K8s快速入门

1 介绍

google开源的容器化管理工具
机器数量十几台、上百台时，就可以考虑使用k8s
高可用、自动容灾恢复、灰度更新、一键回滚历史版本、方便伸缩扩展等

k8s集群架构：

通常：一主多从

master：主节点，控制平台，不需要很高性能，不跑任务，通常一个就行了，也可以开多个主节点来提高集群可用度。
worker：工作节点，可以是虚拟机或物理计算机，任务都在这里跑，机器性能需要好点；通常都有很多个，可以不断加机器扩大集群；每个工作节点由主节点管理

在这里插入图片描述
k8s中重要概念：

豆荚，K8S 调度、管理的最小单位，一个 Pod 可以包含一个或多个容器，每个 Pod 有自己的虚拟IP。一个工作节点可以有多个 pod，主节点会考量负载自动调度 pod 到哪个节点运行。

k8s组件

kube-apiserver: API服务器，公开了k8s API
etcd：键值数据库（类比redis），保存所有集群的数据
kube-scheduler：调用Pod到哪个节点运行
kube-controller：集群控制器
cloud-controller：与云服务商交互

在这里插入图片描述

2 安装k8s集群

k8s-集群搭建的三种方式，目前主流的搭建k8s集群的方式有kubeadm、minikube，二进制包。

kubeadm

是一个工具，用于快速搭建kubernetes集群，目前应该是比较方便和推荐的，简单易用
kubeadm是Kubernetes 1.4开始新增的特性
kubeadm init 以及 kubeadm join 这两个命令可以快速创建 kubernetes 集群

minikube

一般用于本地开发、测试和学习，不能用于生产环境
是一个工具，minikube快速搭建一个运行在本地的单节点的Kubernetes

二进制包

在官网下载相关的组件的二进制包，上面的两个是工具，可以快速搭建集群，也就是相当于用程序脚本帮我们装好了集群，前两者属于自动部署，简化部署操作，自动部署屏蔽了很多细节，使得对各个模块感知很少，遇到问题很难排查，如果手动安装，对kubernetes理解也会更全面。
目前生产环境的主流搭建方式，已在生产环境验证，kubeadm也可以搭建生产环境

注意：本教程以minikube为主

2.1 通过minikube

①前期准备

minikube 是一个本地k8s，聚焦于快捷构建k8s学习与开发环境，在有虚拟化的环境运行 minikube start即可运行。

注意：需要先有docker环境
如果没有docker环境的，参考：https://editor.csdn.net/md/?articleId=127816970
注意：CPU至少要两颗

②安装minikube

# 1. 下载minikuke包
curl -Lo minikube https://kubernetes.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/minikube/releases/v1.18.1/minikube-linux-amd64 && chmod +x minikube && sudo mv minikube /usr/local/bin/

# 2. 添加镜像
sudo cat <<EOF > /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo
[kubernetes]
name=Kubernetes
baseurl=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64/
enabled=1
gpgcheck=1
repo_gpgcheck=1
gpgkey=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/yum-key.gpg https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/rpm-package-key.gpg
EOF

# 3. 安装kubectl
sudo yum install -y kubectl

# 4. 初始化minikube
minikube start --driver=docker

# 如果报错The "docker" driver should not be used with root privileges.
# 则执行如下命令
minikube start --force --driver=docker

bug:

执行命令：rm -f /var/run/yum.pid，如果害怕强制停止引发错误的话，可以等待一会儿，过一会儿，错误会自动解决

如果是使用vmware的话，报错：centos7开机无法进入图形界面，出现sda assuming drive cache write through报错信息，

解决方案：

修改 /etc/modprobe.d/dccp-blacklist.conf 内容，加入 blacklist intel_rapl
vim /etc/modprobe.d/dccp-blacklist.conf
blacklist intel_rapl

如果报错X Exiting due to K8S_INSTALL_FAILED: updating control plane: downloading binaries: downloading kube…

解决方案：

# 1. 删除docker中的minikube
minikube delete
# 2. 重新下载并启动[如果是root账户则执行下面命令时，添加上 --force, 反之则删除]
minikube start --force --kubernetes-version=v1.23.8 --image-mirror-country='cn' --image-repository='registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers'

最后结果：
在这里插入图片描述

③配置kubectl

我们上面已经安装了minikube，因此有两个选择：有kubectl 来替代minikube kubectl --或者直接安装kubectl
用kubectl来替代minikube kubectl --，–不能省略

