kubernetes是Google在2014年6月開源的一個容器集群管理系統，使用Go語言開發，Kubernetes也叫K8S。K8S是Google內部一個叫Borg的容器集群管理系統衍生出來的，Borg已經在Google大規模生產運行十年之久。
K8S主要用于自動化部署、擴展和管理容器應用，提供了資源調度、部署管理、服務發現、擴容縮容、監控等一整套功能;2015年7月，Kubernetes v1.0正式發布，截止到2018年8月2日最新穩定版本是v1.15.1，最新穩定版本是v1.16.0-alpha.2，Kubernetes目標是讓部署容器化應用簡單高效。

官方網站：https://kubernetes.io

Kubernetes主要功效

數據卷
Pod中容器之間共享數據,可以使用數據卷;
應用程序健康檢
查容器內服務可能進程堵塞無法處理請求,可以設置監控檢查策略保證應用健壯性;
復制應用程序實例
控制器維護著Pod副本數量,保證一個Pod或一組同類的Pod數量始終可用;
彈性伸縮
根據設定的指標（CPU利用率）自動縮放Pod副本數;
服務發現
使用環境變量或DNS服務插件保證容器中程序發現Pod入口訪問地址;
負載均衡
一組Pod副本分配一個私有的集群IP地址,負載均衡轉發請求到后端容器,在集群內部其他Pod可通過這個ClusterIP訪問應用;
滾動更新
更新服務不中斷,一次更新一個Pod,而不是同時刪除整個服務;
服務編排
通過文件描述部署服務,使得應用程序部署變得更高效;
資源監控
Node節點組件集成cAdvisor資源收集工具,可通過Heapster匯總整個集群節點資源數據,然后存儲到InfluxDB時序數據庫,再由Grafana展示;
提供認證和授權
支持屬性訪問控制（ABAC）、角色訪問控制（RBAC）認證授權策略;

Kubernetes基本對象概念

PodPod
是最小部署單元,一個Pod有一個或多個容器組成,Pod中容器共享存儲和網絡,在同一臺Docker主機上運行;
Service
Service一個應用服務抽象,定義了Pod邏輯集合和訪問這個Pod集合的策略,Service代理Pod集合對外表現是為一個訪問入口,分配一個集群IP地址,來自這個IP的請求將負載均衡轉發后端Pod中的容器,Service通過Lable Selector選擇一組Pod提供服務;
Volume
數據卷,共享Pod中容器使用的數據;
Namespace
命名空間將對象邏輯上分配到不同Namespace,可以是不同的項目、用戶等區分管理,并設定控制策略,從而實現多租戶;命名空間也稱為虛擬集群;
Lable
標簽用于區分對象（比如Pod、Service）,鍵/值對存在,每個對象可以有多個標簽,通過標簽關聯對象;
ReplicaSet
下一代Replication Controller;確保任何給定時間指定的Pod副本數量,并提供聲明式更新等功能;RC與RS唯一區別就是lable selector支持不同,RS支持新的基于集合的標簽,RC僅支持基于等式的標簽;
Deployment
Deployment是一個更高層次的API對象,它管理ReplicaSets和Pod,并提供聲明式更新等功能,官方建議使用Deployment管理ReplicaSets,而不是直接使用ReplicaSets,這就意味著可能永遠不需要直接操作ReplicaSet對象;
Stateful
SetStatefulSet適合持久性的應用程序,有唯一的網絡標識符（IP）,持久存儲,有序的部署、擴展、刪除和滾動更新;
DaemonSet
DaemonSet確保所有（或一些）節點運行同一個Pod;當節點加入Kubernetes集群中,Pod會被調度到該節點上運行,當節點從集群中移除時,DaemonSet的Pod會被刪除;刪除DaemonSet會清理它所有創建的Pod;
Job
一次性任務,運行完成后Pod銷毀,不再重新啟動新容器,還可以任務定時運行;

Kubernetes成分

Master組件：

kube-apiserver
Kubernetes API,集群的統一入口,各組件協調者,以HTTP API提供接口服務,所有對象資源的增刪改查和監聽操作都交給APIServer處理后再提交給Etcd存儲;

kube-controller-manager
處理集群中常規后臺任務,一個資源對應一個控制器,而ControllerManager就是負責管理這些控制器的;

kube-scheduler
根據調度算法為新創建的Pod選擇一個Node節點;

Node組件：

kubelet
kubelet是Master在Node節點上的Agent,管理本機運行容器的生命周期,比如創建容器、Pod掛載數據卷、下載secret、獲取容器和節點狀態等工作,kubelet將每個Pod轉換成一組容器;

kube-proxy
在Node節點上實現Pod網絡代理,維護網絡規則和四層負載均衡工作;

docker或rocket/rkt
運行容器;

第三方服務：

etcd
分布式鍵值存儲系統;用于保持集群狀態,比如Pod、Service等對象信息;

