云原生入门-k8s

2023-10-18 18:59:40

K8S架构图

通过架构图可以看到K8S的几个关键组件之间的工作方式

APIS 是接受 scheduler ,controller manager, kubectl , etcd 等组件的调用
左边的是master节点，master节点里面的apis收到请求之后，就把请求发往对应的node节点里面的 kubelet中

k8s 组件

APIS: 所有服务访问统一入口
controller manager：维护副本的期望数目
scheduler: 负责接受任务，选择合适的节点分配任务
etcd: 键值对数据库，存储K8S所有信息
kubelet：直接跟容器引擎交互，实现容器的生命周期管理
kube-proxy：负责写入规则至 IPTABLES,IPVS 实现服务映射访问

插件

COREDNS: 可以为集群中的SVC创建一个域名IP的对应关系解析
DASHBOARD：给K8S集群提供一个B/S结构访问体系
INGRESS CONTROLLER: 实现7层代理
FEDERATION：提供一个跨集群中心多K8S统一管理功能
PROMETHEUS: 提供K8S集群的监控能力

概念

POD 概念

pod被控制器管理，不同类型的控制器管理的pod状态不同，控制器分为几种

ReplicationController & ReplicaSet & Deployment

replicationController 确保容器应用副本数始终保持在用户定义的副本数，如果有容器异常退出，会自动创建新的pod来替代。
replicaSet 跟 replicationController没有本质不同,官方建议使用replicaSet
建议使用Deployment来管理ReplicaSet

statefulSet

statefulSet 是为了解决有状态服务的问题，其场景包括：
稳定的持久化存储，pod重新调度后还能访问到相同的持久化数据，基于PVC实现
稳定的网络标志，pod重新调度后其podname和hostname不变，基于headless service实现
有序部署，有序扩展，有序收缩，有序删除

DaemonSet

DaemonSet 确保全部nde上运行一个pod的副本，当有node加入集群时，会为他们新增一个pod。
典型用法：
在每个node上运行日志收集 daemon，例如 fluentd，logstash。
每个node上运行监控daemon，例如 prometheus

Job ， Cronjob

job负责批处理任务，仅执行一次的任务，它保证批处理任务的一个或多个pod成功结束
Conjob管理基于时间的job，
给定时间点只运行一次
周期性的在给定时间点运行

网络通讯方式

同一个Pod内多个容器之间：lo
各pod之间通讯：overlay network
pod与service之间的通讯：各节点的iptables规则

flannel 网络解决方案

ETCD 给 flannel提供的数据：
存储管理flannel可分配id地址，监控ETCD中每个pod的实际地址，并在内存建立pod节点路由表

K8S中的资源

资源类型

名称空间级别：不同名称空间之间相互资源是看不到的
工作负载型资源： pod,replicaSet,Deployment,statefulSet,DaemonSet,Job,ConJob
服务发现及负载均衡资源： service， ingress
配置与存储资源： volume，CSI
特殊类型 ConfigMap当配置中心使用，Secret保存敏感数据，DownwardAPI外部环境输出给容器
集群级别： role，定义了之后，全部集群都可见
元数据型： HPA, 通过指标操作

资源清单

k8s中，使用yaml格式的文件来创建符合预期的pod，这样的 yaml文件成为资源清单
必须存在的属性

参数名	字段类型	说明
version	string	k8s API 的版本，基本上是V1
kind	string	yaml文件定义的资源类型和角色，比如pod
metadata	object	元数据对象，固定就写metadata
metadata.name	string	元数据对象的名字，这里由我们编写，比如命名Pod的名字
metadata.namespace	string	元数据对象的命名空间，由我们自身定义
spec	object	详细定义对象，固定值就写spec
spec.containers[]	list	spec对象的容器列表定义，是一个列表
spec.containers[].name	string	这里定义容器的名字
spec.containers[].image	string	这里定义要用的镜像名称
spec.containers[].imagePullPolicy	string	定义镜像拉取策略，有Always，Never，IfNotPersent，默认Always
spec.containers[].command[]	list	指定容器启动命令，因为是数组可以指定多个，不指定则使用镜像打包时使用的启动命令
spec.containers[].args[]	list	指定容器启动命令参数，可以指定多个
spec.containers[].workingDir	string	指定容器工作目录
spec.containers[].volumeMounts[]	list	指定容器内部的存储卷配置
spec.containers[].volumeMounts[].name	string	指定可以被容器挂载的存储卷的名称
spec.containers[].volumeMounts[].mountPath	string	指定可以被容器挂载的存储卷路径
spec.containers[].volumeMounts[].readOnly	string	设置存储卷路径的读写模式，默认为读写模式
spec.containers[].ports[]	list	指定容器需要用到的端口列表
spec.containers[].ports[].name	string	指定端口名称
spec.containers[].ports[].containerPort	string	指定容器需要监听的端口号
spec.containers[].ports[].hostPort	string	指定容器所在主机需要监听的端口号，设置了hostport不能在同一台启动两个副本
spec.containers[].ports[].protocol	string	指定端口协议，默认为tcp
spec.containers[].env[]	list	指定容器运行前需要设置的环境变量列表
spec.containers[].env[].name	string	指定环境变量名称
spec.containers[].env[].value	string	环境变量的值
spec.containers[].resources	object	指定资源限制和资源请求的值
spec.containers[].resources.limits	object	指定容器运行时资源的上限
spec.containers[].resources.limits.cpu	string	指定cpu的限制
spec.containers[].resources.limits.memory	string	内存的限制
spec.containers[].resources.requests	object	指定容器启动和调度时限制设置
spec.containers[].resources.requests.cpu	string	cpu请求
spec.containers[].resources.requests.memory	string	内存请求
spec.restartolicy	string	定义pod重启策略，Always，OnFailure，Never
spec.nodeSelector	object	定义node的label过滤标签，kv格式指定
spec.imagePullSecrets	object	定义pull镜像时使用secret名称，kv格式
spec.hostNetwork	boolean	定义是否使用主机网络，默认false

