K8S学习笔记

• 一、Kubernetes
• • 1.1、K8S功能
  • 1.2、K8S架构组件
  • • 1.2.1、架构细节
  • 1.3、K8S核心概念
  • • 1.3.1、Pod
    • 1.3.2、Volume
    • 1.3.3、Controller
    • 1.3.4、Deployment
    • 1.3.5、Service
    • 1.3.6、Label
    • 1.3.7、Namespace
    • 1.3.8、API
• 二、搭建K8S
• • 2.1、K8S搭建规划
  • • 2.1.1、单master集群
    • 2.1.2、多master集群
  • 2.2、kubeadm方式安装
  • • 2.2.1、系统初始化
    • 2.2.2、安装K8S
    • • 2.2.2.1、安装 Docker
      • 2.2.2.2、安装 kubeadm，kubelet 和 kubectl
      • 2.2.2.2、部署 Kubernetes Mast
      • 2.2.2.3、安装 Pod 网络插件（CNI）
      • 2.2.2.4、测试 kubernetes

一、Kubernetes

kubernetes，简称K8s，是用8 代替8 个字符“ubernete”而成的缩写。是一个开源的，用于管理云平台中多个主机上的容器化的应用，Kubernetes 的目标是让部署容器化的应用简单并且高效（powerful）,Kubernetes 提供了应用部署，规划，更新，维护的一种机制。

Kubernetes 积累了作为Google 生产环境运行工作负载15 年的经验，并吸收了来自于社区的最佳想法和实践。

1.1、K8S功能

1. 自动装箱：基于容器对应用运行环境的资源配置要求自动部署应用容器
2. 自我修复(自愈能力)：
   当容器失败时，会对容器进行重启
   当所部署的Node节点有问题时，会对容器进行重新部署和重新调度
   当容器未通过监控检查时，会关闭此容器直到容器正常运行时，才会对外提供服务
   如果某个服务器上的应用不响应了，Kubernetes会自动在其它的地方创建一个
3. 水平扩展：通过简单的命令、用户UI 界面或基于CPU 等资源使用情况，对应用容器进行规模扩大或规模剪裁
   当我们有大量的请求来临时，我们可以增加副本数量，从而达到水平扩展的效果
4. 服务发现：用户不需使用额外的服务发现机制，就能够基于Kubernetes 自身能力实现服务发现和负载均衡
   对外提供统一的入口，让它来做节点的调度和负载均衡， 相当于微服务里面的网关
5. 滚动更新:可以根据应用的变化，对应用容器运行的应用，进行一次性或批量式更新
   添加应用的时候，不是加进去就马上可以进行使用，而是需要判断这个添加进去的应用是否能够正常使用
6. 版本回退:可以根据应用部署情况，对应用容器运行的应用，进行历史版本即时回退
7. 密钥和配置管理:在不需要重新构建镜像的情况下，可以部署和更新密钥和应用配置，类似热部署
8. 存储编排:自动实现存储系统挂载及应用，特别对有状态应用实现数据持久化非常重要
   存储系统可以来自于本地目录、网络存储(NFS、Gluster、Ceph 等)、公共云存储服务
9. 批处理:提供一次性任务，定时任务；满足批量数据处理和分析的场景

1.2、K8S架构组件

1.2.1、架构细节

K8S架构主要包含两部分：Master（主控节点）和 node（工作节点）
K8S集群控制节点，对集群进行调度管理，接受集群外用户去集群操作请求；

master：主控节点

• API Server：集群统一入口，以restful风格进行操作，同时交给etcd存储
  • 提供认证、授权、访问控制、API注册和发现等机制
• scheduler：节点的调度，选择node节点应用部署
• controller-manager：处理集群中常规后台任务，一个资源对应一个控制器
• etcd：存储系统，用于保存集群中的相关数据

Work node：工作节点

• Kubelet：master派到node节点代表，管理本机容器

  • 一个集群中每个节点上运行的代理，它保证容器都运行在Pod中
  • 负责维护容器的生命周期，同时也负责Volume(CSI) 和 网络(CNI)的管理

• kube-proxy：提供网络代理，负载均衡等操作

• 容器运行环境【Container Runtime】

  • 容器运行环境是负责运行容器的软件
  • Kubernetes支持多个容器运行环境：Docker、containerd、cri-o、rktlet以及任何实现Kubernetes CRI (容器运行环境接口) 的软件。