非必要組件：

kube-dns
負責為整個集群提供DNS服務

Ingress Controller
為服務提供外網入口

Heapster
提供資源監控

Dashboard
提供GUI

Federation
提供跨可用區的集群

Fluentd-elasticsearch
提供集群日志采集、存儲與查詢

Kubernetes食用配方

1. 獲取 yum 源

2. 安裝 Docker、Kubelet、Kubeadm、Kubectl 到所有節點上

3. Master節點初始化

4. Flannel安裝

5. 節點加入

獲取 yum 源

#進入?yum?的?repo?目錄cd?/etc/yum.repos.d/#獲取?Docker?的?yum?源wget?https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo#編寫?Kubernetes?的?yum?源vim?/etc/yum.repos.d/kubernetes.repo
[Kubernetes]
name=Kubernetes?Repo
baseurl=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64/
gpgcheck=0gpgkey=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/yum-key.gpg
enabled=1#檢測?yum?源的可用性yum?repolist

安裝 Docker、Kubelet、Kubeadm、Kubectl 到所有節點上

#yum?安裝所需部件yum?-y?install?docker-ce?kubelet?kubeadm?kubectl#啟動?Docker?服務systemctl?start?docker#設置開機自啟systemctl?enable?docker
systemctl?enable?kubelet

在啟動 Docker 前,由于某種不可抗力和不可描述的原因,建議國內的程序猿修改HttpsProxy的參數,具體如下:

vim?/usr/lib/systemd/system/docker.service?
Environment="HTTPS_PROXY=http://www.ik8s.io:10080"Environment="NO_PROXY=127.0.0.0/8,192.168.0.0/24"systemctl?daemon-reload
systemctl?restart?docker
docker?info

#檢查bridge-nfcat?/proc/sys/net/bridge/bridge-nf-call-ip6tables1cat?/proc/sys/net/bridge/bridge-nf-call-iptables1

Master節點初始化

#配置kubelet文件,使其忽略?Swap?的報錯vim?/etc/sysconfig/kubelet
KUBELET_EXTRA_ARGS="--fail-swap-on=false"kubeadm?init?--pod-network-cidr=10.244.0.0/16?--service-cidr=10.96.0.0/12?--ignore-preflight-errors=Swap

#根據初始化完成后所給的提示進行設置(建議創建普通用戶進行操作)mkdir?-p?$HOME/.kube
sudo?cp?-i?/etc/kubernetes/admin.conf?$HOME/.kube/config
sudo?chown?$(id?-u):$(id?-g)?$HOME/.kube/config#查看集群健康狀態kubectl?get?cs
NAME?????????????????STATUS????MESSAGE?????????????ERROR
scheduler????????????Healthy???ok??????????????????
controller-manager???Healthy???ok??????????????????
etcd-0???????????????Healthy???{"health":"true"}#查看集群節點信息kubectl?get?node
NAME??????????????????STATUS?????ROLES????AGE?????VERSION
centos701.0x50j.com???NotReady???master???9m52s???v1.15.2

#查看?docker?容器docker?ps

#查看?docker?鏡像docker?images

節點狀態之所以顯示 NoReady 是應為還沒有安裝flannel

Flannel安裝

#自動拉取鏡像啟動kubectl?apply?-f?https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml#查看?Pods?網絡信息kubectl?get?pods?-n?kube-system?-o?wide#查看節點狀態是否為?Ready?狀態kubectl?get?node
NAME??????????????????STATUS???ROLES????AGE???VERSION
centos701.0x50j.com???Ready????master???27m???v1.15.2

節點加入集群

#加入集群kubeadm?join?[MastertIP地址]:6443?--token?[token值]?--discovery-token-ca-cert-hash?[證書哈希值]?--ignore-preflight-errors=Swap#主節點上獲取節點信息kubectl?get?node
NAME??????????????????STATUS???ROLES????AGE???VERSION
centos701.0x50j.com???Ready????master???15h???v1.15.2centos702.0x50j.com???Ready????<none>???15h???v1.15.2centos703.0x50j.com???Ready????<none>???15h???v1.15.2

token值和證書哈希值在初始化集群的時候有提供

Dashboard可視化插件

#下載yaml文件到本地wget?https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/dashboard/v1.10.1/src/deploy/recommended/kubernetes-dashboard.yaml#修改yaml文件,使其外網能訪問vim?kubernetes-dashboard.yaml
......
---#?-------------------?Dashboard?Service?-------------------?#kind:?Service
apiVersion:?v1
metadata:
??labels:
????k8s-app:?kubernetes-dashboard
??name:?kubernetes-dashboard
??namespace:?kube-system
spec:
??type:?NodePort???????#增加type:?NodePort
??ports:
????-?port:?443
??????targetPort:?8443
??????nodePort:?31620??#增加nodePort:?31620
??selector:
????k8s-app:?kubernetes-dashboard#修改配置從阿里云倉庫拉取鏡像vim?kubernetes-dashboard.yaml
......
?containers:
??-?name:?kubernetes-dashboard
????#image:?k8s.gcr.io/kubernetes-dashboard-amd64:v1.10.1
????image:?registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/kubernetes-dashboard-amd64:v1.10.1
????ports:
......#執行部署dashboard服務kubectl?create?-f?kubernetes-dashboard.yaml

