#云原生征文#深入Kubernetes（k8s）概念

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深入Kubernetes（k8s）概念

一、基础概念理解

集群

masterworker

Node

Pod

应用最终以Pod为一个基本单位部署

Label

很多资源都可以打标签

Deployment

应用部署用它，deployment最终会产生Pod

Service

负载均衡机制

二、kubernetes Objects（k8s对象）

1、什么是k8s对象

官方文档地址： ​​理解 Kubernetes 对象 | Kubernetes​​

集群中运行了哪些容器化应用程序（以及在哪个节点上运行）集群中对应用程序可用的资源（网络，存储等）应用程序相关的策略定义，例如，重启策略、升级策略、容错策略其他Kubernetes管理应用程序时所需要的信息 scheduler先计算应该去哪个节点部署

对象的spec和status每一个 Kubernetes 对象都包含了两个重要的字段：​​spec​​ 必须由您来提供，描述了您对该对象所期望的 目标状态​​status​​ 只能由 Kubernetes 系统来修改，描述了该对象在 Kubernetes 系统中的 实际状态Kubernetes通过对应的 控制器，不断地使实际状态趋向于您期望的目标状态###  kubectl create deployment my-nginx --image=nginx apiVersion: apps/v1 kind: Deployment metadata:   annotations:     deployment.kubernetes.io/revision: "1"   creationTimestamp: "2022-05-27T11:37:59Z"   generation: 1   labels:     app: my-nginx   name: my-nginx   namespace: default   resourceVersion: "376418"   uid: 5a47e879-e2e9-40d1-8b02-180031903e8a spec:  ###期望状态   progressDeadlineSeconds: 600   replicas: 1  ### 副本数量   revisionHistoryLimit: 10   selector:     matchLabels:       app: my-nginx   strategy:     rollingUpdate:       maxSurge: 25%       maxUnavailable: 25%     type: RollingUpdate   template:     metadata:       creationTimestamp: null       labels:         app: my-nginx     spec:       containers:        - image: nginx   ###使用这个镜像创建容器         imagePullPolicy: Always         name: nginx         resources: {}         terminationMessagePath: /dev/termination-log         terminationMessagePolicy: File       dnsPolicy: ClusterFirst       restartPolicy: Always       schedulerName: default-scheduler       securityContext: {}       terminationGracePeriodSeconds: 30 status:  ###当前状态   availableReplicas: 1  ## 当前集群可用的   conditions:   - lastTransitionTime: "2022-05-27T11:38:17Z"     lastUpdateTime: "2022-05-27T11:38:17Z"     message: Deployment has minimum availability.     reason: MinimumReplicasAvailable     status: "True"     type: Available   - lastTransitionTime: "2022-05-27T11:37:59Z"     lastUpdateTime: "2022-05-27T11:38:17Z"     message: ReplicaSet "my-nginx-6b74b79f57" has successfully progressed.     reason: NewReplicaSetAvailable     status: "True"     type: Progressing   observedGeneration: 1   readyReplicas: 1   replicas: 1   updatedReplicas: 1            ### 最终一致。   ## etcd保存的创建资源期望的状态和最终这个资源的状态要是一致的；spec和status要最终一致   ## 1、kubectl create deployment my-nginx --image=nginx   ## 2、api-server保存etcd，controller-manager最终解析数据，知道集群要my-nginx一份，保存到etcd   ## 3、kubelet就做一件事情，spec状态和最终状态一致   while(true){     if(my-nginx.replicas != spec.replicas)        {           kubelet.startPod();        }   }

2、描述k8s对象

自己编写任意资源的yaml都可以创建出他如何会写任意资源的yaml，比如Pod编写yaml的黑科技 kubectl run my-nginx666 --image=nginx  #启动一个Pod 1、kubectl get pod my-nginx666 -oyaml 集群中挑一个同类资源，获取出他的yaml。 2、kubectl run my-tomcat --image=tomcat --dry-run -oyaml  干跑一遍

kind: Pod #资源类型 kubectl api-resources:可以获取到所有资源apiVersion: v1 #同一个资源有可能有多个版本。看 kubectl api-resources提示的。metadata: #每一个资源定义一些元数据信息 labels: run: my-tomcat name: my-tomcatspec: #资源的规格（镜像名、镜像的环境变量信息等等） containers: - image: tomcat name: my-tomcat resources: {} dnsPolicy: ClusterFirst restartPolicy: Always

