kubernetes一些概念知识

慢行的蜗牛 2021-08-21

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Pod

Pod是kubernetes的最重要也是最基本的概念。包含一个被称为"根容器"的Pause容器，和一个或者多个紧密相关的用户业务容器。

Pod的IP加上这里的容器端口，就组成一个新的概念--EndPoint，它代表着此Pod里的一个服务进程的对外通信地址。

每个Pod都可以对其资源设置限额，当前可以设置的资源有两种CPU和Memory，其中CPU资源单位为CPU（core）的数量，是一个绝对值（不会因为CPU的核数变化而变化）。用m表示，如CPU的配额为100~300m，表示占用0.1~0.3个CPU。Memory也是一个绝对值，单位是内存字节数。

Requests：该资源的最小申请量，系统必须满足要求
Limits: 该资源的最大允许使用量，不能被突破，当容器试图使用超过这个量的资源时，可能会被Kill并重启。

spec:
  containers:
  - name: service
    image: serviceImage
    resources:
      requests:
        memory: "64Mi"
        cpu: "250m"
      limits:
        memory: "128Mi"
        cpu: "500m"

Node

Kubernetes 通过将容器放入在节点（Node）上运行的 Pod 中来执行你的工作负载。节点可以是一个虚拟机或者物理机器，取决于所在的集群配置。每个Node节点上都运行这一组关键进程：

Kubelet: 负责Pod对应的容器的创建、启停等任务，同时与Master节点密切协作，实现集群管理的基本功能。
kube-proxy: 实现Kubernetes Service的通信与负载均衡机制的重要组件
Container Runtime: 负责运行容器的软件，目前支持多个容器运行环境，如docker、containerd、CRI-O等

Label

label是附加到kubernetes对象（如：Node、Pod等）上的键值对。Label旨在用于指定对用户有意义且相关的对象的标识属性，但不直接对核心系统有语义含义。Label通常在资源对象定义时确定，也可以在对象创建后动态添加或者删除。

有效标签值：

必须为 63 个字符或更少（可以为空）
除非标签值为空，必须以字母数字字符（[a-z0-9A-Z]
）开头和结尾
包含破折号（-
）、下划线（_
）、点（.
）和字母或数字。

Lable支持基于等值和基于集合的运算。

基于等值的运算符：=
、==
和 !=
三种。

environment = production
tier != frontend

基于集合的运算符：in
、notin
和 exists

environment in (production, qa)
tier notin (frontend, backend)

Deployment

Deployment是kubernetes 1.2引入的新概念，引入的目的是为了更好的解决Pod的编排问题，其内部仍然是用ReplicaSet来实现。

以下是一个deployment模板：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
  labels:
    app: nginx
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.14.2
        ports:
        - containerPort: 80

一些常用命令

查看Deployments是否已经创建

kubectl get deployments

输出：

NAME               DESIRED   CURRENT   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
nginx-deployment   3         0         0            0           1s

各个字段的含义：

NAME 列出了集群中 Deployment 的名称。

READY 显示应用程序的可用的副本数。显示的模式是“就绪个数/期望个数”。
UP-TO-DATE 显示为了达到期望状态已经更新的副本数。
AVAILABLE 显示应用可供用户使用的副本数。
AGE 显示应用程序运行的时间。

要查看 Deployment 上线状态，运行

kubectl rollout status deployment/nginx-deployment

输出类似于：

Waiting for rollout to finish: 2 out of 3 new replicas have been updated...
deployment "nginx-deployment" successfully rolled out

要查看 Deployment 创建的 ReplicaSet（rs
），运行 kubectl get rs
。输出类似于：

NAME                          DESIRED   CURRENT   READY   AGE
nginx-deployment-75675f5897   3         3         3       18s

更新线上的镜像

kubectl set image deployment/nginx-deployment nginx=nginx:1.16.1 --record

或者

kubectl edit deployment.v1.apps/nginx-deployment

查看Deployment上线历史

kubectl rollout history deployment.v1.apps/nginx-deployment

输出类似于

deployments "nginx-deployment"
REVISION    CHANGE-CAUSE
1           kubectl apply --filename=https://k8s.io/examples/controllers/nginx-deployment.yaml --record=true
2           kubectl set image deployment.v1.apps/nginx-deployment nginx=nginx:1.9.1 --record=true
3           kubectl set image deployment.v1.apps/nginx-deployment nginx=nginx:1.91 --record=true

查看具体某个历史版本可以通过如下方式

kubectl rollout history deployment.v1.apps/nginx-deployment --revision=2

回滚到历史的某个版本

kubectl rollout undo deployment.v1.apps/nginx-deployment --to-revision=2

缩放Deployment

将Nginx的Pod的副本数更改为10.

kubectl scale deployment.v1.apps/nginx-deployment --replicas=10

基于CPU利用率选择要运行Pod个数的上限和下限。如下，以CPU的80%为限，最小10个Pod，最大15个Pod。

kubectl autoscale deployment.v1.apps/nginx-deployment --min=10 --max=15 --cpu-percent=80

