认识Kubernates(K8S)

时间:2022-04-27
本文章向大家介绍认识Kubernates(K8S)，主要内容包括基本概念、K8S架构示意图、K8S安装、基本概念、基础应用、原理机制和需要注意的事项等，并结合实例形式分析了其使用技巧，希望通过本文能帮助到大家理解应用这部分内容。

在后端开发中，在介绍Jenkins的可伸缩部署方式上，主要有两种方式：一种是基于Docker（或者docker-swarm 集群）的部署方式，另外一种是基于kubernetes的部署方式(而kubernetes也是基于docker而设计的)。

基本概念

kubernetes是google开源的容器集群管理系统，提供应用部署、维护、扩展机制等功能，利用kubernetes能方便管理跨集群运行容器化的应用，简称：k8s。

基本概念

Pod：若干相关容器的组合，Pod包含的容器运行在同一host上，这些容器使用相同的网络命令空间、IP地址和端口，相互之间能通过localhost来发现和通信。另外，这些容器还可共享一块存储卷空间。在k8s中创建，调度和管理的最小单位就是Pod，而非容器，Pod通过提供更高层次的抽象，提供了更加灵活的部署和管理模式。 在理解Pod时，应该注意以下知识点：

1， k8s的基本操作单元，一个Pod由一个或多个容器组成，通常pod里的容器运行的相同的应用； 2， 同一pod包含的容器运行在同一host上，作为统一管理单元：同一pod 共享着相同的volumes， network命名空间， ip和port空间，这是通过Mapped Container做到的；

  • pid ns：处于同一pod中的应用可以看到彼此的进程；
  • network ns：处于同一pod中的应用可以访问一样的ip和port空间；
  • ipc ns：处于同一pod的应用可以用systemV ipc 或者posix消息队列进行通信；
  • UTC ns：处于同一pod应用共用一个主机名；

ReplicationController （RC） RC是用来管理Pod的，每个RC由一个或多个Pod组成；在RC被创建之后，系统将会保持RC中的可用Pod的个数与创建RC时定义的Pod个数一致，如果Pod个数小于定义的个数，RC会启动新的Pod，反之则会杀死多余的Pod。RC通过定义的Pod模板被创建，创建后对象叫做Pods（也可以理解为RC），可以在线修改Pods的属性，以实现动态缩减、扩展Pods的规模；RC通过label关联对应的Pods，通过修改Pods的label可以删除对应的Pods在需要对Pods中的容器进行更新时，RC采用一个一个替换原则来更新整个Pods中的Pod；

reschudeling: 维护pod副本，“多退少补”；即使是某些minion宕机

  • scaling：通过修改rc的副本数来水平扩展或者缩小运行的pods；
  • Rolling updates:一个一个地替换pods来rolling updates服务；
  • multiple release tracks：如果需要在系统中运行multiple release 服务，replication controller使用labels来区分multiple release tracks；

Label Label是用于区分Pod、Service、RC的key/value键值对，Pod、Service、RC可以有多个label，但是每个label的key只能对应一个value，整个系统都是通过Label进行关联，得到真正需要操作的目标。

Service 　Service也是k8s的最小操作单元，是真实应用服务的抽象，　Service是定义在集群中一组运行Pod集合的抽象资源，它提供了所有相同的功能。当一个Service资源被创建后，将会分配一个唯一的IP（也叫做集群IP），这个IP地址将存在于Service的整个生命资源，Service一旦被创建，整个IP无法进行修改。Service对外表现为一个单一的访问接口，外部不需要了解后端的规模与机制。 Pod可以通过Service进行通信，并且所有的通信将会通过Service自动负载均很到所有的Pod中的容器。这也是Kubernates受到开发者欢迎的一个原因之一。

K8S架构示意图

K8S组成

k8s主要由以下概念组成：kubectl、kube-apiserver、　kube-controller-manager、　kube-controller-manager、kube-proxy、kubelet。

kubectl (客户端命令行工具)： 将接收的命令，发送给kube-apiserver，作为对整个平台操作的入口。

kube-apiserver　(REST API服务)： 作为整个系统的控制入口，以REST API的形式公开，可以横向扩展在高可用的架构中。

kube-controller-manager 多个控制器的合体，用来执行整个系统中的后台任务，多个控制进程的合体:

  • Node Controller 负责整个系统中node up 或down的状态的响应和通知
  • Replication Controller 负责维持Pods中的正常运行的Pod的个数
  • Endpoints Controller 负责维持Pods和Service的关联关系
  • Service Account & Token Controllers负责为新的命名空间创建默认的账号和API访问的Token

kube-scheduler 任务调度、命令下发，负责监视新创建的Pods任务，下发至未分配的节点运行该任务。

kube-proxy

网络代理转发，kube-proxy运行在每个节点上，负责整个网络规则的连接与转发，使k8s中的service更加抽象化。

kubelet 容器的管理，kubelet运行在每个节点上，作为整个系统的agent，监视着分配到该节点的Pods任务，负责挂载Pods所依赖的卷组，下载Pods的秘钥，运行Pods中的容器（通常是docker），周期获取所有容器的状态，通过导出Pod和节点的状态反馈给REST系统；