当你在 Kubernetes 中创建一个对象时，必须提供

该对象的 spec 字段，通过该字段描述您期望的目标状态该对象的一些基本信息，例如名字

可以使用 kubectl 命令行创建对象，也可以编写 ​​.yaml​​ 格式的文件进行创建

apiVersion: apps/v1 kind: Deployment                       metadata:   name: nginx-deployment spec:   selector:     matchLabels:       app: nginx   replicas: 2 # 运行 2 个容器化应用程序副本   template:     metadata:       labels:         app: nginx     spec:       containers:       - name: nginx         image: nginx:1.7.9         ports:         - containerPort: 80

#1、部署kubectl apply -f deployment.yaml#2、移除kubectl delete -f deployment.yaml

3、k8s对象yaml的结构

必填字段

在上述的 ​​.yaml​​ 文件中，如下字段是必须填写的：

apiVersion 用来创建对象时所使用的Kubernetes API版本kind 被创建对象的类型metadata 用于唯一确定该对象的元数据：包括 name 和 namespace，如果 namespace 为空，则默认值为 defaultspec 描述您对该对象的期望状态

不同类型的 Kubernetes，其 ​​spec​​ 对象的格式不同（含有不同的内嵌字段），通过API 手册可以查看 Kubernetes 对象的字段和描述。例如，假设您想了解 Pod 的 ​​spec​​ 定义，可以在这里找到，Deployment 的 ​​spec​​ 定义可以在这里找到

​​Kubernetes API Reference Docs​​ 这就是我们以后要完全参照的文档。

4、管理k8s对象

同一个Kubernetes对象应该只使用一种方式管理，否则可能会出现不可预期的结果

5、对象名称

Kubernetes REST API 中，所有的对象都是通过 ​​name​​ 和 ​​UID​​ 唯一性确定

可以通过 ​​namespace​​ + ​​name​​ 唯一性地确定一个 RESTFUL 对象，例如：

/api/v1/namespaces/{namespace}/pods/{name}

Names

同一个名称空间下，同一个类型的对象，可以通过 ​​name​​ 唯一性确定。如果删除该对象之后，可以再重新创建一个同名对象。

依据命名规则，Kubernetes对象的名字应该：

最长不超过 253个字符必须由小写字母、数字、减号-、小数点 . 组成某些资源类型有更具体的要求

例如，下面的配置文件定义了一个 name 为 ​​nginx-demo​​ 的 Pod，该 Pod 包含一个 name 为 ​​nginx​​ 的容器：

apiVersion: v1 kind: Pod metadata:   name: nginx-demo  ##pod的名字 spec:   containers:   - name: nginx     ##容器的名字     image: nginx:1.7.9     ports:     - containerPort: 80 UIDs UID

UID 是由 Kubernetes 系统生成的，唯一标识某个 Kubernetes 对象的字符串。

Kubernetes集群中，每创建一个对象，都有一个唯一的 UID。用于区分多次创建的同名对象（如前所述，按照名字删除对象后，重新再创建同名对象时，两次创建的对象 name 相同，但是 UID 不同。）

6、名称空间

kubectl get namespaceskubectl describe namespaces #隔离 mysql mapper.xml--》dao.

Kubernetes 安装成功后，默认有初始化了三个名称空间：

default 默认名称空间，如果 Kubernetes 对象中不定义 metadata.namespace 字段，该对象将放在此名称空间下kube-system Kubernetes系统创建的对象放在此名称空间下kube-public 此名称空间自动在安装集群是自动创建，并且所有用户都是可以读取的（即使是那些未登录的用户）。主要是为集群预留的，例如，某些情况下，某些Kubernetes对象应该被所有集群用户看到。

