云原生_kubernetes(k8s)介绍

刺骨的言语ヽ痛彻心扉 2024-03-24 14:44 47阅读 0赞

**目录**

一、应用部署方式演变

二、k8s介绍

三、k8s的组件

四、k8s中的概念

五、k8s资源管理方式

1、命令式对象管理

2、命令式对象配置

3、声明式对象配置

--------------------

## **一、应用部署方式演变** ##

在部署应用程序的方式上，主要经历了三个时代：

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="background-color:#fff5eb;border-color:#fed4a4;width:414pt;"> 3、容器化部署：与虚拟化类似，但是共享了操作系统 优点： 可以保证每个容器拥有自己的文件系统、CPU、内存、进程空间等 运行应用程序所需要的资源都被容器包装，并和底层基础架构解耦 容器化的应用程序可以跨云服务商、跨Linux操作系统发行版进行部署 </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

![5cbc05add556405192458cae26b0da1c.png][]

容器化部署方式给带来很多的便利，但是也会出现一些问题，比如说：

*  一个容器故障停机了，怎么样让另外一个容器立刻启动去替补停机的容器

*  当并发访问量变大的时候，怎么样做到横向扩展容器数量

这些容器管理的问题统称为容器编排问题，为了解决这些容器编排问题，就产生了一些容器编排的软件：

*  Swarm：Docker自己的容器编排工具

*  Mesos：Apache的一个资源统一管控的工具，需要和Marathon结合使用

*  Kubernetes：Google开源的的容器编排工具

## **二、****k8s****介绍** ##

kubernetes，是一个全新的基于容器技术的分布式架构领先方案，是谷歌严格保密十几年的秘密武器----Borg系统的一个开源版本，于2014年9月发布第一个版本，2015年7月发布第一个正式版本。

![d40fc61888b5421cbc54ccac3beebbd3.png][]

kubernetes的本质是一组服务器集群，它可以在集群的每个节点上运行特定的程序，来对节点中的容器进行管理。目的是实现资源管理的自动化，主要提供了如下的主要功能：

*  自我修复：一旦某一个容器崩溃，能够在1秒中左右迅速启动新的容器

*  弹性伸缩：可以根据需要，自动对集群中正在运行的容器数量进行调整

*  服务发现：服务可以通过自动发现的形式找到它所依赖的服务

*  负载均衡：如果一个服务起动了多个容器，能够自动实现请求的负载均衡

*  版本回退：如果发现新发布的程序版本有问题，可以立即回退到原来的版本

*  存储编排：可以根据容器自身的需求自动创建存储卷

![4e97e8455e894bf68375f40f675a162c.png][]

## **三、****k8s****的组件** ##

一个kubernetes集群主要是由控制节点(master)、工作节点(node)构成，每个节点上都会安装不同的组件。

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="background-color:#fff5eb;border-color:#fed4a4;width:414pt;"> master：集群的控制平面，负责集群的决策 ( 管理 ) ApiServer : 资源操作的唯一入口，接收用户输入的命令，提供认证、授权、API注册和发现等机制 Scheduler : 负责集群资源调度，按照预定的调度策略将Pod调度到相应的node节点上 ControllerManager : 负责维护集群的状态，比如程序部署安排、故障检测、自动扩展、滚动更新等 Etcd ：负责存储集群中各种资源对象的信息 </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="background-color:#fff5eb;border-color:#fed4a4;width:414pt;"> node：集群的数据平面，负责为容器提供运行环境 ( 干活 ) Kubelet : 负责维护容器的生命周期，即通过控制docker，来创建、更新、销毁容器 KubeProxy : 负责提供集群内部的服务发现和负载均衡 Docker : 负责节点上容器的各种操作 </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

![dd610c27cef3408d91e71e919d935ccb.png][]

下面，以部署一个nginx服务来说明kubernetes系统各个组件调用关系：

*  首先要明确，一旦kubernetes环境启动之后，master和node都会将自身的信息存储到etcd数据库中

*  一个nginx服务的安装请求会首先被发送到master节点的apiServer组件

*  apiServer组件会调用scheduler组件来决定到底应该把这个服务安装到哪个node节点上，在此时，它会从etcd中读取各个node节点的信息，然后按照一定的算法进行选择，并将结果告知apiServer

*  apiServer调用controller-manager去调度Node节点安装nginx服务

*  kubelet接收到指令后，会通知docker，然后由docker来启动一个nginx的pod，pod是kubernetes的最小操作单元，容器必须跑在pod中至此，

*  一个nginx服务就运行了，如果需要访问nginx，就需要通过kube-proxy来对pod产生访问的代理，这样，外界用户就可以访问集群中的nginx服务了

## **四、****k8s****中的概念** ##

*  Master：集群控制节点，每个集群需要至少一个master节点负责集群的管控

*  Node：工作负载节点，由master分配容器到这些node工作节点上，然后node节点上的docker负责容器的运行

*  Pod：kubernetes的最小控制单元，容器都是运行在pod中的，一个pod中可以有1个或者多个容器

*  Controller：控制器，通过它来实现对pod的管理，比如启动pod、停止pod、伸缩pod的数量等等

*  Service：pod对外服务的统一入口，下面可以维护者同一类的多个pod

*  Label：标签，用于对pod进行分类，同一类pod会拥有相同的标签

*  NameSpace：命名空间，用来隔离pod的运行环境

## **五、****k8s****资源管理方式** ##

命令式对象管理：直接使用命令去操作kubernetes资源

命令式对象配置：通过命令配置和配置文件去操作kubernetes资源

声明式对象配置：通过apply命令和配置文件去操作kubernetes资源

![6202f148214649dd840c59b5165df88a.png][]