方法一：设置alias

# 1. 添加临时alias【或者修改配置文件设置永久的】
alias kubectl="minikube kubectl --"
# 或者设置永久的alias
# echo "alias kubectl=minikube kubectl --" >> ~/.bashrc
# source ~/.bashrc

查看所有pod：kubectl get pod -A 等价于minikube kubectl – get pods -A

方法二：安装kubectl

#2. 直接安装kubectl
# 修改镜像地址
sudo cat <<EOF > /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo
[kubernetes]
name=Kubernetes
baseurl=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64/
enabled=1
gpgcheck=1
repo_gpgcheck=1
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kubectl
sudo yum install -y kubectl

完成之后执行命令查看所有pod：

kubectl get pod -A

结果：
在这里插入图片描述

2.2 裸机搭建

主节点需要组件：

docker(也可以是其他容器运行时，如：Mesos等)
kubectl集群命令行交互工具
kubeadm集群初始化工具

工作节点需要组件：

docker(或其他容器运行时)
kubelet管理Pod和容器，确保他们健康稳定运行
kube-proxy网络代理，负责网络相关工作

①购买云服务器

腾讯云 TKE（控制台搜索容器）
登录阿里云控制台 - 产品搜索 Kubernetes

购买好3台云服务器【cpu至少2核，内存最好2G以上】
根据需求，自行选择购买模式，我这里选择按量付费

基础配置：
网络配置：

因为我们本身不需要使用太多流量，所以这里我直接选择按量付费

在这里插入图片描述

②配置云服务器

1. 每个节点设置主机名并修改hosts

# 每个节点分别设置对应主机名[标识]
hostnamectl set-hostname master
hostnamectl set-hostname node1
hostnamectl set-hostname node2

# 修改hosts文件【ip选择云服务器内网的ip】
# 每个云服务器都需要配置，配置完之后，服务器之间可以互ping
vim /etc/hosts
10.206.0.11 node1
10.206.0.6 node2
10.206.0.13 master

在这里插入图片描述

测试是否可以互通

在这里插入图片描述

2. 关闭SE(security enhance) Linux

# 所有节点关闭 SELinux
setenforce 0
sed -i --follow-symlinks 's/SELINUX=enforcing/SELINUX=disabled/g' /etc/sysconfig/selinux

3. 所有服务器关闭防火墙(云服务器默认关闭)

# 所有节点确保防火墙关闭
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld

4. 添加安装源安装对应组件(docker-ce、kubelet、kubectl、kubeadm)

以下命令均是所有结点（云服务器）执行

# 添加 k8s 安装源
cat <<EOF > kubernetes.repo
[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
mv kubernetes.repo /etc/yum.repos.d/

# 添加 Docker 安装源
yum-config-manager --add-repo http://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo

# 安装所需组件
yum install -y kubelet-1.22.4 kubectl-1.22.4 kubeadm-1.22.4 docker-ce

# 设置开启自启
systemctl enable kubelet
systemctl start kubelet
systemctl enable docker
systemctl start docker

5. 修改docker配置

# kubernetes 官方推荐 docker 等使用 systemd 作为 cgroupdriver，否则 kubelet 启动不了
cat <<EOF > daemon.json
{
  "exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"],
  "registry-mirrors": ["https://ud6340vz.mirror.aliyuncs.com"]
}
EOF
mv daemon.json /etc/docker/

# 重启生效
systemctl daemon-reload
systemctl restart docker

6. kubeadm初始化集群（仅在master节点执行）

初始化集群控制台：

# 初始化集群控制台 Control plane
# 失败了可以用 kubeadm reset 重置
kubeadm init --image-repository=registry.aliyuncs.com/google_containers

# 执行上面命令之后会生成kubeadm join xxx，记得把 kubeadm join xxx 保存起来
# 忘记了重新获取：kubeadm token create --print-join-command

在这里插入图片描述
保存好上图绿色框出来的部分，该命令是将其他节点加入master集群

kubeadm join 10.206.0.13:6443 --token xxxxx \
	--discovery-token-ca-cert-hash sha256:xxxxxx

复制授权文件（master节点（master云服务器）执行）

# 复制授权文件，以便 kubectl 可以有权限访问集群
# 如果你其他节点需要访问集群，需要从主节点复制这个文件过去其他节点
mkdir -p $HOME/.kube
cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config

