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云原生_kubernetes(k8s)介绍

Happy编程 2023-04-28 原文

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:

1、物理机部署:互联网早期,会直接将应用程序部署在物理机上

优点:简单,不需要其它技术的参与

缺点:不能为应用程序定义资源使用边界,很难合理地分配计算资源,而且程序之间容易产生影响

2、虚拟化部署:可以在一台物理机上运行多个虚拟机,每个虚拟机都是独立的一个环境

优点:程序环境不会相互产生影响,提供了一定程度的安全性

缺点:增加了操作系统,浪费了部分资源

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

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。

​          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

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。

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

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

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

kubectl run nginx-pod --image=nginx:1.17.1 --port=80

命令式对象配置:通过命令配置和配置文件去操作kubernetes资源

kubectl create/patch -f nginx-pod.yaml

声明式对象配置:通过apply命令和配置文件去操作kubernetes资源

kubectl apply -f nginx-pod.yaml

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:

kubectl [command] [type] [name] [flags]

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

查看所有pod

kubectl get pod

查看某个pod

kubectl get pod pod_name

查看某个pod,yaml格式展示结果

kubectl get pod pod_name -o yaml

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:

kubectl api-resources

经常使用的资源有下面这些:

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

kubectl --help

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:

apiVersion: v1

kind: Namespace

metadata:

  name: dev

---

apiVersion: v1

kind: Pod

metadata:

  name: nginxpod

  namespace: dev

spec:

  containers:

  - name: nginx-containers

    image: nginx:1.17.1

2)执行create命令,创建资源:

[root@master ~]# kubectl create -f nginxpod.yaml

namespace/dev created

pod/nginxpod created

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:

[root@master ~]#  kubectl get -f nginxpod.yaml

NAME            STATUS   AGE

namespace/dev   Active   18s

NAME            READY   STATUS    RESTARTS   AGE

pod/nginxpod    1/1     Running   0          17s

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:

[root@master ~]# kubectl delete -f nginxpod.yaml

namespace "dev" deleted

pod "nginxpod" deleted

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。

首先执行一次kubectl apply -f yaml文件,发现创建了资源

[root@master ~]#  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 ~]#  kubectl apply -f nginxpod.yaml

namespace/dev unchanged

pod/nginxpod unchanged

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:

scp  -r  HOME/.kube   node1: HOME/

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

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