K8S对象

「爱情、让人受尽委屈。」 2024-04-20 08:05 43阅读 0赞

### K8S对象 ###

*  K8S对象
 *   *  pod对象
     *   *  label
         *  label selector
         *  pod的特点
         *  pod的使用实例
         *   *  使用kubectl创建k8s对象
     *  replication controller对象
     *   *  pod的状态转换
         *  replication的描述文件
     *  service 对象

# K8S对象 #

k8s为我们提供了工具用来构建自己的云服务，K8S不仅提供了APIServer，scheduler，kubelet等底层核心组件，更提供了pod、replication controller、service等设计理念，可以更方便快捷的基于容器构建应用系统。

## pod对象 ##

k8s中能够被创建、调度和管理的最小单元是pod，而非单个容器，一个pod是由若干个Docker容器组成的容器组。pod里面的容器共享network namespace，并且通过volume机制共享一部分存储。

### label ###

当系统运行着数量庞大的pod时，为了方便用户或系统管理员有效的组织和定位pod，k8s提供了label。每个pod都有一个属性“labels”

"labels":{ 
    	"key1":"value1",
    	"key2":"value2",
    }

label是k8s中一种重要的且被广泛应用的组织、分类和选择k8s对象的机制。  
k8s对象创建的时候进行label绑定操作，label绑定后也能够任意增删改查，对象通过各自的label被划分子集。  
labels属性由一组键-值对组成，一个合法的key由两部分组成：前缀和名字，中间由 / 分隔，前缀标识属于哪个域。

### label selector ###

label selector是k8s核心的分组机制，通过label selector，客户端或用户可以识别一组有共同特征或属性的k8s对象。一个label selector可以由多个查询条件组成，这些查询条件用逗号分隔。

### pod的特点 ###

pod的特点

*  资源共享和通信  
    pod中的容器共享一个network namespace、IP资源和端口区间，能够通过localhost进行相互间的通信。  
    在一个扁平化的共享网络空间中，每个pod都拥有一个IP地址，通过该地址，pod内的容器就能够与其他宿主机、虚拟机或者容器通信。
 *  集中式管理  
    pod对于k8s来讲，最有价值的是“原子化调度”，  
    尽量不要在单个pod中运行同一个应用的多个实例，因为pod设计的目的就是用于不同应用程序之间的协同。

### pod的使用实例 ###

使用kubectl来创建一个pod。  
kubectl可以用来对k8s对象的增删改查以及其他的集群的管理操作。

#### 使用kubectl创建k8s对象 ####

一般方法：

kubectl create -f obj.json

其中obj.json可以是定义pod、replication controller、service等k8s对象的json格式资源配置文件  
来看看demo：

#testpod.json
    { 
    	"kind":"Pod",
    	"apiVersion":"v1",
    	"metadata":{ 
    		"name":"podtest",
    		"labels":{ 
    			"name":"redis-master"
    		}
    	},
    	"spec":{ 
    		"container":[{ 
    			"name":"master1",
    			"image":"k8stest/redis:test",
    			"ports":[{ 
    				"containerPort":6379,
    				"hostPort":6388
    			}]
    		},
    		{ 
    			"name":"master2",
    			"image":"k8stest/sshd:test",
    			"ports":[{ 
    				"containerPort":22,
    				"hostPort":8888
    			}]
    		}]
    	}
    }

上面的配置信息描述了一个name为podtest的对象，kind表示该对象是一个Pod，apiVersion表明客户端使用的服务端API的版本是v1。  
spec：container描述了pod内容器的属性，包括name（容器名），image（镜像），ports（端口映射）等。其中ports字段由两个属性值组成：

*  containerPort 容器端口
 *  hostPort 主机端口
 *

这样k8s自动实现了用户容器端口到宿主机端口的映射关系。  
所有资源对象都会在spec字段下告诉k8s系统自己的期望状态，而k8s负责收集该资源对象的当前状态与期望状态进行匹配。  
有了上面的文件我们就可以进行pod的创建和查看使用了

