[k8s] 第四章 kubectl 命令行实战入门

偏执的太偏执、 2022-09-09 13:58 146阅读 0赞

本章节将介绍如何在kubernetes集群中部署一个nginx服务，并且能够对其进行访问。

## Namespace ##

Namespace是kubernetes系统中的一种非常重要资源，它的主要作用是用来实现**多套环境的资源隔离**或者**多租户的资源隔离**。

默认情况下，kubernetes集群中的所有的Pod都是可以相互访问的。但是在实际中，可能不想让两个Pod之间进行互相的访问，那此时就可以将两个Pod划分到不同的namespace下。kubernetes通过将集群内部的资源分配到不同的Namespace中，可以形成逻辑上的"组"，以方便不同的组的资源进行隔离使用和管理。

可以通过kubernetes的授权机制，将不同的namespace交给不同租户进行管理，这样就实现了多租户的资源隔离。此时还能结合kubernetes的资源配额机制，限定不同租户能占用的资源，例如CPU使用量、内存使用量等等，来实现租户可用资源的管理。

![image-20200407100850484][]

kubernetes在集群启动之后，会默认创建几个namespace

[root@master ~]# kubectl get namespace
    NAME              STATUS   AGE
    default           Active   45h     # 所有未指定Namespace的对象都会被分配在default命名空间
    kube-node-lease   Active   45h     # 集群节点之间的心跳维护，v1.13开始引入
    kube-public       Active   45h     # 此命名空间下的资源可以被所有人访问（包括未认证用户）
    kube-system       Active   45h     # 所有由Kubernetes系统创建的资源都处于这个命名空间

下面来看namespace资源的具体操作：

**查看**

# 1 查看所有的ns 命令：kubectl get ns
    [root@master ~]# kubectl get ns
    NAME              STATUS   AGE
    default           Active   45h
    kube-node-lease   Active   45h
    kube-public       Active   45h     
    kube-system       Active   45h     
    
    # 2 查看指定的ns 命令：kubectl get ns ns名称
    [root@master ~]# kubectl get ns default
    NAME      STATUS   AGE
    default   Active   45h
    
    # 3 指定输出格式 命令：kubectl get ns ns名称 -o 格式参数
    # kubernetes支持的格式有很多，比较常见的是wide、json、yaml
    [root@master ~]# kubectl get ns default -o yaml
    apiVersion: v1
    kind: Namespace
    metadata:
      creationTimestamp: "2020-04-05T04:44:16Z"
      name: default
      resourceVersion: "151"
      selfLink: /api/v1/namespaces/default
      uid: 7405f73a-e486-43d4-9db6-145f1409f090
    spec:
      finalizers:
      - kubernetes
    status:
      phase: Active
      
    # 4 查看ns详情 命令：kubectl describe ns ns名称
    [root@master ~]# kubectl describe ns default
    Name:         default
    Labels:       <none>
    Annotations:  <none>
    Status:       Active  # Active 命名空间正在使用中 Terminating 正在删除命名空间
    
    # ResourceQuota 针对namespace做的资源限制
    # LimitRange针对namespace中的每个组件做的资源限制
    No resource quota.
    No LimitRange resource.

**创建**

# 创建namespace
    [root@master ~]# kubectl create ns dev
    namespace/dev created

**删除**

# 删除namespace
    [root@master ~]# kubectl delete ns dev
    namespace "dev" deleted

**配置方式**

首先准备一个yaml文件：ns-dev.yaml

apiVersion: v1
    kind: Namespace
    metadata:
      name: dev

然后就可以执行对应的创建和删除命令了：

创建：kubectl create -f ns-dev.yaml

删除：kubectl delete -f ns-dev.yaml

## Pod ##

Pod是kubernetes集群进行管理的最小单元，程序要运行必须部署在容器中，而容器必须存在于Pod中。

Pod可以认为是容器的封装，一个Pod中可以存在一个或者多个容器。

![image-20200407121501907][]

