80、k8s概念及组件介绍

一、k8s

kubernetes:k8s----希腊语，舵手，飞行员

1.1、k8s作用：

用于自动部署，扩展，管理容器化部署的应用程序。开源（半开源。）

k8s的底层语言是由go语言。

k8s理解成负责自动化运维管理多个容器化的应用的集群。

谷歌基于go语言开发的。

1.2、k8s的版本

1.18-1.2之间

常用的1.20-----docker

1.24-------container

1.3、k8s的使用场景：

1、docker部署了一个nginx，–cpu，-m一旦访问量增大，nginx有可能沾满了系统资源。

内存告警，cpu告警。

运维人员入场，要么对服务器扩容，要么就重新部署服务。对cpu和内存做限制，防止再一次占满整个服务器。

自动化运维管理：k8s

1、多节点部署，不再是单机部署

2、自动完成更新和部署

3、跨节点之间的通信问题

4、k8s有自我修复机制，使得整个容器集群开源再用户的期望状态下运行。

1.4、k8s的特点：

1、自我修复，在节点故障时，或者容器启动失败，节点故障时，会自动把该节点上的容器重新部署到其他节点。

容器启动失败时，启动失败，他会自动的重新启动容器，3次失败后，就认为服务不可用。

在容器启动时，也会检测机制（探针），检测容器是否正常。

确保集群内部的服务能够正常工作。

2、弹性伸缩，在一个容器（pod）占用机器的资源比较高时，k8s会自动增加pod的数量，在资源占用下降时，会自动释放pod的数量。以最小的成本运行服务。（重点）

3、自动发布（滚动发布模式，默认模式）和回滚

k8s在更新的时候，不是一次性的更新所有，而是更新一部分，然后在更新剩余的部分。如果有问题，可以随时回滚。

4、服务发现和负载均衡。

多个容器有一个统一的访问入口，内部地址和统一的对外地址。自动负载均衡所有管理的容器。无需考虑容器的ip地址

5、存储编排，支持外挂存储，内部挂载，内部存储卷，外部挂载，本地存储，也可以公有云，NFS,ceph都可以支持。

6、集中化配置和密钥管理：

k8s大的所有的配置可以加密的形式保存在集群信息中，提供集群的安全性。

7、任务的批量处理

二、核心组件（重点）

架构：主从架构，master----slave模式，所有操作、管理，运维都是在主节点完成。

从节点：node节点，工作节点，负载工作的节点。pod一般在从节点。

2.1、组件：

1、kuber-apiserver

1、kuber-apiserver：这个是整个集群的大脑。每个组件之间的资源请求和调度操作都是通过apiserver完成的，通过api接口发送到各个组件。

api接口：内部的组件和组件之间通信的接口，内部调用方法（代码）（程序与程序之间）

端口：应用和应用之间，客户端和服务端之间的通信。

所有的资源对象的增删改查和监听都是由api server来完成的，处理之后交给etcd进行存储。

2、ETCD

2、ETCD k8s内部的存储服务，分布式的键值存储系统。存储了

k8s集群的配置和用户设置，以及集群内部服务的信息。只有apiserver和etcd通信，读写权限。其他组件要想往ecd存储信息或者读取信息必须通过APlsever。

etcd分布式必须是奇数，1台 3台

3、kube-contronller-manager

3、kube-contronller-manager运行管理控制器

k8s集群当中吃力常规任务的后台的线程，是k8s集群当中所有资源对象自动化控制的中心。
在k8s集群当中，几个资源对应一个控制器。controller-manager就是来管理这些控制器的。

node controller节点控制器，节点出现故障时，发现和响应

replication controller：副本控制器，我们创建资源对象时，可以选择创建的个数（pod数量）。保证资源对象声明的副本数和创建的数量保持一致。

endpoints controller 端点控制器 service对应的pod。service来匹配对应的pod，监听pod的变化，端点就是暴露出来用于对外访问。

