Kubernetes—基础与命令

2023-10-02 15:05:40

k8s的pod分类

pod分为两类：自主式pod与控制器管理的pod

自主式pod由k8s管理器进行管理，而static pod由kubelet进行创建与管理

自主式pod

​ 自主式pod总是在前台运行，同时接受k8s管理与调度，当集群当中的pod因为某种原因停止，k8s会根据其副本的数量，重新的生成对应的pod

​ 自我管理的pod，创建以后仍然需要提交给apiserver，由apiserver接收以后借助于调度器将其调度至指定的node节点，由node启动此pod
​ 如果此pod出现故障,需要重启容器则由kubelet来完成
​ 如果node节点故障了，那么此pod将会消失。其无法实现全局调度。所以不推荐使用此种pod

控制器管理的pod

​ 常见的pod控制器：

​ ReplicationController：当启动一个pod时。这个pod如果不够用可以再启个副本，而后由控制器来管理同一类pod的各种副本与对象。一旦副本少了就会自动增加。采取多退少补的规则，精确符合我们所定义的期望。支持滚动更新

​ ReplicaSet：由一个名叫Deployment的声明式更新的控制器来管理

​ Deployment：Deployment只能管理无状态的应用

​ StateFulSet：有状态副本集，可以管理有状态的应用

​ DaemonSet：如果需要在每个node上运行一个副本的时候可以用DaemonSet

核心主键

HPA

​ Deployment还支持二级控制器，HPA(HorizontalPodAutoscaler，水平pod自动伸缩控制器)，一般情况下我们可以确保一个node上有2个pod在运行，万一用户访问流量增加，2个pod不足以承载这么多访问量怎么办?此时我们就应该要增加pod资源，那么到底应该加几个?

​ HPA控制器可自动监控pod、自动进行扩展。
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service

​ 假如有2个pod,pod有其生命周期,万一pod所在的节点宕机了，那么此pod将应该要在其他的节点上重建,而重建完的pod与原来的pod已经不是同一个pod了，只是两者都是运行的同一个服务而已。且每个容器都有其IP地址，重建的pod中的容器其IP地址与之前的pod中容器的IP地址是不一样的,如此一来就会存在一个问题,客户端如何访问这些pod中的容器呢?(会转换到另一个节点去运行)

​ 用于做服务发现，pod是有生命周期的，一个pod随时都有可能离去，随时都有可能会有其他内pod加进来，假如它们提供的是同一种服务，客户端是无法通过固定的手段来访问这些pod的，因为pod本身是不固定的，它们随时可能被替换掉,无论使用主机名还是IP地址，都随时会被替换掉。

​ 为了尽可能的降低客户端与pod间协调的复杂度，k8s为每一组提供同类服务的pod和其客户端之间添加了一个中间层，这个中间层是固定的,这个中间层就叫service。

​ service只要不被删除，其地址与名称皆是固定的,当客户端需要在其配置文件中写*问某个服务时,它不再需要自动发现，只需要在配置文件中写明service的名称即可，而这个service是个调度器，其不但能够提供一个稳定的访问入口，还可以做反向代理，当service接收到客户端的请求后，会将其代理到后端的pod之上，一旦pod宕机了会立即新建一个pod，这个新建的pod会立即被service关联上，作为service后端的可用pod之一

​ 客户端程序访问服务都是通过IP+端口或者主机名+端口的方式来实现的。而service关联后端的pod不是靠它的IP和主机名，而是靠pod的标签选择器。只要创建的pod的label是统一的，无论IP地址和主机如何改变，其都能被service所识别。如此一来,只要pod属于标签选择器，只要其在service的管理范围之内，则其就会被关联到service中，当这个动态的pod关联到service中之后，再进行动态的探测此pod的IP地址、端口，再将其作为自己后端可调度的可用服务蒂王机为象。因此，客户端的请求发送到service，然后由service代理到后端真实的pod中的容器进行响应。

​ service不是一个程序，也不是一个组件，它只是一个iptables的dnat规则,service作为k8s的对象,有其自身的名称，而service的名称相当于服务的名称,而这个名称可以被解析。
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​ AddOns附件

​ dns pod:装完k8s后第一件事就需要在k8s集群上部署一个dns pod，以确保各service的名称能够被解析可以动态改变，包括动态创建、动态删除、动态修改,比如把service的名称改了,dnspod会自动触发，将dns解析记录中的名称也给改掉;假如我们手动把service的ip地址给改了,改完以后会自动触发,将dns服务中的解析记录给改掉。如此一来，客户端去访问pod资源的时候可以直接访问service的名称,然后由集群中专用的dns服务来负责解析。

​ 这种pod是k8s自身的服务就需要用到的pod，所以我们把它称为基础性的系统架构级的pod对象,而且它们也被称为集群附件

Kubernetes网络模型

k8s的三种网络模型分别属于三个网段，分别是：

  • 节点网络
  • service集群网络
  • pod网络

同一pod内的多个容器间如何通信
​ lo网卡

​ 各pod之间如何通信?