### **1****、命令式对象管理** ###

kubectl命令

kubectl是kubernetes集群的命令行工具，通过它能够对集群本身进行管理，并能够在集群上进行容器化应用的安装部署。kubectl命令的语法如下：

comand：指定要对资源执行的操作，例如create、get、delete

type：指定资源类型，比如deployment、pod、service

name：指定资源的名称，名称大小写敏感

flags：指定额外的可选参数

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="background-color:#fff5eb;border-color:#fed4a4;width:414pt;"> 查看所有pod kubectl get pod 查看某个pod kubectl get pod pod_name 查看某个pod,以yaml格式展示结果 kubectl get pod pod_name -o yaml </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

**资源类型**

kubernetes中所有的内容都抽象为资源，可以通过下面的命令进行查看:

经常使用的资源有下面这些：

![4d0f8f32e50442d2a3fe9dfe86e1870f.png][]

**操作**

kubernetes允许对资源进行多种操作，可以通过--help查看详细的操作命令

![8db37d8e3053490a87ea72e40b55b281.png][]

### **2****、命令式对象配置** ###

命令式对象配置就是使用命令配合配置文件一起来操作kubernetes资源。

1） 创建一个nginxpod.yaml，内容如下：

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="background-color:#fff5eb;border-color:#fed4a4;width:414pt;"> apiVersion: v1 kind: Namespace metadata: &nbsp; name: dev --- apiVersion: v1 kind: Pod metadata: &nbsp; name: nginxpod &nbsp; namespace: dev spec: &nbsp; containers: &nbsp; - name: nginx-containers &nbsp;&nbsp;&nbsp; image: nginx:1.17.1 </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

2）执行create命令，创建资源：

此时发现创建了两个资源对象，分别是namespace和pod

3）执行get命令，查看资源：

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="background-color:#fff5eb;border-color:#fed4a4;width:414pt;"> [root@master ~]#&nbsp; kubectl get -f nginxpod.yaml NAME&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; STATUS&nbsp;&nbsp; AGE namespace/dev&nbsp;&nbsp; Active&nbsp;&nbsp; 18s NAME&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; READY&nbsp;&nbsp; STATUS&nbsp;&nbsp;&nbsp; RESTARTS&nbsp;&nbsp; AGE pod/nginxpod&nbsp;&nbsp;&nbsp; 1/1&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; Running&nbsp;&nbsp; 0&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 17s </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

这样就显示了两个资源对象的信息

4）执行delete命令，删除资源：

此时发现两个资源对象被删除了

总结:

命令式对象配置的方式操作资源，可以简单的认为：命令 + yaml配置文件（里面是命令需要的各种参数）

### **3****、声明式对象配置** ###

声明式对象配置跟命令式对象配置很相似，但是它只有一个命令apply。

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="background-color:#fff5eb;border-color:#fed4a4;width:414pt;"> 首先执行一次kubectl apply -f yaml文件，发现创建了资源 [root@master ~]#&nbsp; kubectl apply -f nginxpod.yaml namespace/dev created pod/nginxpod created 再次执行一次kubectl apply -f yaml文件，发现说资源没有变动 [root@master ~]#&nbsp; kubectl apply -f nginxpod.yaml namespace/dev unchanged pod/nginxpod unchanged </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

**总结****:**

其实声明式对象配置就是使用apply描述一个资源最终的状态（在yaml中定义状态）

使用apply操作资源：

如果资源不存在，就创建，相当于 kubectl create

如果资源已存在，就更新，相当于 kubectl patch

**扩展：****kubectl****可以在****node****节点上运行吗** **?**

kubectl的运行是需要进行配置的，它的配置文件是$HOME/.kube，如果想要在node节点运行此命令，需要将master上的.kube文件复制到node节点上，即在master节点上执行下面操作：

**使用推荐****:** **三种方式应该怎么用** **?**

创建/更新资源 使用声明式对象配置 kubectl apply -f XXX.yaml

删除资源 使用命令式对象配置 kubectl delete -f XXX.yaml

查询资源 使用命令式对象管理 kubectl get(describe) 资源名称

声明：本文参考创智播客黑马训练营

[5cbc05add556405192458cae26b0da1c.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/24/412e2bd8685c4654b75fb14855cce48a.png
[d40fc61888b5421cbc54ccac3beebbd3.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/24/86d404f71d674761b83a46e9e198d6f2.png
[4e97e8455e894bf68375f40f675a162c.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/24/317a16cacda949c59661340a12ffd6ad.png
[dd610c27cef3408d91e71e919d935ccb.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/24/970a1690870f4f3c8ea2c27fc3fd9112.png
[6202f148214649dd840c59b5165df88a.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/24/e4876ea5c1074e5aa96ec265d985d4a0.png
[4d0f8f32e50442d2a3fe9dfe86e1870f.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/24/79f8065f403140dc859c4cb5acc48a04.png
[8db37d8e3053490a87ea72e40b55b281.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/24/fbb4d0f512bf4a04a660483c3b008f72.png