kubernetes在集群启动之后，集群中的各个组件也都是以Pod方式运行的。可以通过下面命令查看：

[root@master ~]# kubectl get pod -n kube-system
    NAMESPACE     NAME                             READY   STATUS    RESTARTS   AGE
    kube-system   coredns-6955765f44-68g6v         1/1     Running   0          2d1h
    kube-system   coredns-6955765f44-cs5r8         1/1     Running   0          2d1h
    kube-system   etcd-master                      1/1     Running   0          2d1h
    kube-system   kube-apiserver-master            1/1     Running   0          2d1h
    kube-system   kube-controller-manager-master   1/1     Running   0          2d1h
    kube-system   kube-flannel-ds-amd64-47r25      1/1     Running   0          2d1h
    kube-system   kube-flannel-ds-amd64-ls5lh      1/1     Running   0          2d1h
    kube-system   kube-proxy-685tk                 1/1     Running   0          2d1h
    kube-system   kube-proxy-87spt                 1/1     Running   0          2d1h
    kube-system   kube-scheduler-master            1/1     Running   0          2d1h

**创建并运行**

kubernetes没有提供单独运行Pod的命令，都是通过Pod控制器来实现的

# 命令格式： kubectl run (pod控制器名称) [参数] 
    # --image 指定Pod的镜像
    # --port 指定端口
    # --namespace 指定namespace
    [root@master ~]# kubectl run nginx --image=nginx:1.17.1 --port=80 --namespace dev 
    deployment.apps/nginx created

**查看pod信息**

# 查看Pod基本信息
    [root@master ~]# kubectl get pods -n dev
    NAME                     READY   STATUS    RESTARTS   AGE
    nginx-5ff7956ff6-fg2db   1/1     Running   0          43s
    
    # 查看Pod的详细信息
    [root@master ~]# kubectl describe pod nginx-5ff7956ff6-fg2db -n dev
    Name:         nginx-5ff7956ff6-fg2db
    Namespace:    dev
    Priority:     0
    Node:         node1/192.168.109.101
    Start Time:   Wed, 08 Apr 2020 09:29:24 +0800
    Labels:       pod-template-hash=5ff7956ff6
                  run=nginx
    Annotations:  <none>
    Status:       Running
    IP:           10.244.1.23
    IPs:
      IP:           10.244.1.23
    Controlled By:  ReplicaSet/nginx-5ff7956ff6
    Containers:
      nginx:
        Container ID:   docker://4c62b8c0648d2512380f4ffa5da2c99d16e05634979973449c98e9b829f6253c
        Image:          nginx:1.17.1
        Image ID:       docker-pullable://nginx@sha256:485b610fefec7ff6c463ced9623314a04ed67e3945b9c08d7e53a47f6d108dc7
        Port:           80/TCP
        Host Port:      0/TCP
        State:          Running
          Started:      Wed, 08 Apr 2020 09:30:01 +0800
        Ready:          True
        Restart Count:  0
        Environment:    <none>
        Mounts:
          /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount from default-token-hwvvw (ro)
    Conditions:
      Type              Status
      Initialized       True
      Ready             True
      ContainersReady   True
      PodScheduled      True
    Volumes:
      default-token-hwvvw:
        Type:        Secret (a volume populated by a Secret)
        SecretName:  default-token-hwvvw
        Optional:    false
    QoS Class:       BestEffort
    Node-Selectors:  <none>
    Tolerations:     node.kubernetes.io/not-ready:NoExecute for 300s
                     node.kubernetes.io/unreachable:NoExecute for 300s
    Events:
      Type    Reason     Age        From               Message
      ----    ------     ----       ----               -------
      Normal  Scheduled  <unknown>  default-scheduler  Successfully assigned dev/nginx-5ff7956ff6-fg2db to node1
      Normal  Pulling    4m11s      kubelet, node1     Pulling image "nginx:1.17.1"
      Normal  Pulled     3m36s      kubelet, node1     Successfully pulled image "nginx:1.17.1"
      Normal  Created    3m36s      kubelet, node1     Created container nginx
      Normal  Started    3m36s      kubelet, node1     Started container nginx

**访问Pod**

# 获取podIP
    [root@master ~]# kubectl get pods -n dev -o wide
    NAME                     READY   STATUS    RESTARTS   AGE    IP             NODE    ... 
    nginx-5ff7956ff6-fg2db   1/1     Running   0          190s   10.244.1.23   node1   ...
    