​ 1.物理桥桥接，规模大的情况下会产生广播风暴

​ 2.Overlay Network，通过隧道的方式转发报文

同节点Pod之间的通信

在容器启动前，会为容器创建一个虚拟Ethernet接口对，这个接口对类似于管道的两端，其中一端在主机命名空间中，另外一端在容器命名空间中，并命名为eth0。在主机命名空间的接口会绑定到网桥。网桥的地址段会取IP赋值给容器的eth0接口。

不同节点上的Pod通信

我们已经知道一个节点上的容器都会连接到同一网桥，因此要让运行在不同节点上的容器之间能够通信，这些节点的网桥就需要以某种方式连接起来。
跨整个集群的Pod的IP地址必须是唯一的，所有跨节点的网桥必须使用不重叠的网络地址段，以防止不同节点上的Pod拿到同一IP地址，即确保没有IP地址冲突。

发送到B节点上的容器时，报文会先通过veth接口对到网桥，再由网桥到A节点的物理适配器，再通过网线传输到B节点的物理适配器，再通过B的网桥，经过接口对到达目标容器。

注意：上述情形仅在节点连接到相同网关，之间没有任何路由设备时有效。否则，路由设备会因为IP私有产生丢包现象，除非设置路由规则。但随着节点的增加，路由的配置会变得非常困难。因此我们使用SDN（软件定义网络）技术来简化此类问题，SDN可以忽略底层网络拓扑，使其就像连接到同一网关。

Pod与Service

在不同节点上的Pod通信中，我们知道了Pod是以IP地址进行通信，但Kubernetes 的集群中， Pod 可能会频繁的销毁和创建，也就是说 Pod 的 IP 不是固定的。
为了解决这个问题，Service 提供了访问 Pod 的抽象层，即为一组功能相同的Pod提供单一不变的接入点资源。
无论后端的 Pod 如何变化，Service 都作为稳定的前端对外提供服务。
同时，Service 还提供了高可用和负载均衡功能，Service 负责将请求转发给正确的 Pod。
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kubectl常用命令的使用

命令 说明
create 使用文件或者标准输入的方式创建一个资源
expose 将一个资源公开为为新的Kubernetes Service
run 创建并运行一个或多个容器镜像
set 配置应用资源
explain 显示资源文档信息
get 获取显示一个或多个资源
edit 编辑服务器上定义的资源
delete 按文件名、stdin、资源和名称或按资源和标签选择器删除资源

kubectl help

查看kubectl相关的命令

[root@master ~]# kubectl help
kubectl controls the Kubernetes cluster manager.

 Find more information at: https://kubernetes.io/docs/reference/kubectl/overview/

Basic Commands (Beginner):
  create        Create a resource from a file or from stdin.
  expose        使用 replication controller, service, deployment 或者 pod 并暴露它作为一个 新的 Kubernetes Service
  run           在集群中运行一个指定的镜像
  set           为 objects 设置一个指定的特征

Basic Commands (Intermediate):
  explain       查看资源的文档
  get           显示一个或更多 resources
  edit          在服务器上编辑一个资源
  delete        Delete resources by filenames, stdin, resources and names, or by resources and label selector

Deploy Commands:
  rollout       Manage the rollout of a resource
  scale         Set a new size for a Deployment, ReplicaSet or Replication Controller
  autoscale     自动调整一个 Deployment, ReplicaSet, 或者 ReplicationController 的副本数量

Cluster Management Commands:
  certificate   修改 certificate 资源.
  cluster-info  显示集群信息
  top           Display Resource (CPU/Memory/Storage) usage.
  cordon        标记 node 为 unschedulable
  uncordon      标记 node 为 schedulable
  drain         Drain node in preparation for maintenance
  taint         更新一个或者多个 node 上的 taints

Troubleshooting and Debugging Commands:
  describe      显示一个指定 resource 或者 group 的 resources 详情
  logs          输出容器在 pod 中的日志
  attach        Attach 到一个运行中的 container
  exec          在一个 container 中执行一个命令
  port-forward  Forward one or more local ports to a pod
  proxy         运行一个 proxy 到 Kubernetes API server
  cp            复制 files 和 directories 到 containers 和从容器中复制 files 和 directories.
  auth          Inspect authorization
  debug         Create debugging sessions for troubleshooting workloads and nodes

Advanced Commands:
  diff          Diff live version against would-be applied version
  apply         通过文件名或标准输入流(stdin)对资源进行配置
  patch         Update field(s) of a resource
  replace       通过 filename 或者 stdin替换一个资源
  wait          Experimental: Wait for a specific condition on one or many resources.
  kustomize     Build a kustomization target from a directory or a remote url.