# 在其他机器上创建 ~/.kube/config 文件也能通过 kubectl 访问到集群

在这里插入图片描述

7. 将工作节点加入集群(只在工作节点执行：node1、node2)

执行开始保存好的kubeadm join xxx

注意：需要将\去掉之后执行，如下：

kubeadm join 10.206.0.13:6443 --token xxxxx --discovery-token-ca-cert-hash sha256:xxxxxxxx

在这里插入图片描述

8. master节点上安装网络插件

注意：只在master节点执行以下命令来安装网络插件，否则node一直是Not Ready状态

# 很有可能国内网络访问不到这个资源，你可以网上找找国内的源安装 flannel
kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml

# 如果上面的插件安装失败，可以选用 Weave，下面的命令二选一就可以了。
kubectl apply -f https://github.com/weaveworks/weave/releases/download/v2.8.1/weave-daemonset-k8s.yaml
kubectl apply -f http://static.corecore.cn/weave.v2.8.1.yaml

# 更多其他网路插件查看下面介绍，自行网上找 yaml 安装
https://blog.csdn.net/ChaITSimpleLove/article/details/117809007

结果：
在这里插入图片描述

3 部署应用到集群（pod、deployment）

3.1 部署方式（命令、文件）

部署方式主要有两种：通过命令方式或者通过yml配置文件方式

通过命令直接部署

kubectl run testapp --image=ccr.ccs.tencentyun.com/k8s-tutorial/test-k8s:v1

通过yml配置文件方式

配置单个Pod：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: test-pod
spec:
  # 定义容器，可以多个
  containers:
    - name: test-k8s # 容器名字
      image: ccr.ccs.tencentyun.com/k8s-tutorial/test-k8s:v1 # 镜像

配置为Deployment：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  # 部署名字
  name: test-k8s
spec:
  replicas: 2
  # 用来查找关联的 Pod，所有标签都匹配才行
  selector:
    matchLabels:
      app: test-k8s
  # 定义 Pod 相关数据
  template:
    metadata:
      labels:
        app: test-k8s
    spec:
      # 定义容器，可以多个
      containers:
      - name: test-k8s # 容器名字
        image: ccr.ccs.tencentyun.com/k8s-tutorial/test-k8s:v1 # 镜像

Deployment是通过label来关联Pods

在这里插入图片描述
总结：deployment、service与pod关系

①deployment根据Pod的标签关联到Pod,是为了管理pod的生命周期
②service根据Pod的标签关联到pod,是为了让外部访问到pod,给pod做负载均衡

需要注意:

deployment控制器关联的Pod,Pod的name和hostname(如果不手动指定)就是deployment控制器的Name
StatefulSet控制器关联的Pod,Pod的Name和Hostname(如果不手动指定)就是StatefulSet控制器的Name + 序号

3.2 部署应用实战及命令

①部署

部署一个node.js web应用，源码地址：GitHub，如果遇到网络问题打不开，也可以直接使用下方的app.yaml

app.yaml

apiVersion: apps/v1
# 表示类型为Deployment
kind: Deployment
metadata:
  # 部署名字
  name: test-k8s
spec:
  replicas: 5
  # 用来查找关联的 Pod，所有标签都匹配才行
  selector:
    matchLabels:
      app: test-k8s
  # 定义 Pod 相关数据
  template:
    metadata:
      labels:
      	# 标签
        app: test-k8s
    spec:
      # 定义容器，可以多个【这一部分就是上面的单个pod】
      containers:
        - name: test-k8s # 容器名字【需要与labels对应】
          image: ccr.ccs.tencentyun.com/k8s-tutorial/test-k8s:v1 # 镜像[上传到了腾讯云]

注意：粘贴的时候通过:set paste进入粘贴模式，否则vim会自动对yaml文件进行排版

# 在master执行部署命令
kubectl apply -f app.yaml

bug1：云服务器中的node节点执行部署的时候报错

原因：kubectl 需要kubernetes-admin来运行

# 1. 通过命令远程复制文件
scp /etc/kubernetes/admin.conf 175.27.128.45:/etc/kubernetes/admin.conf

# 或者直接将master节点上的admin.conf下载到本地，然后通过ftp传输到node节点
# 2. 配置环境变量
echo "export KUBECONFIG=/etc/kubernetes/admin.conf" >> ~/.bash_profile
# 3. 使环境变量生效
source ~/.bash_profile