    #访问POD
    [root@master ~]# curl http://10.244.1.23:80
    <!DOCTYPE html>
    <html>
    <head>
    	<title>Welcome to nginx!</title>
    </head>
    <body>
    	<p><em>Thank you for using nginx.</em></p>
    </body>
    </html>

**删除指定Pod**

# 删除指定Pod
    [root@master ~]# kubectl delete pod nginx-5ff7956ff6-fg2db -n dev
    pod "nginx-5ff7956ff6-fg2db" deleted
    
    # 此时，显示删除Pod成功，但是再查询，发现又新产生了一个 
    [root@master ~]# kubectl get pods -n dev
    NAME                     READY   STATUS    RESTARTS   AGE
    nginx-5ff7956ff6-jj4ng   1/1     Running   0          21s
    
    # 这是因为当前Pod是由Pod控制器创建的，控制器会监控Pod状况，一旦发现Pod死亡，会立即重建
    # 此时要想删除Pod，必须删除Pod控制器
    
    # 先来查询一下当前namespace下的Pod控制器
    [root@master ~]# kubectl get deploy -n dev
    NAME    READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
    nginx   1/1     1            1           9m7s
    
    # 接下来，删除此PodPod控制器
    [root@master ~]# kubectl delete deploy nginx -n dev
    deployment.apps "nginx" deleted
    
    # 稍等片刻，再查询Pod，发现Pod被删除了
    [root@master ~]# kubectl get pods -n dev
    No resources found in dev namespace.

**配置操作**

创建一个pod-nginx.yaml，内容如下：

apiVersion: v1
    kind: Pod
    metadata:
      name: nginx
      namespace: dev
    spec:
      containers:
      - image: nginx:1.17.1
        name: pod
        ports:
        - name: nginx-port
          containerPort: 80
          protocol: TCP

然后就可以执行对应的创建和删除命令了：

创建：kubectl create -f pod-nginx.yaml

删除：kubectl delete -f pod-nginx.yaml

## Label ##

Label是kubernetes系统中的一个重要概念。它的作用就是在资源上添加标识，用来对它们进行区分和选择。

Label的特点：

*  一个Label会以key/value键值对的形式附加到各种对象上，如Node、Pod、Service等等
 *  一个资源对象可以定义任意数量的Label ，同一个Label也可以被添加到任意数量的资源对象上去
 *  Label通常在资源对象定义时确定，当然也可以在对象创建后动态添加或者删除

可以通过Label实现资源的多维度分组，以便灵活、方便地进行资源分配、调度、配置、部署等管理工作。

> 一些常用的Label 示例如下：
> 
>  *  版本标签：“version”:“release”, “version”:“stable”…
>  *  环境标签：“environment”:“dev”，“environment”:“test”，“environment”:“pro”
>  *  架构标签：“tier”:“frontend”，“tier”:“backend”

标签定义完毕之后，还要考虑到标签的选择，这就要使用到Label Selector，即：

Label用于给某个资源对象定义标识

Label Selector用于查询和筛选拥有某些标签的资源对象

当前有两种Label Selector：

*  基于等式的Label Selector
    
    name = slave: 选择所有包含Label中key="name"且value="slave"的对象
    
    env != production: 选择所有包括Label中的key="env"且value不等于"production"的对象
 *  基于集合的Label Selector
    
    name in (master, slave): 选择所有包含Label中的key="name"且value="master"或"slave"的对象
    
    name not in (frontend): 选择所有包含Label中的key="name"且value不等于"frontend"的对象

标签的选择条件可以使用多个，此时将多个Label Selector进行组合，使用逗号","进行分隔即可。例如：

name=slave，env!=production

name not in (frontend)，env!=production

**命令方式**

# 为pod资源打标签
    [root@master ~]# kubectl label pod nginx-pod version=1.0 -n dev
    pod/nginx-pod labeled
    
    # 为pod资源更新标签
    [root@master ~]# kubectl label pod nginx-pod version=2.0 -n dev --overwrite
    pod/nginx-pod labeled
    
    # 查看标签
    [root@master ~]# kubectl get pod nginx-pod -n dev --show-labels
    NAME        READY   STATUS    RESTARTS   AGE   LABELS
    nginx-pod   1/1     Running   0          10m   version=2.0
    
    # 筛选标签
    [root@master ~]# kubectl get pod -n dev -l version=2.0 --show-labels
    NAME        READY   STATUS    RESTARTS   AGE   LABELS
    nginx-pod   1/1     Running   0          17m   version=2.0
    [root@master ~]# kubectl get pod -n dev -l version!=2.0 --show-labels
    No resources found in dev namespace.
    