一些Deployment的参数

revisionHistoryLimit
默认为：10，保留多少个旧有 ReplicaSet
```
spec:
  revisionHistoryLimit: 10
```

strategy（更新策略）

策略指定用于用新 Pods 替换旧 Pods 的策略。strategy.type
可以是 “Recreate” 或 “RollingUpdate”。RollingUpdate 是默认值。

spec:
  replicas: 5
  strategy:        #升级策略（默认为滚动升级，不需要修改）
    type: RollingUpdate
    rollingUpdate:
      maxSurge: 25%        #滚动升级中，容器副本的最大数量（默认值，可根据实际情况修改）
      maxUnavailable: 25%        #滚动升级中，容器副本停止的最大数量（默认值，可根据实际情况修改）

Recreate，在创建新 Pods 之前，所有现有的 Pods 会被杀死。
RollingUpdate，采取滚动更新的方式更新 Pods。你可以指定 maxUnavailable
和 maxSurge
来控制滚动更新过程

ReplicaSet

ReplicaSet 的目的是维护一组在任何时候都处于运行状态的 Pod 副本的稳定集合。因此，它通常用来保证给定数量的、完全相同的 Pod 的可用性。尽管 ReplicaSet 可以独立使用，目前它们的主要用途是提供给 Deployment 作为编排 Pod 创建、删除和更新的一种机制。

StatefulSets

StatefulSet 是用来管理有状态应用的工作负载 API 对象。StatefulSet 用来管理某Pod集合的部署和扩缩，并为这些 Pod 提供持久存储和持久标识符。

使用StatefulSets的场景：

稳定的、唯一的网络标识符。
稳定的、持久的存储。
有序的、优雅的部署和缩放。
有序的、自动的滚动更新。

扩容与缩容

对于包含 N 个副本的 StatefulSet，当部署 Pod 时，它们是依次创建的，顺序为 0..N-1
。
当删除 Pod 时，它们是逆序终止的，顺序为 N-1..0
。
在将缩放操作应用到 Pod 之前，它前面的所有 Pod 必须是 Running 和 Ready 状态。
在 Pod 终止之前，所有的继任者必须完全关闭。

更新策略

OnDelete：.spec.updateStrategy.type
设置为 OnDelete
时，它的控制器将不会自动更新 StatefulSet 中的 Pod。用户必须手动删除 Pod 以便让控制器创建新的 Pod，以此来对 StatefulSet 的 .spec.template
的变动作出反应。
RollingUpdate：默认配置。将按照与 Pod 终止相同的顺序（从最大序号到最小序号）进行，每次更新一个 Pod。

.spec.updateStrategy.rollingUpdate.partition可以实现更新策略的分区。所有序号大于等于该分区序号的 Pod 都会被更新。所有序号小于该分区序号的 Pod 都不会被更新，并且，即使他们被删除也会依据之前的版本进行重建。

Service

将运行在一组 Pods上的应用程序公开为网络服务的抽象方法。就是逻辑上的一组 Pod，一种可以访问它们的策略。

Service配置样例：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-service
spec:
  selector:
    app: MyApp
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 9376

上述配置是定义了一个名为my-service的Service，其会将请求代理到标签为app=MyApp且TCP端口9376的Pod上。

超容量

当某个EndPoints资源中包含的端点个数超过1000，则集群会为Endpoints 添加注解 endpoints.kubernetes.io/over-capacity: truncated
。Endpoints 控制器会将 Endpoints 对象数量截断到 1000。

流量策略

你可以设置 spec.externalTrafficPolicy
字段来控制来自于外部的流量是如何路由的。可选值有 Cluster
和 Local
。

你可以设置 spec.internalTrafficPolicy
字段来控制内部来源的流量是如何转发的。可设置的值有 Cluster
和 Local
。

Cluster：会将外部流量路由到所有就绪的端点
Local：会只路由到当前节点上就绪的端点。如当前节点上没有就绪的端点，kube-proxy 不会转发请求相关服务的任何流量

IP 和 Port

NodeIP
: Node节点的IP地址，这是真实的物理网卡的IP地址。Kubernetes集群之外的节点访问集群，必须通过NodeIP进行通信。

ClusterIP
：Service的IP地址，虚拟的IP，无法Ping通。
PodIP
: Pod的IP地址
NodePort
：通过每个节点上的 IP 和静态端口（NodePort
）暴露服务。NodePort
服务会路由到自动创建的 ClusterIP
服务。通过请求 <节点 IP>:<节点端口>
，你可以从集群的外部访问一个 NodePort
服务。

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-service
spec:
  type: NodePort
  selector:
    app: MyApp
  ports:
      # 默认情况下，为了方便起见，`targetPort` 被设置为与 `port` 字段相同的值。
    - port: 80
      targetPort: 80
      # 可选字段
      # 默认情况下，为了方便起见，Kubernetes 控制平面会从某个范围内分配一个端口号（默认：30000-32767）
      nodePort: 30007

DaemonSet

DaemonSet 确保全部（或者某些）节点上运行一个 Pod 的副本。当有节点加入集群时，也会为他们新增一个 Pod 。当有节点从集群移除时，这些 Pod 也会被回收。删除 DaemonSet 将会删除它创建的所有 Pod。

DaemonSet 的一些典型用法：

在每个节点上运行集群守护进程
在每个节点上运行日志收集守护进程
在每个节点上运行监控守护进程

Namespace

Kubernetes 支持多个虚拟集群，它们底层依赖于同一个物理集群。这些虚拟集群被称为Namespace。

数据库

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