k8s基本概念及入门案例

1. Kubernetes介绍

基本概念和术语

- Node

Node(节点)，是k8s集群中相对于master而言的工作主机（物理机或虚拟机），在每个Node上运行用于启动和管理pod的服务（kubelet），并能够被maste管理。

在Node上运行的服务进程有kubelet，kube-proxy，docker daemon。

- Pod

Pod是Kubernetes的基本操作单元，把相关的一个或多个容器构成一个Pod，通常Pod里的容器运行相同的应用。Pod包含的容器运行在同一个Node(Host)上，看作一个统一管理单元，共享相同的volumes和network namespace/IP和Port空间。

- Replication Controller

Replication Controller确保任何时候Kubernetes集群中有指定数量的pod副本(replicas)在运行，如果少于指定数量的pod副本(replicas)，Replication Controller会启动新的Container，反之会杀死多余的以保证数量不变。

Replication Controller使用预先定义的pod模板创建pods，一旦创建成功，pod 模板和创建的pods没有任何关联，可以修改pod 模板而不会对已创建pods有任何影响，也可以直接更新通过Replication Controller创建的pods。对于利用pod 模板创建的pods，Replication Controller根据label selector来关联，通过修改pods的label可以删除对应的pods。

在运行时可以通过修改RC的副本数量，来实现Pod的动态缩放，k8s提供了kubectl scale命令一键完成

kubectl scale rc redis-slave --relicas=3

scaled

注意：删除RC并不会影响通过该RC创建的Pod，为了删除所有Pod，可以设置replicas为0，然后更新 RC, 另外，客户端工具kubectl 提供了stop 和delete命令来完成一次性删除RC和RC控制的Pod。

- Service

Service也是Kubernetes的基本操作单元，是真实应用服务的抽象，每一个服务后面都有很多对应的容器来支持和服务selector决定服务请求传递给后端提供服务的容器，对外表现为一个单一访问接口，外部不需要了解后端如何运行，这给扩展或维护后端带来很大的好处。

一个service可以看作一组提供相同服务的Pod 的对外接口。sevice作用于哪些Pod是通过Label Selector来定义的。

- Label

Label是用于区分Pod、Service、Replication Controller的key/value键值对，Pod、Service、 Replication Controller可以有多个label，但是每个label的key只能对应一个value。Labels是Service和Replication Controller运行的基础，为了将访问Service的请求转发给后端提供服务的多个容器，正是通过标识容器的labels来选择正确的容器。同样，Replication Controller也使用labels来管理通过pod 模板创建的一组容器，这样Replication Controller可以更加容易，方便地管理多个容器，无论有多少容器。

- Volume

存储卷的pod中能够被多个容器访问的共享目录。其与Pod的生命周期相同，与容器的生命周期无关。

k8s支持多种类型的volume，并且一个pod可以同时使用任意多个volume。

- Namespace

命名空间，用来组织k8s的各种对象，可以实现对用户的分组和管理，对不同的租户（pod rc service）还可以进行单独的资源配额设置和管理。

等。

Kubernets属于主从的分布式集群架构，包含Master和Node：

1. Master作为控制节点，调度管理整个系统，包含以下组件：

- etcd 是高可用的key/value存储系统，用于持久化存储集群中所有资源对象，

- API Server作为kubernetes系统的入口，封装了核心对象的增删改查操作，以REST Ful接口方式提供给外部客户和内部组件调用。它维护的REST对象将持久化到etcd(一个分布式强一致性的key/value存储)。

- Scheduler：负责集群的资源调度，负载pod在集群节点中的调度分配，新建的pod分配机器。这部分工作分出来变成一个组件，意味着可以很方便地替换成其他的调度器。

- Controller Manager：负责执行各种控制器，目前有两类：

（1）Endpoint Controller：定期关联service和pod(关联信息由endpoint对象维护)，保证service到pod的映射总是最新的。

（2）Replication Controller：定期关联replicationController和pod，保证replicationController定义的复制数量与实际运行pod的数量总是一致的。