    #删除标签
    [root@master ~]# kubectl label pod nginx-pod version- -n dev
    pod/nginx-pod labeled

**配置方式**

apiVersion: v1
    kind: Pod
    metadata:
      name: nginx
      namespace: dev
      labels:
        version: "3.0" 
        env: "test"
    spec:
      containers:
      - image: nginx:1.17.1
        name: pod
        ports:
        - name: nginx-port
          containerPort: 80
          protocol: TCP

然后就可以执行对应的更新命令了：kubectl apply -f pod-nginx.yaml

## Deployment ##

在kubernetes中，Pod是最小的控制单元，但是kubernetes很少直接控制Pod，一般都是通过Pod控制器来完成的。Pod控制器用于pod的管理，确保pod资源符合预期的状态，当pod的资源出现故障时，会尝试进行重启或重建pod。

在kubernetes中Pod控制器的种类有很多，本章节只介绍一种：Deployment。

![image-20200408193950807][]

**命令操作**

# 命令格式: kubectl run deployment名称 [参数] 
    # --image 指定pod的镜像
    # --port 指定端口
    # --replicas 指定创建pod数量
    # --namespace 指定namespace
    [root@master ~]# kubectl run nginx --image=nginx:1.17.1 --port=80 --replicas=3 -n dev
    deployment.apps/nginx created
    
    # 查看创建的Pod
    [root@master ~]# kubectl get pods -n dev
    NAME                     READY   STATUS    RESTARTS   AGE
    nginx-5ff7956ff6-6k8cb   1/1     Running   0          19s
    nginx-5ff7956ff6-jxfjt   1/1     Running   0          19s
    nginx-5ff7956ff6-v6jqw   1/1     Running   0          19s
    
    # 查看deployment的信息
    [root@master ~]# kubectl get deploy -n dev
    NAME    READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
    nginx   3/3     3            3           2m42s
    
    # UP-TO-DATE：成功升级的副本数量
    # AVAILABLE：可用副本的数量
    [root@master ~]# kubectl get deploy -n dev -o wide
    NAME    READY UP-TO-DATE  AVAILABLE   AGE     CONTAINERS   IMAGES              SELECTOR
    nginx   3/3     3         3           2m51s   nginx        nginx:1.17.1        run=nginx
    
    # 查看deployment的详细信息
    [root@master ~]# kubectl describe deploy nginx -n dev
    Name:                   nginx
    Namespace:              dev
    CreationTimestamp:      Wed, 08 Apr 2020 11:14:14 +0800
    Labels:                 run=nginx
    Annotations:            deployment.kubernetes.io/revision: 1
    Selector:               run=nginx
    Replicas:               3 desired | 3 updated | 3 total | 3 available | 0 unavailable
    StrategyType:           RollingUpdate
    MinReadySeconds:        0
    RollingUpdateStrategy:  25% max unavailable, 25% max surge
    Pod Template:
      Labels:  run=nginx
      Containers:
       nginx:
        Image:        nginx:1.17.1
        Port:         80/TCP
        Host Port:    0/TCP
        Environment:  <none>
        Mounts:       <none>
      Volumes:        <none>
    Conditions:
      Type           Status  Reason
      ----           ------  ------
      Available      True    MinimumReplicasAvailable
      Progressing    True    NewReplicaSetAvailable
    OldReplicaSets:  <none>
    NewReplicaSet:   nginx-5ff7956ff6 (3/3 replicas created)
    Events:
      Type    Reason             Age    From                   Message
      ----    ------             ----   ----                   -------
      Normal  ScalingReplicaSet  5m43s  deployment-controller  Scaled up replicaset nginx-5ff7956ff6 to 3
      
    # 删除 
    [root@master ~]# kubectl delete deploy nginx -n dev
    deployment.apps "nginx" deleted

**配置操作**

创建一个deploy-nginx.yaml，内容如下：

apiVersion: apps/v1
    kind: Deployment
    metadata:
      name: nginx
      namespace: dev
    spec:
      replicas: 3
      selector:
        matchLabels:
          run: nginx
      ## pod 模板
      template:
        metadata:
          labels:
            run: nginx
        spec:
          containers:
          - image: nginx:1.17.1
            name: nginx
            ports:
            - containerPort: 80
              protocol: TCP