名称空间未来如何隔离1）、基于环境隔离（prod,test）prod：部署的所有应用test：部署的所有应用2）、基于产品线的名称空间（商城，android，ios，backend）；3）、基于团队隔访问其他名称空间的东西？(名称空间资源隔离，网络不隔离)1）、配置直接拿来用。不行2）、网络访问，可以。Pod-Pod；serviceName来访问，找本名称空间的Service负载均衡serviceName.名称空间，可以访问别的名称空间的

创建名称空间

apiVersion: v1 kind: Namespace metadata: name: <名称空间的名字>apiVersion: v1 kind: Namespace metadata: creationTimestamp: null name: k8s-03 spec: {} status: {}

kubectl create -f ./my-namespace.yaml

#直接用命令 kubectl create namespace <名称空间的名字>#删除 kubectl delete namespaces <名称空间的名字>

名称空间的名字必须与 DNS 兼容：

不能带小数点.不能带下划线_使用数字、小写字母和减号- 组成的字符串

默认情况下，安装Kubernetes集群时，会初始化一个 ​​default​​ 名称空间，用来将承载那些未指定名称空间的 Pod、Service、Deployment等对象

为请求设置命名空间

#要为当前请求设置命名空间，请使用 --namespace 参数。kubectl run nginx --image=nginx --namespace=kubectl get pods --namespace=

#在对象yaml中使用命名空间 apiVersion: v1 kind: Pod metadata:    name: nginx-demo  ##pod的名字    namespace: default #不写就是default spec:    containers:      - name: nginx     ##容器的名字      image: nginx:1.7.9      ports:        - containerPort: 80

当您创建一个 Service 时，Kubernetes 会创建一个相应的DNS条目。

该条目的形式是 ..svc.cluster.local ，这意味着如果容器只使用 ``，它将被解析到本地命名空间的服务。这对于跨多个命名空间（如开发、分级和生产）使用相同的配置非常有用。如果您希望跨命名空间访问，则需要使用完全限定域名（FQDN）。

# 创建Pod  kind:Pod k8s底层最小的部署单元是Pod。Service，Deploy，ReplicaSet # Deploy:直接指定Pod模板（） kind: Deploy

并非所有对象都在命名空间中

大多数 kubernetes 资源（例如 Pod、Service、副本控制器等）都位于某些命名空间中。但是命名空间资源本身并不在命名空间中。而且底层资源，例如nodes和持久化卷不属于任何命名空间。

查看哪些 Kubernetes 资源在命名空间中，哪些不在命名空间中：

# In a namespacekubectl api-resources --namespaced=true# Not in a namespacekubectl api-resources --namespaced=false

7、标签和选择器

标签（Label）是附加在Kubernetes对象上的一组名值对，其意图是按照对用户有意义的方式来标识Kubernetes对象，同时，又不对Kubernetes的核心逻辑产生影响。标签可以用来组织和选择一组Kubernetes对象。您可以在创建Kubernetes对象时为其添加标签，也可以在创建以后再为其添加标签。每个Kubernetes对象可以有多个标签，同一个对象的标签的 Key 必须唯一，例如：

metadata:   labels:     key1: value1     key2: value2

使用标签（Label）可以高效地查询和监听Kubernetes对象，在Kubernetes界面工具（如 Kubenetes Dashboard 或 Kuboard）和 kubectl 中，标签的使用非常普遍。那些非标识性的信息应该记录在 注解（annotation）

为什么要使用标签

使用标签，用户可以按照自己期望的形式组织 Kubernetes 对象之间的结构，而无需对 Kubernetes 有任何修改。

应用程序的部署或者批处理程序的部署通常都是多维度的（例如，多个高可用分区、多个程序版本、多个微服务分层）。管理这些对象时，很多时候要针对某一个维度的条件做整体操作，例如，将某个版本的程序整体删除，这种情况下，如果用户能够事先规划好标签的使用，再通过标签进行选择，就会非常地便捷。

标签的例子有：

​​release: stable​​、release: canary​​environment: dev​​、environment: qa、environment: production​​tier: frontend​​、tier: backend、tier: cache​​partition: customerA​​、partition: customerB​​track: daily​​、track: weekly

上面只是一些使用比较普遍的标签，您可以根据您自己的情况建立合适的使用标签的约定。

句法和字符集

标签是一组名值对（key/value pair）。标签的 key 可以有两个部分：可选的前缀和标签名，通过 ​​/​​ 分隔。

标签名：

标签名部分是必须的不能多于 63 个字符必须由字母、数字开始和结尾可以包含字母、数字、减号-、下划线_、小数点.