宿主机-----集群----pod----跳板service

resoercequota controller资源配额控制器

确保创建的资源对象不会超过设定系统资源量。

namespace controller：项目上进行区分，每个命名空间都是独立的。管理命名空间的生命周期（增删改查）

4、kuber-scheduler

4、kuber-scheduler：根据调度算法，为pod选择一个node节点。node节点的资源越富裕，负载越小的node节点部署pod的排名就越高。

node节点组件：

①、kubelet：主节点在node节点的监控器，与master节点通信。定时向apiserver报告服务在node节点上的运行情况，同时接收来自master的调整措施。

kubelet负责节点上pod的生命周期

master—通过kubelet对节点pod进行管理（增删改查）—通过apiserver保存到etcd中

master的指令传给kubelet，kubelet完成之后，传给apiserver，apiserver把node节点的更新信息保存到etcd

②、kube-proxy：在每个node节点上实现pod的网络代理。是service的具体载体。负责网络规划和四层负载均衡工作。

iptables和ipvs实现服务的映射和访问。

apiserver通过监控kube-proxy来完成对pod的更新和端点的维护。把变化的结果保存在etcd。

内部服务的负载均衡是四层代理，实现内部pod的负载均衡。

k8s的每个节点都由kube-proxy。

内部的IP地址：flanner calico这两个插件提供内部pod的ip地址。

③、docker

整个集群的最底层。分布式。

k8s的工作流程：

在这里插入图片描述

2.2、k8s的核心概念

2.2.1、pod

pod：k8s里面的最小单位，一个pod就是一个正在运行的进程。

pod的里面包含着容器，可以是一个容器，也可以是多个容器。一般情况下一个pod就部署一个容器。

部署在同一pod当中的容器，共享网络，存储和计算资源。给pod设置ip地址，cpu，挂载卷，资源共享，容器都使用pod的资源。

不同的pod之间只能通过集群分配的ip地址进行通信。

集群—pod----容器

2.2.2、label

label：标签，是k8s的特色管理方式，对资源对象进行分类。

通过标签把pod------service-----资源对象-----控制器，进行关联。

service：在集群当中，每个pod都会设定一个ip地址。可能会因为pod的消失。导致ip地址也消失。

service就是来解决这个问题的核心概念。service------相当于网关转发流量，到下一跳。

ingress：service用于集群内部访问。ingress是整个k8s的集群的接入层。整个集群的外部通信。

service是层负载均衡，只能是ip+端口

ingress是七层转发：

www.xy102.com:port------------->ingress----------->service------>pod

namespace:资源隔离的方式，逻辑上的隔离，项目越来越多，集群越来越大。通过命名空间把资源分配到各个命名空间，每个命名空间之间资源不共享，使用的是分配的资源。命令空间在集群当中是唯一的。名字不能重复。

default 默认命名空间，不做特殊声明，所有的资源都在默认空间。

kube-system 系统应用的命名空间。

查询特定的资源，一定要加上命名空间。

三、k8s架构安装部署（网络之前）

k8s架构

master 192.168.168.81
node01 192.168.168.82    docker kubeadm kubelet kubectl flannel
node02 192.168.168.83



#关闭防火墙
[root@k8s1 ~]# systemctl stop firewalld
[root@k8s1 ~]# setenforce 0
[root@k8s1 ~]# iptables -F && iptables -t nat -F && iptables -t mangle -F && iptables -X  ##清空防护墙策略
##永久关闭交换分区
[root@k8s1 ~]# swapoff -a
[root@k8s1 ~]# sed -ri 's/.*swap.*/#&/' /etc/fstab 
[root@k8s1 ~]# for i in $(ls /usr/lib/modules/$(uname -r)/kernel/net/netfilter/ipvs|grep -o "^[^.]*");do echo $i; /sbin/modinfo -F filename $i >/dev/null 2>&1 && /sbin/modprobe $i;done
[root@k8s1 ~]# date

#根据规划设置主机名
--------------单独操作------------
[root@k8s1 ~]# hostnamectl set-hostname master01
[root@k8s2 ~]# hostnamectl set-hostname node01
[root@k8s3 ~]# hostnamectl set-hostname node02
------------------------------------------------
[root@k8s1 ~]# su

[root@master01 ~]# vim /etc/hosts   ##开启主机名和ip地址映射

192.168.168.81 master01
192.168.168.82 node01
192.168.168.83 node02

#使用多行重定向调整内核参数，前2行为开启网桥模式后2行为关闭ipv6协议和开启路由转发
[root@master01 ~]# cat > /etc/sysctl.d/kubernetes.conf << EOF
> #开启网桥模式，可将网桥的流量传递给iptables链
> net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables=1
> net.bridge.bridge-nf-call-iptables=1
> #关闭ipv6协议
> net.ipv6.conf.all.disable_ipv6=1
> net.ipv4.ip_forward=1
> EOF

