kubernetes怎么用

發布時間：2021-12-24 15:34:40 來源：億速云閱讀：172 作者：小新欄目：云計算

Kubernetes怎么用

Kubernetes簡介
Kubernetes的核心概念
- Pod
- Node
- Service
- Deployment
- Namespace
Kubernetes的安裝與配置
- Minikube
- kubeadm
- Kubectl
Kubernetes的基本操作
Kubernetes的網絡
Kubernetes的存儲
Kubernetes的監控與日志
Kubernetes的安全
Kubernetes的擴展與自定義
- Custom Resource Definitions (CRDs)
- Operators
Kubernetes的最佳實踐
總結

Kubernetes簡介

Kubernetes（通?？s寫為K8s）是一個開源的容器編排平臺，用于自動化應用程序的部署、擴展和管理。它最初由Google開發，并于2014年開源。Kubernetes的設計目標是提供一個可擴展、高可用的平臺，用于管理容器化應用程序。

Kubernetes的核心功能包括：

自動化部署：Kubernetes可以自動部署應用程序，并確保它們按照預期的狀態運行。
自動擴展：Kubernetes可以根據負載自動擴展或縮減應用程序的實例數量。
自我修復：Kubernetes可以檢測并替換故障的容器，確保應用程序的高可用性。
負載均衡：Kubernetes可以自動分配流量到健康的容器實例。
存儲編排：Kubernetes可以自動掛載存儲卷，確保應用程序的數據持久化。

Kubernetes的核心概念

Pod

Pod是Kubernetes中最小的部署單元。一個Pod可以包含一個或多個容器，這些容器共享相同的網絡命名空間和存儲卷。Pod是短暫的，它們可以被創建、銷毀和替換。

Node

Node是Kubernetes集群中的工作節點，可以是物理機或虛擬機。每個Node上運行著Kubelet，它是Kubernetes的代理，負責與主節點通信并管理Pod。

Service

Service是Kubernetes中的一種抽象，用于定義一組Pod的訪問策略。Service可以為Pod提供穩定的IP地址和DNS名稱，并負責負載均衡。

Deployment

Deployment是Kubernetes中用于管理Pod副本的控制器。它允許用戶定義Pod的期望狀態，并自動確保實際狀態與期望狀態一致。Deployment還支持滾動更新和回滾。

Namespace

Namespace是Kubernetes中的一種虛擬集群，用于將資源分組和管理。不同的Namespace可以包含相同名稱的資源，但它們彼此隔離。

Kubernetes的安裝與配置

Minikube

Minikube是一個用于在本地運行單節點Kubernetes集群的工具。它非常適合開發和測試。

# 安裝Minikube
curl -LO https://storage.googleapis.com/minikube/releases/latest/minikube-linux-amd64
sudo install minikube-linux-amd64 /usr/local/bin/minikube

# 啟動Minikube
minikube start

kubeadm

kubeadm是Kubernetes官方提供的用于快速部署多節點集群的工具。

# 安裝kubeadm
sudo apt-get update && sudo apt-get install -y apt-transport-https curl
curl -s https://packages.cloud.google.com/apt/doc/apt-key.gpg | sudo apt-key add -
cat <<EOF | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/kubernetes.list
deb https://apt.kubernetes.io/ kubernetes-xenial main
EOF
sudo apt-get update
sudo apt-get install -y kubelet kubeadm kubectl
sudo apt-mark hold kubelet kubeadm kubectl

# 初始化主節點
sudo kubeadm init

# 加入工作節點
kubeadm join <master-ip>:<master-port> --token <token> --discovery-token-ca-cert-hash sha256:<hash>

Kubectl

kubectl是Kubernetes的命令行工具，用于與集群交互。

# 安裝kubectl
curl -LO "https://dl.k8s.io/release/$(curl -L -s https://dl.k8s.io/release/stable.txt)/bin/linux/amd64/kubectl"
sudo install -o root -g root -m 0755 kubectl /usr/local/bin/kubectl

# 配置kubectl
mkdir -p $HOME/.kube
sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config

Kubernetes的基本操作

創建Pod

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: my-pod
spec:
  containers:
  - name: my-container
    image: nginx

kubectl apply -f pod.yaml

創建Service

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-service
spec:
  selector:
    app: my-app
  ports:
  - protocol: TCP
    port: 80
    targetPort: 9376

kubectl apply -f service.yaml

創建Deployment

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: my-deployment
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: my-app
  template:
    metadata:
      labels:
        app: my-app
    spec:
      containers:
      - name: my-container
        image: nginx

kubectl apply -f deployment.yaml

擴展與縮減應用

kubectl scale deployment my-deployment --replicas=5

滾動更新

kubectl set image deployment/my-deployment my-container=nginx:1.19

Kubernetes的網絡

ClusterIP

ClusterIP是默認的Service類型，它為Pod提供一個集群內部的IP地址。

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-service
spec:
  type: ClusterIP
  selector:
    app: my-app
  ports:
  - protocol: TCP
    port: 80
    targetPort: 9376

NodePort

NodePort在每個Node上打開一個端口，允許外部流量訪問Service。

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-service
spec:
  type: NodePort
  selector:
    app: my-app
  ports:
  - protocol: TCP
    port: 80
    targetPort: 9376
    nodePort: 30007