标签前缀：

标签前缀部分是可选的如果指定，必须是一个DNS的子域名，例如：k8s.eip.work不能多于 253 个字符使用/ 和标签名分隔

如果省略标签前缀，则标签的 key 将被认为是专属于用户的。Kubernetes的系统组件（例如，kube-scheduler、kube-controller-manager、kube-apiserver、kubectl 或其他第三方组件）向用户的Kubernetes对象添加标签时，必须指定一个前缀。​​kubernetes.io/​​ 和 ​​k8s.io/​​ 这两个前缀是 Kubernetes 核心组件预留的。

标签的 value 必须：

不能多于 63 个字符可以为空字符串如果不为空，则

必须由字母、数字开始和结尾可以包含字母、数字、减号-、下划线_、小数点.

apiVersion: v1 kind: Pod metadata:   name: label-demo   labels:     environment: production     app: nginx spec:   containers:   - name: nginx     image: nginx:1.7.9     ports:     - containerPort: 80

标签选择器

通常来讲，会有多个Kubernetes对象包含相同的标签。通过使用标签选择器（label selector），用户/客户端可以选择一组对象。标签选择器（label selector）是 Kubernetes 中最主要的分类和筛选手段。

Kubernetes api server支持两种形式的标签选择器，​​equality-based 基于等式的​​ 和 ​​set-based 基于集合的​​。标签选择器可以包含多个条件，并使用逗号分隔，此时只有满足所有条件的 Kubernetes 对象才会被选中

使用基于等式的选择方式,可以使用三种操作符 =、==、!=。前两个操作符含义是一样的，都代表相等，后一个操作符代表不相等

kubectl get pods -l environment=production,tier=frontend# 选择了标签名为 `environment` 且 标签值为 `production` 的Kubernetes对象environment = production# 选择了标签名为 `tier` 且标签值不等于 `frontend` 的对象，以及不包含标签 `tier` 的对象tier != frontend

使用基于集合的选择方式

Set-based 标签选择器可以根据标签名的一组值进行筛选。支持的操作符有三种：in、notin、exists。例如# 选择所有的包含 `environment` 标签且值为 `production` 或 `qa` 的对象environment in (production, qa)# 选择所有的 `tier` 标签不为 `frontend` 和 `backend`的对象，或不含 `tier` 标签的对象tier notin (frontend, backend)# 选择所有包含 `partition` 标签的对象partition# 选择所有不包含 `partition` 标签的对象!partition# 选择包含 `partition` 标签（不检查标签值）且 `environment` 不是 `qa` 的对象partition,environment notin (qa)kubectl get pods -l 'environment in (production),tier in (frontend)'

#Job、Deployment、ReplicaSet 和 DaemonSet 同时支持基于等式的选择方式和基于集合的选择方式。例如： selector:   matchLabels:     component: redis   matchExpressions:     - {key: tier, operator: In, values: [cache]}     - {key: environment, operator: NotIn, values: [dev]}# matchLabels 是一个 {key,value} 组成的 map。map 中的一个 {key,value} 条目相当于 matchExpressions 中的一个元素，其 key 为 map 的 key，operator 为 In， values 数组则只包含 value 一个元素。matchExpression 等价于基于集合的选择方式，支持的 operator 有 In、NotIn、Exists 和 DoesNotExist。当 operator 为 In 或 NotIn 时，values 数组不能为空。所有的选择条件都以 AND 的形式合并计算，即所有的条件都满足才可以算是匹配

#添加或者修改标签kubectl label --help# Update pod 'foo' with the label 'unhealthy' and the value 'true'.kubectl label pods foo unhealthy=true# Update pod 'foo' with the label 'status' and the value 'unhealthy', overwriting any existing value.kubectl label --overwrite pods foo status=unhealthy# Update all pods in the namespacekubectl label pods --all status=unhealthy# Update a pod identified by the type and name in "pod.json"kubectl label -f pod.json status=unhealthy# Update pod 'foo' only if the resource is unchanged from version 1.kubectl label pods foo status=unhealthy --resource-version=1# Update pod 'foo' by removing a label named 'bar' if it exists.# Does not require the --overwrite flag.kubectl label pods foo bar-