然后就可以执行对应的创建和删除命令了：

创建：kubectl create -f deploy-nginx.yaml

删除：kubectl delete -f deploy-nginx.yaml

## Service ##

通过上节课的学习，已经能够利用Deployment来创建一组Pod来提供具有高可用性的服务。

虽然每个Pod都会分配一个单独的Pod IP，然而却存在如下两问题：

*  Pod IP 会随着Pod的重建产生变化
 *  Pod IP 仅仅是集群内可见的虚拟IP，外部无法访问

这样对于访问这个服务带来了难度。因此，kubernetes设计了Service来解决这个问题。

Service可以看作是一组同类Pod**对外的访问接口**。借助Service，应用可以方便地实现服务发现和负载均衡。

![Service][]

**操作一：创建集群内部可访问的Service**

# 暴露Service
    [root@master ~]# kubectl expose deploy nginx --name=svc-nginx1 --type=ClusterIP --port=80 --target-port=80 -n dev
    service/svc-nginx1 exposed
    
    # 查看service
    [root@master ~]# kubectl get svc svc-nginx1 -n dev -o wide
    NAME         TYPE        CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE     SELECTOR
    svc-nginx1   ClusterIP   10.109.179.231   <none>        80/TCP    3m51s   run=nginx
    
    # 这里产生了一个CLUSTER-IP，这就是service的IP，在Service的生命周期中，这个地址是不会变动的
    # 可以通过这个IP访问当前service对应的POD
    [root@master ~]# curl 10.109.179.231:80
    <!DOCTYPE html>
    <html>
    <head>
    <title>Welcome to nginx!</title>
    </head>
    <body>
    <h1>Welcome to nginx!</h1>
    .......
    </body>
    </html>

**操作二：创建集群外部也可访问的Service**

# 上面创建的Service的type类型为ClusterIP，这个ip地址只用集群内部可访问
    # 如果需要创建外部也可以访问的Service，需要修改type为NodePort
    [root@master ~]# kubectl expose deploy nginx --name=svc-nginx2 --type=NodePort --port=80 --target-port=80 -n dev
    service/svc-nginx2 exposed
    
    # 此时查看，会发现出现了NodePort类型的Service，而且有一对Port（80:31928/TC）
    [root@master ~]# kubectl get svc svc-nginx2 -n dev -o wide
    NAME          TYPE        CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE    SELECTOR
    svc-nginx2    NodePort    10.100.94.0      <none>        80:31928/TCP   9s     run=nginx
    
    # 接下来就可以通过集群外的主机访问 节点IP:31928访问服务了
    # 例如在的电脑主机上通过浏览器访问下面的地址
    http://192.168.109.100:31928/

**删除Service**

[root@master ~]# kubectl delete svc svc-nginx-1 -n dev service "svc-nginx-1" deleted

**配置方式**

创建一个svc-nginx.yaml，内容如下：

apiVersion: v1
    kind: Service
    metadata:
      name: svc-nginx
      namespace: dev
    spec:
      clusterIP: 10.109.179.231
      ports:
      - port: 80
        protocol: TCP
        targetPort: 80
      selector:
        run: nginx
      type: ClusterIP

然后就可以执行对应的创建和删除命令了：

创建：kubectl create -f svc-nginx.yaml

删除：kubectl delete -f svc-nginx.yaml

> **小结**
> 
>  至此，已经掌握了Namespace、Pod、Deployment、Service资源的基本操作，有了这些操作，就可以在kubernetes集群中实现一个服务的简单部署和访问了，但是如果想要更好的使用kubernetes，就需要深入学习这几种资源的细节和原理。

[image-20200407100850484]: /images/20220829/d741db830d6e4a69bfd1d7e694323e4f.png
[image-20200407121501907]: /images/20220829/86384c3370294473b6f557049044be66.png
[image-20200408193950807]: /images/20220829/3109107534154f1e9f51f0fe386cd7b9.png
[Service]: /images/20220829/cde9d93fba9f48b581004c3b5b80becf.png