LoadBalancer

LoadBalancer為Service提供一個外部負載均衡器。

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-service
spec:
  type: LoadBalancer
  selector:
    app: my-app
  ports:
  - protocol: TCP
    port: 80
    targetPort: 9376

Ingress

Ingress用于管理外部HTTP/HTTPS流量的路由。

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: my-ingress
spec:
  rules:
  - host: my-app.example.com
    http:
      paths:
      - path: /
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: my-service
            port:
              number: 80

Kubernetes的存儲

Volume

Volume是Kubernetes中用于持久化存儲的抽象。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: my-pod
spec:
  containers:
  - name: my-container
    image: nginx
    volumeMounts:
    - mountPath: /usr/share/nginx/html
      name: my-volume
  volumes:
  - name: my-volume
    hostPath:
      path: /data
      type: Directory

PersistentVolume

PersistentVolume（PV）是集群中的一塊存儲資源。

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: my-pv
spec:
  capacity:
    storage: 10Gi
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  hostPath:
    path: /mnt/data

PersistentVolumeClaim

PersistentVolumeClaim（PVC）是用戶對存儲資源的請求。

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: my-pvc
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 5Gi

Kubernetes的監控與日志

Metrics Server

Metrics Server是Kubernetes集群中的資源使用情況監控工具。

kubectl apply -f https://github.com/kubernetes-sigs/metrics-server/releases/latest/download/components.yaml

Prometheus

Prometheus是一個開源的監控和告警系統。

helm repo add prometheus-community https://prometheus-community.github.io/helm-charts
helm install prometheus prometheus-community/prometheus

EFK Stack

EFK Stack（Elasticsearch, Fluentd, Kibana）用于日志收集和可視化。

helm repo add elastic https://helm.elastic.co
helm install elasticsearch elastic/elasticsearch
helm install fluentd elastic/fluentd
helm install kibana elastic/kibana

Kubernetes的安全

RBAC

RBAC（Role-Based Access Control）用于控制用戶和服務的訪問權限。

apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: Role
metadata:
  namespace: default
  name: pod-reader
rules:
- apiGroups: [""]
  resources: ["pods"]
  verbs: ["get", "watch", "list"]

Network Policies

Network Policies用于控制Pod之間的網絡流量。

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: NetworkPolicy
metadata:
  name: my-network-policy
spec:
  podSelector:
    matchLabels:
      role: db
  policyTypes:
  - Ingress
  - Egress
  ingress:
  - from:
    - podSelector:
        matchLabels:
          role: frontend
    ports:
    - protocol: TCP
      port: 6379
  egress:
  - to:
    - ipBlock:
        cidr: 10.0.0.0/24
    ports:
    - protocol: TCP
      port: 5978

Secrets

Secrets用于存儲敏感信息，如密碼和API密鑰。

apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  name: my-secret
type: Opaque
data:
  username: YWRtaW4=
  password: MWYyZDFlMmU2N2Rm

Kubernetes的擴展與自定義

Custom Resource Definitions (CRDs)

CRDs允許用戶定義自己的資源類型。

apiVersion: apiextensions.k8s.io/v1
kind: CustomResourceDefinition
metadata:
  name: myresources.example.com
spec:
  group: example.com
  versions:
    - name: v1
      served: true
      storage: true
  scope: Namespaced
  names:
    plural: myresources
    singular: myresource
    kind: MyResource
    shortNames:
    - mr

Operators

Operators是Kubernetes的擴展，用于自動化應用程序的管理。

kubectl apply -f https://operatorhub.io/install/etcd-operator.yaml

Kubernetes的最佳實踐

資源限制與請求

為容器設置資源限制和請求，以確保資源的合理分配。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: my-pod
spec:
  containers:
  - name: my-container
    image: nginx
    resources:
      requests:
        memory: "64Mi"
        cpu: "250m"
      limits:
        memory: "128Mi"
        cpu: "500m"

健康檢查

為容器設置健康檢查，以確保應用程序的可用性。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: my-pod
spec:
  containers:
  - name: my-container
    image: nginx
    livenessProbe:
      httpGet:
        path: /healthz
        port: 8080
      initialDelaySeconds: 3
      periodSeconds: 3

自動伸縮

使用Horizontal Pod Autoscaler（HPA）自動擴展應用程序。

apiVersion: autoscaling/v2beta2
kind: HorizontalPodAutoscaler
metadata:
  name: my-hpa
spec:
  scaleTargetRef:
    apiVersion: apps/v1
    kind: Deployment
    name: my-deployment
  minReplicas: 1
  maxReplicas: 10
  metrics:
  - type: Resource
    resource:
      name: cpu
      target:
        type: Utilization
        averageUtilization: 50

總結

Kubernetes是一個功能強大的容器編排平臺，它提供了自動化部署、擴展、自我修復、負載均衡和存儲編排等功能。通過理解Kubernetes的核心概念、掌握基本操作、配置網絡和存儲、實施監控與日志、加強安全措施、擴展與自定義資源，以及遵循最佳實踐，用戶可以有效地管理和運行容器化應用程序。Kubernetes的靈活性和可擴展性使其成為現代云原生應用的首選平臺。

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