8、注解annotation

注解（annotation）可以用来向 Kubernetes 对象的 ​​metadata.annotations​​ 字段添加任意的信息。Kubernetes 的客户端或者自动化工具可以存取这些信息以实现其自定义的逻辑。

metadata:   annotations:     key1: value1     key2: value2

9、字段选择器

字段选择器（Field selectors）允许您根据一个或多个资源字段的值筛选 Kubernetes 资源。 下面是一些使用字段选择器查询的例子：

​​metadata.name=my-service​​​​metadata.namespace!=default​​​​status.phase=Pending​​

kubectl get pods --field-selector status.phase=Running

三个命令玩转所有的yaml写法‘kubectl get xxx -oyamlkubectl create deploy xxxxx --dry-run-client -oyamlkubectl explain pod.spec.xx

写完yaml kubectl apply -f 即可

10、给vscode安装插件

搜索kubernetes ，​​安装 yaml​​和​​kubernetes template​​插件即可

idea也有kubernetes插件

11、认识kubectl和kubelet

kubeadm安装的集群。二进制后来就是 yum install etcd api-server

认识核心文件夹 /etc/kubernetes . 以Pod方式安装的核心组件。

etcd，api-server，scheduler。（安装k8s的时候，yum kubeadmkubelet kubectl）

回顾集群安装的时候，为什么只有master节点的kubectl可以操作集群kubelet额外参数配置/etc/sysconfig/kubelet；kubelet配置位置 /var/lib/kubelet/config.yaml

kubectl的所有命令参考：

命令参考：​​Kubectl Reference Docs​​

Basic Commands (Beginner): 初学者掌握的命令 create Create a resource from a file or from stdin. expose Take a replication controller, service, deployment or pod and expose it as a newKubernetes Service run Run a particular image on the cluster set Set specific features on objectsBasic Commands (Intermediate): 基础命令 explain Documentation of resources get Display one or many resources edit Edit a resource on the server delete Delete resources by filenames, stdin, resources and names, or by resources and labelselectorDeploy Commands: #部署用的命令 rollout Manage the rollout of a resource scale Set a new size for a Deployment, ReplicaSet or Replication Controller autoscale Auto-scale a Deployment, ReplicaSet, StatefulSet, or ReplicationControllerCluster Management Commands: #集群管理的命令 certificate Modify certificate resources. cluster-info Display cluster info top Display Resource (CPU/Memory) usage. cordon Mark node as unschedulable uncordon Mark node as schedulable drain Drain node in preparation for maintenance taint Update the taints on one or more nodesTroubleshooting and Debugging Commands: # debug的命令 describe Show details of a specific resource or group of resources logs Print the logs for a container in a pod attach Attach to a running container exec Execute a command in a container port-forward Forward one or more local ports to a pod proxy Run a proxy to the Kubernetes API server cp Copy files and directories to and from containers. auth Inspect authorization debug Create debugging sessions for troubleshooting workloads and nodesAdvanced Commands: # 高阶命令 diff Diff live version against would-be applied version apply Apply a configuration to a resource by filename or stdin patch Update field(s) of a resource replace Replace a resource by filename or stdin wait Experimental: Wait for a specific condition on one or many resources. kustomize Build a kustomization target from a directory or URL.Settings Commands: # 设置 label Update the labels on a resource annotate Update the annotations on a resource completion Output shell completion code for the specified shell (bash or zsh) #Other Commands: #其他 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 Modify kubeconfig files plugin Provides utilities for interacting with plugins. version Print the client and server version information

12、自动补全

官方文档地址：

# 安装yum install bash-completion# 自动补全echo 'source <(kubectl completion bash)' >>~/.bashrckubectl completion bash >/etc/bash_completion.d/kubectlsource /usr/share/bash-completion/bash_completion

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