• fluentd：是一个守护进程，它有助于提升 集群层面日志

1.3、K8S核心概念

1.3.1、Pod

• Pod是K8s中最小的单元
• 一组容器的集合
• 共享网络【一个Pod中的所有容器共享同一网络】
• 生命周期是短暂的（服务器重启后，就找不到了）

1.3.2、Volume

• 声明在Pod容器中可访问的文件目录
• 可以被挂载到Pod中一个或多个容器指定路径下
• 支持多种后端存储抽象【本地存储、分布式存储、云存储】

1.3.3、Controller

• 确保预期的pod副本数量【ReplicaSet】
• 无状态应用部署【Deployment】
  • 无状态就是指，不需要依赖于网络或者ip
• 有状态应用部署【StatefulSet】
  • 有状态需要特定的条件
• 确保所有的node运行同一个pod 【DaemonSet】
• 一次性任务和定时任务【Job和CronJob】

1.3.4、Deployment

• 定义一组Pod副本数目，版本等
• 通过控制器【Controller】维持Pod数目【自动回复失败的Pod】
• 通过控制器以指定的策略控制版本【滚动升级、回滚等】

1.3.5、Service

• 定义一组pod的访问规则
• Pod的负载均衡，提供一个或多个Pod的稳定访问地址
• 支持多种方式【ClusterIP、NodePort、LoadBalancer】

1.3.6、Label

label：标签，用于对象资源查询，筛选

1.3.7、Namespace

命名空间，逻辑隔离

• 一个集群内部的逻辑隔离机制【鉴权、资源】
• 每个资源都属于一个namespace
• 同一个namespace所有资源不能重复
• 不同namespace可以资源名重复

1.3.8、API

我们通过Kubernetes的API来操作整个集群

同时我们可以通过 kubectl 、ui、curl 最终发送 http + json/yaml 方式的请求给API Server，然后控制整个K8S集群，K8S中所有的资源对象都可以采用 yaml 或 json 格式的文件定义或描述

如下：使用yaml部署一个nginx的pod

二、搭建K8S

2.1、K8S搭建规划

2.1.1、单master集群

2.1.2、多master集群

2.2、kubeadm方式安装

2.2.1、系统初始化

关闭防火墙：

systemctl stop firewalld #临时
systemctl disable firewalld # 永久

关闭 selinux

sed -i 's/SELINUX=enforcing/\SELINUX=disabled/' /etc/selinux/config # 永久【重启生效】
setenforce 0 # 临时

关闭 swap：

swapoff -a  # 临时
sed -ri 's/.*swap.*/#&/' /etc/fstab # 永久【重启生效】

在== master ==添加 hosts：

cat >> /etc/hosts << EOF
192.168.60.151 k8smaster
192.168.60.152 k8snode1
192.168.60.153 k8snode2
EOF

将桥接的 IPv4 流量传递到 iptables 的链：

cat > /etc/sysctl.d/k8s.conf << EOF
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
EOFsysctl --system   # 生效

时间同步：

yum install ntpdate -y
ntpdate time.windows.com

2.2.2、安装K8S

2.2.2.1、安装 Docker

所有节点安装

Kubernetes 默认 CRI（容器运行时）为 Docker，因此先安装 Docker

#阿里云的yum源
cat >/etc/yum.repos.d/docker.repo<

cat >> /etc/docker/daemon.json << EOF
{"registry-mirrors": ["https://b9pmyelo.mirror.aliyuncs.com"]
}
EOF

# 配置 k8s 的 yum 源【阿里云】
cat > /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo << EOF
[kubernetes]
name=Kubernetes
baseurl=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64
enabled=1
gpgcheck=0
repo_gpgcheck=0
gpgkey=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/yum-key.gpg https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/rpm-package-key.gpg
EOF# 安装 kubelet、kubeadm、kubectl，同时指定版本
yum install -y kubelet-1.18.0 kubeadm-1.18.0 kubectl-1.18.0
# 设置开机自启【这里暂时先不启动 kubelet】
systemctl enable kubelet

kubeadm init --apiserver-advertise-address=192.168.3.34 --image-repository registry.aliyuncs.com/google_containers --kubernetes-version v1.18.0 --service-cidr=10.96.0.0/12  --pod-network-cidr=10.244.0.0/16

kubeadm join 192.168.3.34:6443 --token jt1gaq.tvjxyy6bdbr70r95 \--discovery-token-ca-cert-hash sha256:68e7c5f64b6e15efe25421a17af0057d013e1f40f55138cb637552449e378be9 #默认 token 有效期为 24 小时，当过期之后，该 token 就不可用了。这时就需要重新创建 token，操作如下：

mkdir -p $HOME/.kube
sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config

kubectl get node

# 下载网络插件配置
wget https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml
# 添加
kubectl apply -f kube-flannel.yml
# 等一会！
# ......
# 查看状态 【kube-system 是 k8s 中的最小单元】
kubectl get pods -n kube-system

kubectl create deployment nginx --image=nginx

#暴露端口
kubectl expose deployment nginx --port=80 --type=NodePort
# 查看一下对外的端口
kubectl get pod,svc