重新尝试，结果：
在这里插入图片描述

bug2：k8s pod一直处于ContainerCreating状态

# 查看pod详细信息
kubectl describe pod pod-name

发现报错信息：network: open /run/flannel/subnet.env: no such file or directory

解决办法：

# 1. 在每个节点上创建/run/flannel/subnet.env
vim /run/flannel/subnet.env
# 2. 写入以下内容，等待一会儿即可恢复
FLANNEL_NETWORK=10.244.0.0/16
FLANNEL_SUBNET=10.244.0.1/24
FLANNEL_MTU=1450
FLANNEL_IPMASQ=true

# 3. 重新在master节点执行kubectl apply -f app.yml
kubectl apply -f app.yml

结果：

本次部署，在node1、node2均有pod

②实战命令

1. 部署应用（kubectl apply -f app.yaml）

# 部署应用
kubectl apply -f app.yaml

报错：error: error validating “app.yaml”: error validating data: apiVersion not set; if you choose to ignore these errors, turn validation off with --validate=false

从中我们看到是因为缺少了apiVersion，后来排查发现是vim的:set paste模式下，我们要先按下i,进入插入模式之后再复制

在这里插入图片描述

2. 查看deployment（kubectl get deployment）

# 查看deployment
kubectl get deployment

在这里插入图片描述

3. 查看pod（kubectl get pod -o wide）

# 查看pod
kubectl get pod -o wide

在这里插入图片描述

4. 查看pod详情（kubectl describe pod pod-name）

# 查看pod详情
kubectl describe pod test-k8s-8598bbb8c6-62c8m

在这里插入图片描述

5. 查看log（kubectl logs pod-name）

# 查看log
kubectl logs test-k8s-8598bbb8c6-ngmw9

# 持续查看日志
kubectl logs test-k8s-8598bbb8c6-ngmw9 -f

在这里插入图片描述

6. 进入pod容器终端（kubectl exec -it pod-name – base）

# 进入pod容器终端，如果pod中有多个容器，则可以 -c container-name 可以指定进入哪个容器
kubectl exec -it pod-name -- bash
# kubectl exec -it test-k8s-8598bbb8c6-knztk -- bash

在这里插入图片描述

7. 伸缩扩展副本（kubectl scale deployment deployment-name --replicas=5）

# 通过命令行
kubectl scale deploymnet test-k8s --replicas=5

# 或者通过修改yaml中的replicas配置项值，然后应用文件
kubectl apply -f xxx.yaml

在这里插入图片描述

8. 把集群内端口映射到节点（kubectl port-forward pod-name 8090:8080）

# 8090(外面端口):8080(容器里面端口)
kubectl port-forward pod-name 8090:8080
# kubectl port-forward test-k8s-8598bbb8c6-2ff7w 8090:8080

在这里插入图片描述

9. 查看历史（kubectl rollout history deployment deployment-name）

kubectl rollout history deployment deployment-name
# kubectl rollout history deployment test-k8s

在这里插入图片描述

10. 回到上个版本（kubectl rollout undo deployment deployment-name）

kubectl rollout undo deployment deployment-name
# kubectl rollout undo deployment test-k8s

11. 回到指定版本（kubectl rollout undo deployment deployment-name --to-revision=2）

kubectl rollout undo deployment deployment-name --to-revision=2
# kubectl rollout undo deployment test-k8s --to-revision=2

12. 删除部署（kubectl delete deployment deployment-name）

kubectl delete deployment deployment-name
# kubectl delete deployment test-k8s

在这里插入图片描述

③存在的问题

目前Deployment的部署方式存在以下几个问题：

每次只能访问一个Pod，没有负载均衡的自动转发到不同Pod
访问的时候需要端口转发
Pod重新创建之后IP就变化了，名字也会跟着变化，不便于管理

4 Service

注意：这里我选择使用安装了minikube的linux实验
因为Deployment的部署方式存在以下几个问题：

每次只能访问一个Pod，没有自动负载均衡
访问的时候需要端口转发
Pod重创之后IP和名字都会发生变化

service特性：

Service通过label关联对应的Pod
Service生命周期不跟Pod绑定，不会因为Pod重新创建而改变IP
提供了负载均衡功能，自动转发流量到不同Pod
可以对集群外部提供访问端口
集群内部可通过服务名字访问