#加载内核使得配置内核参数生效
[root@master01 ~]# sysctl --system


#所有节点部署docker引擎
[root@master01 ~]# yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2 


#添加Docker官方源，并将它设置为docker-ce.repo文件
[root@master01 ~]# yum-config-manager --add-repo https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo 



#yum安装docker-ce和docker客户端以及容器io
[root@master01 ~]# yum install -y docker-ce-24.0.1 docker-ce-cli-24.0.1 containerd.io


[root@master01 ~]# mkdir /etc/docker/
cat > /etc/docker/daemon.json <<EOF
{
  "registry-mirrors": ["https://hub.littlediary.cn/"],
  "exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"],
  "log-driver": "json-file",
  "log-opts": {
    "max-size": "100m"
  }
}
EOF
-------------------------第二个源-----------------
[root@master01 ~]# vim /etc/docker/daemon.json 
{
  "registry-mirrors": [
                "https://hub-mirror.c.163.com",
                "https://docker.m.daocloud.io",
                "https://ghcr.io",
                "https://mirror.baidubce.com",
                "https://docker.nju.edu.cn"
   ],
  "exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"],
  "log-driver": "json-file",
  "log-opts": {
    "max-size": "100m"
  }
}


[root@master01 ~]# systemctl daemon-reload
[root@master01 ~]# systemctl restart docker
[root@master01 ~]# systemctl enable docker
------------------可试试---------------


[root@master01 ~]# systemctl daemon-reload
[root@master01 ~]# systemctl restart docker
[root@master01 ~]# systemctl enable docker


[root@master01 ~]# docker pull nginx


[root@master01 ~]# docker info | grep "Cgroup Driver"
 Cgroup Driver: systemd


------------------定义源-------------
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
---------------------------------------
yum install -y kubelet-1.20.15 kubeadm-1.20.15 kubectl-1.20.15


[root@master01 ~]# systemctl enable kubelet
##所有的组件都是以pod的预先的，必须要设置开机自启

[root@master01 ~]# kubeadm config images list --kubernetes-version 1.20.15

pause：镜像，特殊容器，这个容器的作用就是保持pod当中其他容器的运行。
创建pod，首先拉取镜像，pod当中的会有一个pause，pause会在每个pod当中创建一个网络命名空。
pod的生命周期结束，pause也随之一块退出，释放该pod的网络命名空间。

pod--------镜像----------容器nginx
pause nginx---->10.244.0.10给pod分配IP地址
coredns：域名解析



取消同步操作


------master01操作-------
[root@master01 ~]# kubeadm init \
--apiserver-advertise-address=192.168.168.81 \
--image-repository registry.aliyuncs.com/google_containers \
--kubernetes-version=v1.20.15 \
--service-cidr=10.96.0.0/16 \
--pod-network-cidr=10.244.0.0/16 \
--token-ttl=0
------------------------以下解释---------------------
--apiserver-advertise-address=192.168.168.81 \内部通信的ip地址，指向的主，也可以用0.0.0.0表示任意主机
--image-repository registry.aliyuncs.com/google_containers \##指定镜像的仓库---》k8s组件的仓库地址

--kubernetes-version=v1.20.15 \ ##k8s的版本
--service-cidr=10.96.0.0/16 \  ##service的网段
--pod-network-cidr=10.244.0.0/16 \  ##pod分配的网段，10.244.0.0/16 flannel的默认网段。calico：192.168.0.0/16
--token-ttl=0  ##token永不过期，内部使用，不加的话，默认是一天
------------------复制到node节点上-------------
kubeadm join 192.168.168.81:6443 --token abkwa8.j2i4940m256tldrf \
    --discovery-token-ca-cert-hash sha256:16a1e3ee10f8514a27089f4a3f810e26f0abe3ced94029c43d7662ded46fe3bc
-------------------------token验证-----------------


kubeadm token create --print-join-command  ##重新生成token验证


[root@node01 ~]# kubectl get nodes
The connection to the server localhost:8080 was refused - did you specify the right host or port?
##网络没有安装