K8S安装

安装准备

1.至少两台主机，一台作为master，一台作为node。两台主机需要关闭防火墙。

#centos6 
service stop firewalld  && service disable firewalld
#centos7
systemctl stop iptables && systemctl disable iptables;

2.两台机器需要各自编辑/etc/hosts文件，互相添加hostname，然后相互ping通，例如：

echo "192.168.18.128 centos-master
192.168.18.130 centos-minion
" >> /etc/hosts

K8S安装

1.两台主机都需要安装docker，kubernetes，如有docker版本冲突需要卸载重新安装docker。

yum -y install docker kubernetes

2.master节点需要安装etcd数据库服务，etcd作为kubernetes的数据库。

yum -y install etcd

3.每个节点,master及minion节点都需要修改kubernetes配置文件。

vim /etc/kubernetes/config

# How the controller-manager, scheduler, and proxy find the apiserver
KUBE_MASTER="--master=http://centos-master:8080"
#master节点关于指向etcd的ip可能需要改成127.0.0.1:2379，改成主机名的话kube-controller-manager可能会启动失败，不知原因
KUBE_ETCD_SERVERS="--etcd_servers=http://centos-master:2379"

4.master节点上，配置api服务给node。

vim /etc/kubernetes/apiserver

# The address on the local server to listen to.
#这个地址好像只能用0.0.0.0
KUBE_API_ADDRESS="--address=0.0.0.0"
KUBE_API_PORT="--port=8080"
# Comma separated list of nodes in the etcd cluster
#KUBE_ETCD_SERVERS="--etcd_servers=http://127.0.0.1:2379"

##ServiceAccount这个参数删掉，会影响docker拉去镜像
# default admission control policies
KUBE_ADMISSION_CONTROL="--admission-control=NamespaceLifecycle,NamespaceExists,LimitRanger,SecurityContextDeny,ServiceAccount,ResourceQuota"

5.master节点上编写启动相关kubernetes服务的脚本。

vim k8s-server.sh

#!/bin/bash

OPT=$1

case $1 in
-s)
 for SERVICES in etcd  kube-apiserver kube-controller-manager kube-scheduler; do
        systemctl restart $SERVICES
        systemctl enable $SERVICES
        systemctl status $SERVICES
 done
;;

-k)
 for SERVICES in etcd kube-apiserver kube-controller-manager kube-scheduler ; do
        systemctl stop $SERVICES
 done
;;

-stat)
 for SERVICES in etcd  kube-apiserver kube-controller-manager kube-scheduler; do
        systemctl status $SERVICES
done
;;
*)
        echo "useage:./k8s-server.sh <-s|-k|-stat>----  '-s' is start Serversn---  '-k' is stop Serversn'-stat' is watch the status  "
;;
esac

6.node节点修改/etc/kubernetes/kubelet，配置与master的连接。

###
# kubernetes kubelet (minion) config
KUBELET_ADDRESS="--address=0.0.0.0"
KUBELET_PORT="--port=10250"
KUBELET_HOSTNAME="--hostname_override=centos-minion"
KUBELET_API_SERVER="--api_servers=http://centos-master:8080“
# Add your own!
KUBELET_ARGS=""

7.node节点编写启动和查看服务脚本。

#!/bin/bash

OPT=$1

case $1 in
-s)
 for SERVICES in kube-proxy kubelet docker; do
        systemctl restart $SERVICES
        systemctl enable $SERVICES
        systemctl status $SERVICES
 done
;;

-k)
 for SERVICES in kube-proxy kubelet docker; do
        systemctl stop $SERVICES
 done
;;

-stat)
 for SERVICES in kube-proxy kubelet docker; do
        systemctl status $SERVICES
done
;;
*)
        echo "useage:./k8s.sh <-s|-k|-stat>----  '-s' is start Serversn---  '-k' is stop Serversn'-stat' is watch the status  "
;;
esac

8.node节点查看是否成功注册到master节点，如果没关闭防火墙会报错。

tail -f /var/log/messages |grep kube

9.master节点查看刚才注册的节点，节点status为ready为正常。

kubectl get nodes

10.kubectl是master端的交互工具，可以通过子命令查看节点等信息。

kubectl get nodes #获取节点列表

kubectl cluster-info #查看节点信息

K8S最新版本1.7，欲查看详情配置，可以查看Centeros安装K8S及详细配置，或查看K8S中文社区。

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