Settings Commands:
  label         更新在这个资源上的 labels
  annotate      更新一个资源的注解
  completion    Output shell completion code for the specified shell (bash or zsh)

Other Commands:
  api-resources Print the supported API resources on the server
  api-versions  Print the supported API versions on the server, in the form of "group/version"
  config        修改 kubeconfig 文件
  plugin        Provides utilities for interacting with plugins.
  version       输出 client 和 server 的版本信息

Usage:
  kubectl [flags] [options]

Use "kubectl <command> --help" for more information about a given command.
Use "kubectl options" for a list of global command-line options (applies to all commands).

create

kubectl create可以通过配置文件名或stdin创建一个集群资源对象。支持JSON和YAML格式的文件

[root@master ~]# kubectl create deployment b1 --image busybox
deployment.apps/b1 created
[root@master ~]# kubectl get pods
NAME                     READY   STATUS              RESTARTS   AGE
b1-68578fbb6c-g28l7      0/1     ContainerCreating   0          11s
nginx-6799fc88d8-5kshn   1/1     Running             0          33h

run

kubectl run创建并运行一个或多个容器镜像。

kubectl run和docker run一样，它能将一个镜像运行起来。下面使用kubectl run来将一个nginx的镜像启动起来。

[root@master ~]# kubectl run nginx --image=nginx --expose --port=80            #指定镜像，指定暴露端口
service/nginx created
deployment.apps/nginx created

使用kubectl run会自动创建deployment，加上--expose会自动创建service。

[root@master ~]# kubectl get svc
NAME         TYPE        CLUSTER-IP    EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
kubernetes   ClusterIP   10.68.0.1     <none>        443/TCP   10d
nginx        ClusterIP   10.68.56.89   <none>        80/TCP    1m

[root@master ~]# kubectl get deploy
NAME      DESIRED   CURRENT   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
mysql     1         1         1            1           16m
nginx     1         1         1            1           1m

[root@master ~]# kubectl get pod
NAME                     READY     STATUS    RESTARTS   AGE
mysql-5fb6c74b86-xg97j   1/1       Running   0          21m
nginx-6f858d4d45-dt44v   1/1       Running   0          6m

get

kubectl get获取列出一个或多个资源的信息。

例如，分别获取当前集群中pod、deployment和svc的信息。

[root@master ~]# kubectl get pod
NAME                     READY     STATUS    RESTARTS   AGE
mysql-5fb6c74b86-xg97j   1/1       Running   0          42m
nginx-566c464789-w7669   1/1       Running   0          15m

[root@master ~]# kubectl get deploy
NAME      DESIRED   CURRENT   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
mysql     1         1         1            1           43m
nginx     1         1         1            1           28m

[root@master ~]# kubectl get svc
NAME         TYPE        CLUSTER-IP    EXTERNAL-IP   PORT(S)     AGE
kubernetes   ClusterIP   10.68.0.1     <none>        443/TCP     10d
mysql        ClusterIP   10.68.86.66   <none>        33060/TCP   36m

expose

创建一个service服务，并且暴露端口让外部可以访问

//常用选项
 --port  要映射的宿主机端口
 --target-port  映射给那个容器端口

[root@master ~]#  kubectl expose deployment web  --port 8080 --target-port 80
service/web exposed
[root@master ~]# kubectl get svc
NAME         TYPE        CLUSTER-IP     EXTERNAL-IP   PORT(S)    AGE
web          ClusterIP   10.104.77.75   <none>        8080/TCP   25s
[root@master ~]# curl http://10.104.77.75:8080
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Welcome to nginx!</title>
<style>
html { color-scheme: light dark; }
body { width: 35em; margin: 0 auto;
font-family: Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif; }
</style>
</head>
<body>
<h1>Welcome to nginx!</h1>
<p>If you see this page, the nginx web server is successfully installed and
working. Further configuration is required.</p>

<p>For online documentation and support please refer to
<a href="http://nginx.org/">nginx.org</a>.<br/>
Commercial support is available at
<a href="http://nginx.com/">nginx.com</a>.</p>

<p><em>Thank you for using nginx.</em></p>
</body>
</html>

delete

kubectl delete可以通过配置文件名、stdin、资源名称或label选择器来删除资源。支持JSON和YAML格式的文件。

下面删除nginx的pod。

[root@master ~]# kubectl get pod
NAME                     READY     STATUS    RESTARTS   AGE
mysql-5fb6c74b86-xg97j   1/1       Running   0          55m
nginx-566c464789-w7669   1/1       Running   0          27m

[root@master ~]# kubectl delete pod/nginx-566c464789-w7669
pod "nginx-566c464789-w7669" deleted

[root@master ~]# kubectl get pod
NAME                     READY     STATUS              RESTARTS   AGE
mysql-5fb6c74b86-xg97j   1/1       Running             0          55m
nginx-566c464789-8lr2x   0/1       ContainerCreating   0          1m

又生成了一个新的nginx的pod，为什么？这是因为对应的deployment还存在。

[root@master ~]# kubectl delete deploy/nginx
deployment.extensions "nginx" deleted

[root@master ~]# kubectl get deploy
NAME      DESIRED   CURRENT   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
mysql     1         1         1            1           1h

[root@master ~]# kubectl get pod
NAME                     READY     STATUS    RESTARTS   AGE
mysql-5fb6c74b86-xg97j   1/1       Running   0          1h

删除掉deployment，其对应的pod也会被删除。

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