2，Node是运行节点，运行业务容器，包含以下组件：

- Kubelet：责管控docker容器，如启动/停止、监控运行状态等。它会定期从etcd获取分配到本机的pod，并根据pod信息启动或停止相应的容器。同时，它也会接收apiserver的HTTP请求，汇报pod的运行状态。

- Kube Proxy：负责为pod提供代理。它会定期从etcd获取所有的service，并根据service信息创建代理。当某个客户pod要访问其他pod时，访问请求会经过本机proxy做转发。

- Kubernets使用Etcd作为存储和通信中间件，实现Master和Node的一致性，这是目前比较常见的做法，典型的SOA架构，解耦Master和Node。

Kubernetes里各个服务（组件）的作用以及它们之间的交互关系。

QQ截图20170417132455.png

k8s 入门案例：搭建 Hello World 网页。

参考yaml。

https://segmentfault.com/a/1190000004861499

环境：centos7 ，

案例：搭建 Hello World 网页。

1，关闭防火墙

systemctl disable firewalld

systemctl stop firewalld

2，安装ectd和kubernetes，会自动安装docker

yum install -y etcd kubernetes

修改配置文件

修改daocker

vi /etc/sysconfig/docker

OPTIONS='--selinux-enabled=false --insecure-registry gcr.io'

修改kuberbetets apiservice

vi /etc/kubernetes/apiserver

把KUBE_ADMISSION_CONTROL="--admission-control=……参数中的ServiceAccount 删除。

3，按顺序启动所有服务。

systemctl start etcd

systemctl start docker

systemctl start kube-apiserver

systemctl start kube-controller-manager

systemctl start kube-scheduler

systemctl start kubelet

systemctl start kube-proxy

至此，一个单机版的k8s集群环境就安装启动了。

4，下载镜像

需要下载3个镜像，redis-master , guestbook-redis-slave, guestbook-php-frontend,

docker pull kubeguide/redis-master

docker pull kubeguide/guestbook-rediis-slave

docker pull kubeguide/guestbook-php-frontend

此图采用k8s部署架构，master 与 node的服务处于同一个虚拟机，通过创建 redis-master服务，redis-slave服务，和php-frontend服务（php前端），完成这个例子。

5，创建redis-master Pod 和服务。

方法：先定义RC来创建Pod，然后定义与之相关联的Service。

（1）首先为 redis-master 服务创建一个名为redis-master的RC定义文件：

vi redis-master-controller.yaml

内容如下

apiVersion: v1

kind: ReplicationController

metadata:

spec:

replicas: 1

selector:

template:

metadata:

labels:

spec:

containers:

- name: redis-master

image: kubeguide/redis-master

ports:

- containerPort: 6379

解析：

kind: ReplicationController ##表示这是一个RC ，

spec:

replicas: 1

selector: ## slaector是RC的Pod选择器，即监视和管理拥有这些标签（Lable）的Pod实例，确保当前集群上始终有且仅有replicas个Pod实例在运行，这里设置为 replicas: 1 ，表示只能运行1个（名为redis-master 的）Pod实例，当集群中运行的Pod实例小于replicas时，RC会根据 spec: 下 template: 段定义的Pod模版来生成一个新的Pod实例，lables属性指定了该Pod的标签，注意：这里的lables必须匹配RC的 spec:selector:

基本概念：

http://www.mamicode.com/info-detail-590007.html

pod

- 基本部署单元，可以进行创建，调度，管理，删除等

- 包含一个或者多个docker container，基于数据卷进行数据共享

- 用于推动相同功能集合的程序集中部署

- 示例：web站点三个组件（前端、后端、数据库）运行在各自的容器中，可以创建包含三个container的pod

Replication controllers

- pod生命周期控制器

- 负责pod的动态扩容，缩容，保证pod的数量符合预期

label

- key/value 键值对（基于etcd）

- 用于存储pod的tag标签，用于关联service和pod，replication controller和pod的关系

- 提供laber selector供外部调用，获取索引对应的value

参考资料：

http://blog.csdn.net/yjk13703623757/article/details/53746273

http://cizixs.com/2016/10/25/kubernetes-intro-kubelet

创建好redis-master-controller.yaml后，在master节点执行命令：kubectl create -f <config_file>,

将它发布到k8s集群中，就完成了redis-master的创建过程，

kubectl create -f redis-master-controller.yaml

提示： replicationcontrollers "redis-master" created 表示创建成功。

查看：

# kubectl get rc

NAME DESIRED CURRENT READY AGE

redis-master 1 1 1 2m

kubectl get pods，来查看当前系统中的Pod信息，redis-master-03fv1 这是kubernetes根据redis-master这个RC的定义自动创建的Pod，Runing,表示在运行。

# kubectl get pods

NAME READY STATUS RESTARTS AGE

redis-master-03fv1 1/1 Running 0 3m

（2）接下来创建一个与之关联的Service（服务）—— redis-master的定义文件，文件名为

vi redis-master-service.yaml

内容如下：

apiVersion: v1

kind: Service

metadata:

labels:

spec:

ports:

- port: 6379

targetPort: 6379

selector:

解析：

metadata.name 是Service的服务名（ServiceName），spec.selector确定了哪些Pod对应到本服务，这里的定义表明拥有redis-master标签的Pod属于redis-master服务。另外，ports部分中的targetPort属性用来确定提供该服务的容器所暴露（EXPOSE）的端口号，即具体的服务进程在容器内的targetPort上提供服务，而port属性则定义了Service的虚端口。

在pod启动后，系统会根据service的定义创建出与pod对应的Endpoint，以建立起service与后端pod的对应关系，。

查看 pod的 ip+port

kubectl get endpoints

NAME ENDPOINTS AGE

frontend 192.168.1.128:80,192.168.1.129:80,192.168.1.130:80 2d

kubernetes 192.168.1.183:6443 4d

redis-master 192.168.1.131:6379 3d

redis-slave 192.168.1.132:6379,192.168.1.133:6379 3d

pod的ip是Docker Daemon 根据docker0网桥的ip地址进行分配的，

运行Kubectl ，创建service。

[root@localhost ~]# kubectl create -f redis-master-service.yaml

service "redis-master" created

[root@localhost ~]# kubectl get service

NAME CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE

kubernetes 10.254.0.1 <none> 443/TCP 23h

redis-master 10.254.82.44 <none> 6379/TCP 40s

此时，redis-master服务，被分配了一个值为10.254.208.57的ip地址（虚拟ip），随后，kubeenetes集群中其他新创建的Pod就可以通过这个虚拟IP地址+端口 6379来访问他了。（kubernetes 使用了linux的环境变量，在每个Pod的容器里奋都增加了一组Service相关的环境变量，用来记录从服务名到虚拟IP地址的映射关系。）

（3），创建redis-slave-Pod和服务。

将会启动redis-slave服务的两个副本，每个副本上的Redis进程都与redis-master所对应的redis进程进行数据同步，3个Redis实例组成一个具备读写分离功能的Redis 集群。留言板PHP程序通过redis-slave服务来获取已保存的留言数据。

创建一个名为 redis-slave-controller.yaml的RC文件，

内容如下：

apiVersion: v1kind: ReplicationControllermetadata: name: redis-slavespec: replicas: 2 selector: name: redis-slave template: metadata: name: redis-slave labels: name: redis-slave spec: containers: - name: redis-slave image: kubeguide/guestbook-redis-slave env: - name: GET_HOSTS_FROM value: env ports: - containerPort: 6379