容器生命周期

init容器
pod能够具有多个容器，应用运行在容器里面，但是它也可能有一个或多个先于应用容器启动的 init容器
init容器总是运行到成功完成为止
每个init容器必须在下一个init容器启动之前成功完成
如果pod的init容器启动失败K8S会不断重启pod直到成功，如果 pod 的 restartPolicy为Never就不会重启
init 模板

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: myapp-pod
  labels:
    app: myapp
spec:
  containers:
    - name: myapp-container
      image: busybox
      command: ['sh','-c','echo The app is running! && sleep 3600']
  initContainers:
    - name: init-myservice
      image: busybox
      command: ['sh', '-c', 'until nslookup myservice; do echo waiting for myservice; sleep 2; done;']
    - name: init-mydb
      image: busybox
      command: ['sh', '-c', 'until nslookup mydb; do echo waiting for mydb; sleep 2; done;']

这个模板创建了一个容器叫 myapp-container 然后两个init容器 init-myservice，init-mydb， init容器监听 myservice 和mydb
启动后发现init容器过不去，因为缺少了 myservice和mydb

创建一个myservice

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: myservice
spec:
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 9376

当创建了一个myservice之后，init-service的容器就找到了myservice于是就是结束

再创建一个mydb

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: mydb
spec:
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 9377

initC特殊说明
在pod启动过程中，init容器混顺序在网络和数据卷初始化之后启动，每个容器必须在下一个容器启动之前成功退出。网络和数据卷的初始化是在 pause中完成的

探针

探针是由 kubelet 对容器执行的定期诊断，要执行诊断， kubelet 调用由容器实现的handler，有三种类型的处理程序

execAction: 在容器内执行指定命令，如果命令退出时返回码为0则诊断成功
TCPSocketAction 对指定端口的容器ip地址进行tcp检查，如果端口打开，则诊断被认为是成功的
HTTPGetAction 对指定端口路径的容器进行get请求，如果状态码大于200小于400则认为是成功的

探测方式

livenessProbe：在整个生命周期中一直存在，不断探测容器是否存活，如果不存活了，kubelet就会杀死容器
readinessProbe：指示容器是否准备好请求，如果没准备好,容器状态就不是就绪状态

探针检测-

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: mydb
spec:
  containers:
    - name: test
      image: .....
      # 一直检测
      livenessProbe:
        httpGet:
          path: /health
          port: 8080
          scheme: HTTP
      # 程序开始的时候检测,如果不通过状态就不会就绪
      readinessProbe:
        httpGet:
          path: /health
          port: 8080
          scheme: HTTP

start stop

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: mydb
spec:
  containers:
    - name : test
      image: .....
      lifecycle:
      	# 开始之前执行的东西
        postStart:
          exec:
            command: ["bin/sh","-c","echo hello message > /usr/local/message"]
        # 结束的之前执行的东西
        preStop:
          exec:
          	command: ["/usr/bin/nginx","-s","quit"]

容器的状态

Pending : pod 已经被k8s系统接受,但有一个或多个镜像尚未被创建,需要等待
Running : 正在运行中
Succeeded : pod中所有容器被成功终止
Failed : 所有容器终止,但是至少有一个是异常退出
Unknow: pod与主机通信失败

k8s 排查错误

如果一个容器出现报错的时候，调用 kubectl get pod查看
调用kubectl describe pod pod名称，查看pod信息
已经确定是test的容器出错，就查看test容器的日志信息， kubectl logs pod名称 -c 容器名称

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