4.1 创建service（默认：ClusterIP，集群内部访问）

① 首先启动minikube(安装配置参考本文2.1节)并启动一个Pod

app.yaml:

apiVersion: apps/v1
# 表示类型为Deployment
kind: Deployment
metadata:
  # 部署名字
  name: test-k8s
spec:
  replicas: 5
  # 用来查找关联的 Pod，所有标签都匹配才行
  selector:
    matchLabels:
      app: test-k8s
  # 定义 Pod 相关数据
  template:
    metadata:
      labels:
      	# 标签
        app: test-k8s
    spec:
      # 定义容器，可以多个【这一部分就是上面的单个pod】
      containers:
        - name: test-k8s # 容器名字【需要与labels对应】
          image: ccr.ccs.tencentyun.com/k8s-tutorial/test-k8s:v1 # 镜像[上传到了腾讯云]

镜像已经放在了腾讯云上，主要是一个简单的js代码，有两个页面：index page和hello，访问的同时会打印出hostname

# 启动minikube
minikube start --force --driver=docker
# 启动pod
kubectl apply -f app.yaml

在这里插入图片描述

②创建一个service，通过标签`test-k8s`跟对应的Pod关联上

service.yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: test-k8s
spec:
  selector:
    app: test-k8s
  type: ClusterIP # 默认
  ports:
    - port: 8080        # 本 Service 的端口
      targetPort: 8080  # 容器端口

# 应用配置
kubectl apply -f service.yaml

③查看service服务

# kubectl get service
kubectl get svc

④ 查看服务详情

kubectl describe svc test-k8s
# kubectl describe svc service-name

在这里插入图片描述

从上图我们可以发现，Endpoints是各个Pod的IP，也就是他会把流量转发到这些节点

服务的默认类型时ClusterIP，只能在集群内部访问，因此我们可以进入到Pod里面访问

# kubectl exec -it pod-name -- bash # 进入容器内部执行curl命令访问

# curl http://service-name:port # 访问内容
curl http://test-k8s:8080

在这里插入图片描述

拓展：如果要在集群外部访问，我们也可以通过端口转发实现（临时使用）
kubectl port-forward service/test-k8s 8888:8080

kubectl port-forward service/service-name 主机port：容器内部port
如果使用的是minikube，也可以这样 minikebu service test-k8s

注意：使用虚拟机的不能在本机windows浏览器直接输入虚拟机ip访问，因为此时虚拟机是容器的宿主机，如果要呈现效果，只有在虚拟机上打开浏览器访问

4.2 对外暴露服务

上面我们是通过端口转发的方式临时让外面访问到集群里面的服务，如果我们想直接把集群服务暴露出来，我们可以直接使用NodePort和Loadbalancer类型的service

①单个端口

将service.yaml配置文件中的Type模式改为NodePort并在ports模块下添加nodePort

service.yaml:

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: test-k8s
spec:
  selector:
    app: test-k8s
  # 默认 ClusterIP 集群内可访问，NodePort 节点可访问，LoadBalancer 负载均衡模式（需要负载均衡器才可用）
  type: NodePort
  ports:
    - port: 8080        # 本 Service 的端口
      targetPort: 8080  # 容器端口
      nodePort: 31000   # 节点端口，范围固定 30000 ~ 32767

应用并测试

访问的时候需要关闭防火墙：systemctl stop firewalld

# 重新应用service.yaml
kubectl apply -f service.yaml
# 访问
curl http://localhost:31000/hello/easydoc

从上图中我们可以看到网页的信息被转发到了不同Pod并且是有负载均衡的

注意:如果你是用 minikube，因为是模拟集群，你的电脑并不是节点，节点是 minikube 模拟出来的，所以你并不能直接在电脑上访问到服务

Loadbalancer 也可以对外提供服务，这需要一个负载均衡器的支持，因为它需要生成一个新的 IP 对外服务，否则状态就一直是 pendding，这个很少用了，后面我们会讲更高端的 Ingress 来代替它。

②多端口

如果使用多端口，我们必须配置 ports下面的name

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: test-k8s
spec:
  selector:
    app: test-k8s
  type: NodePort
  ports:
    - port: 8080        # 本 Service 的端口
      name: test-k8s    # 必须配置
      targetPort: 8080  # 容器端口
      nodePort: 31000   # 节点端口，范围固定 30000 ~ 32767
    - port: 8090
      name: test-other
      targetPort: 8090
      nodePort: 32000