运行kubectl create命令

[root@localhost ~]# kubectl create -f redis-slave-controller.yaml

replicationcontroller "redis-slave" created

[root@localhost ~]# kubectl get rc

NAME DESIRED CURRENT READY AGE

redis-master 1 1 1 16h

redis-slave 2 2 2 1m

[root@localhost ~]# kubectl get pods

NAME READY STATUS RESTARTS AGE

redis-master-03fv1 1/1 Running 0 16h

redis-slave-0wfnk 1/1 Running 0 1m

redis-slave-w8t4z 1/1 Running 0 1m

此时运行了两个redis-slave Pod

为了实现Redis集群的主从数据同步，redis-slave需要知道redis-master的地址，所以在redis-slave镜像的启动命令 /run.sh中，可以输入下面内容:

redis-server --slaveof ${REDIS_MASTER_SERVICE_HOST} 6379

创建redis-slave服务，

vi redis-slave-service.yaml

apiVersion: v1

kind: Service

metadata:

labels:

spec:

ports:

- port: 6379

selector:

运行：

[root@localhost ~]# kubectl create -f redis-slave-service.yaml

service "redis-slave" created

[root@localhost ~]# kubectl get service

NAME CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE

kubernetes 10.254.0.1 <none> 443/TCP 10m

redis-master 10.254.64.116 <none> 6379/TCP 2m

redis-slave 10.254.135.254 <none> 6379/TCP 33s

(4)，创建frontend Pod 和服务

先定义frontened的RC配置文件，

vi frontend-controller.yaml

apiVersion: v1kind: ReplicationControllermetadata: name: frontend labels: name: frontendspec: replicas: 3 selector: name: frontend template: metadata: labels: name: frontend spec: containers: - name: frontend image: kubeguide/guestbook-php-frontend env: - name: GET_HOSTS_FROM value: env ports: - containerPort: 80

kubectl create -f frontend-controller.yaml

replicationcontroller "frontend" created

[root@localhost ~]# kubectl get rc

NAME DESIRED CURRENT READY AGE

frontend 3 3 0 11s

redis-master 1 1 1 16h

redis-slave 2 2 2 49m

[root@localhost ~]# kubectl get pods

NAME READY STATUS RESTARTS AGE

frontend-fs42h 1/1 Running 0 1m

frontend-mhxjr 1/1 Running 0 1m

frontend-r6p75 1/1 Running 0 1m

redis-master-03fv1 1/1 Running 0 16h

redis-slave-0wfnk 1/1 Running 0 50m

redis-slave-w8t4z 1/1 Running 0 50m

最后创建frontend Service ，主要目的是使用Service的NodePort给kubernetes集群中Service映射一个外网可以访问的端口，这样一来，外部就可以通过 NodeIP+NodePort的方式访问集群中的服务了。

vi frontend-service.yaml

内容如下：

apiVersion: v1kind: Servicemetadata: name: frontend labels: name: frontendspec: type: NodePort ports: - port: 80 nodePort: 30001 selector:

关键点是设置type=N0dePort 并指定一个NodePort的值，表示使用NODE上的物理机端口提供对外访问的能力。

soec.port.NodePort的端口号定义范围有限制，默认为是30000~32767 ，其他则失效。

创建service

[root@localhost ~]# kubectl create -f frontend-service.yaml

service "frontend" created

[root@localhost ~]# kubectl get service

NAME CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE

frontend 10.254.124.248 <nodes> 80:30001/TCP 28s

kubernetes 10.254.0.1 <none> 443/TCP 1d

redis-master 10.254.82.44 <none> 6379/TCP 1h

redis-slave 10.254.157.219 <none> 6379/TCP 18m

[root@localhost ~]# kubectl get pods

NAME READY STATUS RESTARTS AGE

frontend-fs42h 1/1 Running 2 5h

frontend-mhxjr 1/1 Running 2 5h

frontend-r6p75 1/1 Running 2 5h

redis-master-03fv1 1/1 Running 2 21h

redis-slave-0wfnk 1/1 Running 2 5h

redis-slave-w8t4z 1/1 Running 2 5h

此时所有的pod都处于 Runing状态，表示成功创建成功。

6，浏览器访问网页

ip:30001

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