查看Pod的狀態為running說明dashboard已經部署成功
kubectl get pod --namespace=kube-system -o wide | grep dashboard

Dashboard 會在 kube-system namespace 中創建自己的 Deployment 和 Service
kubectl get deployment kubernetes-dashboard --namespace=kube-system
kubectl get service kubernetes-dashboard --namespace=kube-system

訪問?https://[host_ip]:31620/#!/login

#創建dashboard-adminuser.yaml,獲取?Tokenvim?dashboard-adminuser.yaml
apiVersion:?v1
kind:?ServiceAccount
metadata:
??name:?admin-user
??namespace:?kube-system---
apiVersion:?rbac.authorization.k8s.io/v1
kind:?ClusterRoleBinding
metadata:
??name:?admin-user
roleRef:
??apiGroup:?rbac.authorization.k8s.io
??kind:?ClusterRole
??name:?cluster-admin
subjects:
-?kind:?ServiceAccount
??name:?admin-user
??namespace:?kube-system#執行yaml文件kubectl?create?-f?dashboard-adminuser.yaml#查看admin-user賬戶的tokenkubectl?-n?kube-system?describe?secret?$(kubectl?-n?kube-system?get?secret?|?grep?admin-user?|?awk?'{print?$1}')

使用獲取到的 Token 值登陸 Dashboard 面板

Kubernetes食用方式

#查詢節點信息kubectl?describe?node?[節點名稱]#查看集群信息kubectl?cluster-info#查看創建了的?Podskubectl?get?pods?-o?wide#查看創建了的?Serviceskubectl?get?services?-o?wide#查看?Pod?的網絡信息kubectl?describe?pods?[Pod名稱]#查看?Pod?的網絡信息kubectl?describe?service?[Pod名稱]

#運行Podkubectl?run?NAME?--image=image?[--env="key=value"]?[--port=port]?[--replicas=replicas]?[--dry-run=bool]?[--overrides=inline-json]?[--command]?--?[COMMAND]?[args...]?[options]#栗子:運行?Nginx
kubectl?run?nginx?--image=nginx:1.14?--port=80?--replicas=1運行?Busybox
kubectl?run?client?--image=busybox?--replicas=1?-it?--restart=Never

--image 指定所需食用的鏡像
--port 指定暴露的端口
--replicas 指定創建的個數

#刪除?Podkubectl?delete?([-f?FILENAME]?|?[-k?DIRECTORY]?|?TYPE?[(NAME?|?-l?label?|?--all)])#栗子:kubectl?delete?pods?nginx-7c45b84548-7bnr6

TYPE 指定刪除的是什么類型,如 services,pods
NAME 指定名稱
-l 指定標簽

#創建?servicekubectl?expose?(-f?FILENAME?|?TYPE?NAME)?[--port=port]?[--protocol=TCP|UDP|SCTP]?[--target-port=number-or-name]?[--name=name]?[--external-ip=external-ip-of-service]?[--type=type]?[options]#栗子:kubectl?expose?deployment?nginx?--name=nginx-service?--port=8081?--target-port=80?--protocol=TCP

deployment 指定 deployment pod 的名稱
--name services的名稱
--port 對外的端口
--target-port 對內的端口(pod 暴露的端口)
--protocol 指定協議

#擴展/縮減?pod的數量kubectl?scale?[--resource-version=version]?[--current-replicas=count]?--replicas=COUNT?(-f?FILENAME?|?TYPE?NAME)#栗子:kubectl?scale?--replicas=0?deployment?myapp

--replicas 指定數量

#滾動升級kubectl?set?image?(-f?FILENAME?|?TYPE?NAME)?CONTAINER_NAME_1=CONTAINER_IMAGE_1#栗子:kubectl?set?image?deployment?nginx-web?nginx-web=nginx:1.10#回滾到上一版本kubectl?rollout?undo?deployment?[Pod名稱]#查看狀態kubectl?rollout?status?deployment?nginx-web

CONTAINER_NAME_1 pod的名稱
CONTAINER_IMAGE_1 升級到那個鏡像

#添加標簽kubectl?label?[--overwrite]?(-f?FILENAME?|?TYPE?NAME)?KEY_1=VAL_1?...?KEY_N=VAL_N?[--resource-version=version]#栗子:kubectl?label?pods?test-pod?release=canary

TYPE 指定類型,如:svc,pods
NAME 指定名稱
KEY 指定鍵值
VAL 指定標簽值

get信息時可以添加--show-labels查看標簽