③总结

k8s的service有不同的类型，下面是说明

类型	说明
ClusterIP	默认的，仅在集群内可访问
NodePort	暴露端口到节点，提供了集群外部访问的入口，端口范围固定：30000~32767
LoadBalancer	需要负载均衡器（通常都需要云服务商提供，裸机可以安装METALLB测试），会额外生成一个IP对外服务；K8S支持的负载均衡器：负载均衡器
Headless	适合数据库，ClusterIP设置为None就变成Headless了，不会再分配IP

5 Statefulset（有状态应用）

特点：会固定每个Pod名字，但是IP不固定；用于管理有状态应用，如数据库等
不足：Pod重建后，数据库的内容会丢失，不能持久化

5.1 部署

StatefulSet是用来管理有状态的应用，例如数据库。
前面我们部署的应用，都是不需要存储数据，不需要记住状态的，可以随意扩充副本，每个副本都是一样的，可以替代的。

但是像数据库、Redis这类有状态的，则不能随意扩充副本
StatefulSet会固定每个Pod的名字，但是Pod的IP不固定

编写mongo.yaml配置文件

mongo.yaml:

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: mongodb
spec:
  serviceName: mongodb
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: mongodb
  template:
    metadata:
      labels:
        app: mongodb
    spec:
      containers:
        - name: mongo
          image: mongo:4.4
          # IfNotPresent 仅本地没有镜像时才远程拉，Always 永远都是从远程拉，Never 永远只用本地镜像，本地没有则报错
          imagePullPolicy: IfNotPresent
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: mongodb
spec:
  selector:
    app: mongodb
  type: ClusterIP
  # HeadLess
  clusterIP: None
  ports:
    - port: 27017
      targetPort: 27017

执行命令部署

kubectl apply -f mongo.yaml

5.2 特性

Service的Cluster-IP是空的，Pod名字也是固定的
Pod创建和销毁是有顺序的，创建是顺序的，销毁是逆序的
Pod重建不会改变名字，但是会改变IP，因此不要使用IP直连

Endpoints 会多一个 hostname：
在这里插入图片描述

访问时，如果直接使用Service名字连接，会随机转发请求

要连接指定Pod，可以这样pod-name.service-name
运行一个临时Pod连接数据测试如下：

kubectl run mongodb-client --rm --tty -i --restart='Never' --image docker.io/bitnami/mongodb:4.4.10-debian-10-r20 --command -- bash

Web应用连接MongoDB

在集群内部，我们可以通过服务名字访问到不同服务：

指定连接第一个：mongodb-0.mongodb

# 获取所有信息
kubectl get all

在这里插入图片描述

6 数据持久化

StatefulSet虽然可以保证Pod的name一定，但是Pod重启之后会丢失数据，因此我们需要让数据持久化

k8s集群不会为我们处理数据的持久化存储，所以我们可以专门挂在一个磁盘来确保数据的安全

本地存储：可以挂载某个节点上的目录，但是这需要限定Pod在这个节点上运行
云存储：不限定节点，不受集群影响，安全稳定；需要云服务商提供，裸机集群是没有的
NFS（network file system）:不限定节点，不受集群影响

6.1 hostPath挂载示例

把节点上的一个目录挂载到Pod，但是已经不推荐使用了
优：配置方式简单，需要手动指定Pod跑在某个固定的节点
缺：仅供单节点测试使用，不适用于多节点集群

minikube 提供了 hostPath 存储

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: mongodb
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: mongodb
  serviceName: mongodb
  template:
    metadata:
      labels:
        app: mongodb
    spec:
      containers:
        - name: mongo
          image: mongo:4.4
          # IfNotPresent 仅本地没有镜像时才远程拉，Always 永远都是从远程拉，Never 永远只用本地镜像，本地没有则报错
          imagePullPolicy: IfNotPresent
          volumeMounts:
            - mountPath: /data/db # 容器里面的挂载路径
              name: mongo-data    # 卷名字，必须跟下面定义的名字一致
      volumes:
        - name: mongo-data              # 卷名字
          hostPath:
            path: /data/mongo-data      # 节点上的路径
            type: DirectoryOrCreate     # 指向一个目录，不存在时自动创建

6.2 更高级抽象（SC、PV、PVC）

在这里插入图片描述

6.2.1 Storage Class(SC)

将存储卷分为不同的种类，例如：SSD、普通磁盘、本地磁盘，按需使用。文档

apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: slow
provisioner: kubernetes.io/aws-ebs
parameters:
  type: io1
  iopsPerGB: "10"
  fsType: ext4