#创建pod
    kubectl create -f testpod.json
    #查看pod
    kubectl get pod

pod资源文件的描述文件要怎么写：

apiVersion: v1        　　          #必选，版本号，例如v1,版本号必须可以用 kubectl api-versions 查询到 .
    kind: Pod       　　　　　　         #必选，Pod
    metadata:       　　　　　　         #必选，元数据
      name: string        　　          #必选，Pod名称
      namespace: string     　　        #必选，Pod所属的命名空间,默认为"default"
      labels:       　　　　　　          #自定义标签
        - name: string      　          #自定义标签名字
      annotations:        　　                 #自定义注释列表
        - name: string
    spec:         　　　　　　　            #必选，Pod中容器的详细定义
      containers:       　　　　            #必选，Pod中容器列表
      - name: string      　　                #必选，容器名称,需符合RFC 1035规范
        image: string     　　                #必选，容器的镜像名称
        imagePullPolicy: [ Always|Never|IfNotPresent ]  #获取镜像的策略 Alawys表示下载镜像 IfnotPresent表示优先使用本地镜像,否则下载镜像，Nerver表示仅使用本地镜像
        command: [string]     　　        #容器的启动命令列表，如不指定，使用打包时使用的启动命令
        args: [string]      　　             #容器的启动命令参数列表
        workingDir: string                     #容器的工作目录
        volumeMounts:     　　　　        #挂载到容器内部的存储卷配置
        - name: string      　　　        #引用pod定义的共享存储卷的名称，需用volumes[]部分定义的的卷名
          mountPath: string                 #存储卷在容器内mount的绝对路径，应少于512字符
          readOnly: boolean                 #是否为只读模式
        ports:        　　　　　　        #需要暴露的端口库号列表
        - name: string      　　　        #端口的名称
          containerPort: int                #容器需要监听的端口号
          hostPort: int     　　             #容器所在主机需要监听的端口号，默认与Container相同
          protocol: string                  #端口协议，支持TCP和UDP，默认TCP
        env:        　　　　　　            #容器运行前需设置的环境变量列表
        - name: string      　　            #环境变量名称
          value: string     　　            #环境变量的值
        resources:        　　                #资源限制和请求的设置
          limits:       　　　　            #资源限制的设置
            cpu: string     　　            #Cpu的限制，单位为core数，将用于docker run --cpu-shares参数
            memory: string                  #内存限制，单位可以为Mib/Gib，将用于docker run --memory参数
          requests:       　　                #资源请求的设置
            cpu: string     　　            #Cpu请求，容器启动的初始可用数量
            memory: string                    #内存请求,容器启动的初始可用数量
        livenessProbe:      　　            #对Pod内各容器健康检查的设置，当探测无响应几次后将自动重启该容器，检查方法有exec、httpGet和tcpSocket，对一个容器只需设置其中一种方法即可
          exec:       　　　　　　        #对Pod容器内检查方式设置为exec方式
            command: [string]               #exec方式需要制定的命令或脚本
          httpGet:        　　　　        #对Pod内个容器健康检查方法设置为HttpGet，需要制定Path、port
            path: string
            port: number
            host: string
            scheme: string
            HttpHeaders:
            - name: string
              value: string
          tcpSocket:      　　　　　　#对Pod内个容器健康检查方式设置为tcpSocket方式
             port: number
           initialDelaySeconds: 0 #容器启动完成后首次探测的时间，单位为秒
           timeoutSeconds: 0    　　    #对容器健康检查探测等待响应的超时时间，单位秒，默认1秒
           periodSeconds: 0     　　    #对容器监控检查的定期探测时间设置，单位秒，默认10秒一次
           successThreshold: 0
           failureThreshold: 0
           securityContext:
             privileged: false
        restartPolicy: [Always | Never | OnFailure] #Pod的重启策略，Always表示一旦不管以何种方式终止运行，kubelet都将重启，OnFailure表示只有Pod以非0退出码退出才重启，Nerver表示不再重启该Pod
        nodeSelector: obeject   　　    #设置NodeSelector表示将该Pod调度到包含这个label的node上，以key：value的格式指定
        imagePullSecrets:     　　　　#Pull镜像时使用的secret名称，以key：secretkey格式指定
        - name: string
        hostNetwork: false      　　    #是否使用主机网络模式，默认为false，如果设置为true，表示使用宿主机网络
        volumes:        　　　　　　    #在该pod上定义共享存储卷列表
        - name: string     　　 　　    #共享存储卷名称 （volumes类型有很多种）
          emptyDir: { }      　　　　    #类型为emtyDir的存储卷，与Pod同生命周期的一个临时目录。为空值
          hostPath: string      　　    #类型为hostPath的存储卷，表示挂载Pod所在宿主机的目录
            path: string      　　        #Pod所在宿主机的目录，将被用于同期中mount的目录
          secret:       　　　　　　    #类型为secret的存储卷，挂载集群与定义的secre对象到容器内部
            scretname: string  
            items:     
            - key: string
              path: string
          configMap:      　　　　            #类型为configMap的存储卷，挂载预定义的configMap对象到容器内部
            name: string
            items:
            - key: string
              path: string

## replication controller对象 ##

replication controller决定了一个pod拥有多少同时运行的副本，并且保证这些副本的期望状态与当前状态一致。如果创建了一个pod并且希望该pod是持续运行的应用（重启策略RestartPolicy为Always的Pod），一般都推荐给pod创建一个replication controller，让controller守护pod直到pod被删除。  
pod的状态可以说是replication controller进行控制的唯一依据。