6.2.2 Persistent Volume（PV）

描述卷的具体信息，例如磁盘代销，访问模式。文档

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: mongodata
spec:
  capacity:
    storage: 2Gi
  volumeMode: Filesystem  # Filesystem（文件系统） Block（块）
  accessModes:
    - ReadWriteOnce       # 卷可以被一个节点以读写方式挂载
  persistentVolumeReclaimPolicy: Delete
  storageClassName: local-storage
  local:
    path: /root/data
  nodeAffinity:
    required:
      # 通过 hostname 限定在某个节点创建存储卷
      nodeSelectorTerms:
        - matchExpressions:
            - key: kubernetes.io/hostname
              operator: In
              values:
                - node2

6.2.3 Persistent Volume Claim(PVC)

对存储需求的一个声明，可以理解为一个申请单，系统根据这个申请单去找一个合适的PV，还可以根据PVC自动创建PV。

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: mongodata
spec:
  accessModes: ["ReadWriteOnce"]
  storageClassName: "local-storage"
  resources:
    requests:
      storage: 2Gi

6.2.4 为什么要有多层抽象

更好的分工，运维人员提供好存储，开发人员不需要关注磁盘细节，只需要写一个申请单
方便云服务商提供不同类型的，配置细节不需要开发者关注，只需要一个申请单
动态创建，开发人员写好申请单后，供应商可以根据需求自动创建所需存储卷

6.3 云服务商存储挂载

在这里插入图片描述

6.4 本地存储挂在

不支持动态创建，需要提前创建好

三个存储抽象文件可以合在一起写，通过---分隔开

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: mongodb
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: mongodb
  template:
    metadata:
      labels:
        app: mongodb
    spec:
      containers:
        image: mongo:5.0
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        name: mongo
        volumeMounts:
          - mountPath: /data/db
            name: mongo-data
      volumes:
        - name: mongo-data
          persistentVolumeClaim:
             claimName: mongodata
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: mongodb
spec:
  clusterIP: None
  ports:
  - port: 27017
    protocol: TCP
    targetPort: 27017
  selector:
    app: mongodb
  type: ClusterIP
---
apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: local-storage
provisioner: kubernetes.io/no-provisioner
volumeBindingMode: WaitForFirstConsumer
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: mongodata
spec:
  capacity:
    storage: 2Gi
  volumeMode: Filesystem  # Filesystem（文件系统） Block（块）
  accessModes:
    - ReadWriteOnce       # 卷可以被一个节点以读写方式挂载
  persistentVolumeReclaimPolicy: Delete
  storageClassName: local-storage
  local:
    path: /root/data
  nodeAffinity:
    required:
      # 通过 hostname 限定在某个节点创建存储卷
      nodeSelectorTerms:
        - matchExpressions:
            - key: kubernetes.io/hostname
              operator: In
              values:
                - node2
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: mongodata
spec:
  accessModes: ["ReadWriteOnce"]
  storageClassName: "local-storage"
  resources:
    requests:
      storage: 2Gi

现有问题：

当前数据库的连接地址是写死在代码里的，另外还有数据库的密码需要配置。

后续处理：configMap

7 Configmap & Secret（配置）

7.1 Configmap

像我们上面搭建的mongodb，对于数据库来说连接地址是可能根据部署环境而变化的，我们不应该写死在代码了。

k8s为我们提供了ConfigMap，可以方便的配置一些变量

configmap.yaml

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: mongo-config
data:
  mongoHost: mongodb-0.mongodb

# 应用配置文件
kubectl apply -f configmap.yaml
# 查看
kubectl configmap mongo-config -o yaml

在这里插入图片描述

7.2 Secret

对于一些重要的数据，例如:密码、TOKEN等，我们可以放到secret中。文档、配置证书

secret.yaml

apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  name: mongo-secret
# Opaque 用户定义的任意数据，更多类型介绍 https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/configuration/secret/#secret-types
type: Opaque
data:
  # 数据要 base64。https://tools.fun/base64.html
  mongo-username: bW9uZ291c2Vy
  mongo-password: bW9uZ29wYXNz