### pod的状态转换 ###

k8s中，pod的状态值的数量和定义是系统严格保留和规定的。

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>状态值</th> 
   <th>含义</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>Pending</td> 
   <td>pod的创建请求已经被系统接受，但是pod内还有一个或多个容器未启动。包括下载Docker镜像的传输时间和pod的调度时间</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Running</td> 
   <td>pod已经被绑定到工作节点上，且pod内所有的容器已经被创建。至少一个容器还处于运行状态、正在启动或重启过程中</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Succeeded</td> 
   <td>专指pod内所有的容器均已经成功正常退出，且不会发生重启</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Faild</td> 
   <td>pod内所有容器均已退出且至少一个容器因为发生错误而退出</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Unknown</td> 
   <td>因为某种未知的原因，主机上的k8s无法得知pod的状态</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

### replication的描述文件 ###

replication controller是k8s为了解决“如何构造完全同质的pod副本”问题而引入的资源对象。  
k8s使用Json格式的资源配置文件来定义一个replication controller对象。  
replication controller的资源配置主要由三个方面组成

*  用于创建pod的pod模板
 *  一个期望副本数
 *  一个用于选择被控制的pod集合

replication controller 的描述文件

apiVersion:v1
    kind:ReplicationController
    metadata:
    	name:redis-controller
    spec:
    	replicas:2 #两个副本
    	selector:
    		name=redis # replication controller管理包含如下标签的pod
    	template:
    		metadata:
    			labels: # labels属性就是被创建的pod的labels，必须与selector里面的一致
    				name=redis
    			spec:
    				containers:
    					name=nginx
    					image=k8stest/redis:test
    					ports:
    						containerPort:80

使用json定义一个replication controller

//redis-controller.json
    { 
    	"apiVersion":"v1",
    	"kind":"ReplicationController",
    	"metadata":{ 
    		"name":"redis",
    	},
    	"spec":{ 
    		"replicas":1,
    		"selector":{ 
    			"name":"redis",
    		},
    		"template":{ 
    			"metadata":{ 
    				"labels":{ 
    					"name":"redis",
    				}
    			},
    			"spec":{ 
    				"containers":[
    					{ 
    						"name":"redis",
    						"image":"k8stest/redis:test",
    						"imagePullPolicy":"IfNotPresent",
    						"ports":[
    							{ 
    								"containerPort":6379,
    								"hostPort":6380
    							}
    						]
    					}
    				]
    			},
    		},
    	}
    }

kind 表明这是一个replication controller对象，pod的副本数为1。.spec.selector字段定义了一个label selector，表明replication controller控制所有labels为\{“name”:“redis”\}的pod。  
.spec.template对应嵌套的pod模板，表明该pod中油一个名为redis的容器，当然.spec.template.metadata.labels字段也是必需的，而且与replicaSelector字段的值匹配。注意里面两个labels里面name的区别。

#使用资源配置文件配合kubectl create命令创建一个replication controller对象
    kubectl create -f redis-controller.json
    #使用kubectl get查询replication controller的基本信息
    kubectl get replicationController -o wide
    #接下来可以查看这个controller自动创建的pod
    kubectl get pods -o wide

## service 对象 ##

由于重新调度的原因，pod在k8s中的IP地址是不固定的，因此需要一个代理来确保使用pod的应用不需要知晓pod的真实IP地址。当使用replication controller创建了多个pod的副本时，需要一个代理来为这些pod做负载均衡。  
service这个名称的含义似乎容易引起误解，proxy或者router更为贴切。

service主要由一个IP地址和一个label selector组成。  
在创建时，每个service被分配了一个独一无二的IP地址，该IP地址与service的生命周期相同，且不可更改。  
service也是k8s的 REST对象，客户端可以通过向APIServer发送一个http POST请求来创建一个service实例。

{ 
    	"kind":"Service",
    	"apiVersion":"v1",
    	"metadata":{ 
    		"name":"my-service",
    		"labels":{ 
    			"environment":"testing",
    		}		
    	},
    	"spec":{ 
    		"selector":{ 
    			"app":"MyApp"
    		},
    		"ports":[{ 
    			"protocol":"TCP",
    			"port":80,
    			"targetPort":9376
    		}]
    	}
    }

该service会将外部流量转发到所有label匹配\{“app”:“MyApp”\}的pod的9376TCP端口上。每个Service会由系统分配一个虚拟IP地址做为service的入口IP（Cluster IP），然后监听上述文件中的port指定的端口，当名为my-sercice的service对象被创建后，系统会随之创建一个名为my-service 的Endpoints对象，该对象保存了所有匹配的label selector后端pod的IP地址和端口。