# 应用
kubectl apply -f secret.yaml
# 查看
kubectl get secret mongo-secret -o yaml

在这里插入图片描述

①作为环境变量使用

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: mongodb
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: mongodb
  template:
    metadata:
      labels:
        app: mongodb
    spec:
      containers:
        - name: mongo
          image: mongo:4.4
          # IfNotPresent 仅本地没有镜像时才远程拉，Always 永远都是从远程拉，Never 永远只用本地镜像，本地没有则报错
          imagePullPolicy: IfNotPresent
          env:
          - name: MONGO_INITDB_ROOT_USERNAME
            valueFrom:
              secretKeyRef:
                name: mongo-secret
                key: mongo-username
          - name: MONGO_INITDB_ROOT_PASSWORD
            valueFrom:
              secretKeyRef:
                name: mongo-secret
                key: mongo-password
          # Secret 的所有数据定义为容器的环境变量，Secret 中的键名称为 Pod 中的环境变量名称
          # envFrom:
          # - secretRef:
          #     name: mongo-secret

②挂在为文件(更适合证书文件)

挂在后，会在容器对应路径生成文件，一个key一个文件，内容就是value。文档

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: mypod
spec:
  containers:
  - name: mypod
    image: redis
    volumeMounts:
    - name: foo
      mountPath: "/etc/foo"
      readOnly: true
  volumes:
  - name: foo
    secret:
      secretName: mysecret

8 Helm & namespace（软件库 & 命名空间）

8.1 Helm

①介绍

Helm类似npm、pip、docker hub，可以为一个软件库，可以方便快速的为集群安装一些第三方软件。

使用Helm可以非常方便的搭建出来MongoDB/MySQL副本集群，YAML文件别人也替我们写好了，可以直接使用。官网、应用中心

②安装Helm

安装文档

curl https://raw.githubusercontent.com/helm/helm/main/scripts/get-helm-3 | bash

③通过Helm搭建Mongo集群

# 安装
helm repo add bitnami https://charts.bitnami.com/bitnami
helm install my-mongo bitnami/mongodb

# 指定密码和架构
helm install my-mongo bitnami/mongodb --set architecture="replicaset",auth.rootPassword="mongopass"

# 删除
helm ls
helm delete my-mongo

# 查看密码
kubectl get secret my-mongo-mongodb -o json
kubectl get secret my-mongo-mongodb -o yaml > secret.yaml

# 临时运行一个包含 mongo client 的 debian 系统
kubectl run mongodb-client --rm --tty -i --restart='Never' --image docker.io/bitnami/mongodb:4.4.10-debian-10-r20 --command -- bash

# 进去 mongodb
mongo --host "my-mongo-mongodb" -u root -p mongopass

# 也可以转发集群里的端口到宿主机访问 mongodb
kubectl port-forward svc/my-mongo-mongodb 27017:27018

8.2 namespace

如果一个集群中部署了多个应用，所有应用都在一起，就不太好管理，也可能导致名字冲突等。

namespace：命名空间，把应用划分到不同的空间，方便管理

# 创建命名空间
kubectl create namespace testapp
# 部署应用到指定的命名空间
kubectl apply -f app.yml --namespace testapp
# 查询
kubectl get pod --namespace kube-system

但是，每次命令都加上--namespace会很繁琐

我们可以使用kubens>快速切换namespace
kubens下载地址：https://github.com/ahmetb/kubectx
下载好之后配置好环境变量就可以使用了

在这里插入图片描述

9 Ingress(统一访问入口)

9.1 介绍

Ingress为外部访问集群提供了一个统一入口，避免了对外暴露集群端口

功能类似于Nginx（基于nginx做了扩展，Lua脚本），可以根据域名、路径将请求转发到不同Service
可以配置https

与LoadBalancer区别？

LoadBalancer需要对外暴露端口，不安全
LoadBalancer无法根据域名、路径将流量转发到不同Service，多个Service需要开启多个LoadBalancer
功能单一，无法配置https

在这里插入图片描述

9.2 使用（云服务厂商为例）

要使用Ingress，需要一个负载均衡器 + Ingress Controller

如果是裸机（bare metal）搭建的集群，需要我们自己安装一个负载均衡插件，我们可以安装METALLB

文档：
Minikube中部署Ingress Controller：nginx
Helm中安装：Nginx

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: simple-example
spec:
  ingressClassName: nginx
  rules:
  - host: tools.fun
    http:
      paths:
      - path: /easydoc
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: service1
            port:
              number: 4200
      - path: /svnbucket
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: service2
            port:
              number: 8080