Kubernetes

传统虚拟化和Docker

k8s集群结构

k8s 组件

• Nodes, which are worker machines that run containerized work units, make up a Kubernetes cluster. Every cluster has at least one worker node.
• There is an API layer (Kubernetes API) that can communicate with Kubernetes clusters, which may be accessed via a command-line interface called kubectl.
• The control plane, which controls and manages the cluster
• The nodes, which are the workers’ nodes that run applications
• Kubelet: This handles all the communication with the Kubernetes MasterControl plane.
• kube-proxy: This handles all the networking proxy services on each node.
• The container runtime, such as Docker.

控制平面组件负责制定全局集群决策（例如应用程序调度），以及监控和响应集群事件。

控制面板位于一台主机，其余node位于其他主机。

Pod

Pod 是在 Kubernetes 中构建和管理的最小可部署计算单元。由一个或多个容器组成。

具备以下组件

1. 一个专有 IP 地址，使Pod之间能够相互通信
2. 基于应用程序需求的持久存储卷
3. 确定容器应如何运行的配置信息

Deployments

Deployment允许对 pod 和 ReplicaSet 进行声明性更改并提供所需的状态，Deployment控制器将逐步将当前状态更改为所需的状态。

Deployment 包含Pod

下面是创建一个deployment

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-sample-deployment
  labels:
    app: nginx
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1:21
        ports:
        - containerPort: 80

ReplicaSet 重复集

# 创建并运行
kubectl apply -f FILENAME
# 查看deployment状态
kubectl get deployments
# NAME 命名空间中deployment的名称。
# READY 显示有多少个应用程序副本可用。
# UP-TO-DATE 显示已更新以达到所需状态的副本数。
# AVAILABLE 显示可用副本的数量。
# AGE 表示应用程序运行的时间长度。
# 显示deployment的详细信息
kubectl describe deployments
# 删除部署
kubectl delete -f FILENAME

StatefulSet 和 DaemonSet

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx
  labels:
    app: nginx
spec:
  ports:
  - port: 80
    name: web
  clusterIP: None
  selector:
    app: nginx
---
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: web
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx 
  serviceName: "nginx"
  replicas: 3 
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx 
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:latest
        ports:
        - containerPort: 80
          name: web
        volumeMounts:
        - name: www_volume
          mountPath: /usr/share/nginx/html
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: www_volume
    spec:
      accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
      storageClassName: "my-storage-class"
      resources:
        requests:
          storage: 10Gi

StatefulSet API 对象用于处理有状态的应用程序。StatefulSet 与deployment类似，处理具有相同容器规范的 pod。与deployment不同，StatefulSet 为其每个 pod 使用持久身份。

apiVersion: apps/v1
kind: DaemonSet
metadata:
  name: fluent-bit
  namespace: kube-system
  labels:
    k8s-app: fluent-bit
spec:
  selector:
    matchLabels:
      name: fluent-bit
  template:
    metadata:
      labels:
        name: fluent-bit
    spec:
      tolerations:
      - key: node-role.kubernetes.io/master
        operator: Exists
        effect: NoSchedule
      containers:
      - name: fluent-bit
        image: fluent/fluent-bit:latest
        resources:
          limits:
            memory: 200Mi
          requests:
            cpu: 100m
            memory: 200Mi

一个DaemonSet 保证所有（或部分）节点都有一个运行的 pod 副本

随着节点被添加到集群中，Pod 也被添加到它们中；当从集群中删除节点时，pod也会被回收；当您删除 DaemonSet 时，它生成的 pod 也会被删除。

Jobs 和 CronJobs

一个Job执行一个或多个 pod 并继续尝试执行它们，直到达到指定数量，该Job跟踪已成功完成的 pod 数量；当达到指定数量的成功完成时，任务（即Job）就完成了。

当你删除一个job时，它也会删除它创建的所有 Pod；暂停job时会导致所有当前 pod 被删除，直到job恢复。

以下代码显示了每分钟运行一次 “example Job Pod is Running” 打印的job配置

apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:
  name: example-job
spec:
 template:
    spec:
      containers:
      - name: example-job
        image: busybox
        command: ['echo', 'echo example Job Pod is Running']
      restartPolicy: OnFailure
      backoffLimit: 4

CronJob 是一份定期创建的job；

通过Cron（ Chronos 时间）格式编写Job何时工作（实现自动化）类似 crontab（cron table）文件中的一行。

apiVersion: batch/v1
kind: CronJob
metadata:
  name: example-cronjob
spec:
  schedule: "*/1 * * * *"   // linux crontab 语法
  jobTemplate:
    spec:
      template:
        spec:
          containers:
          - name: example-cronjob
            image: busybox
            imagePullPolicy: IfNotPresent
            command:
            - /bin/sh
            - -c
            - date; echo example-cronjob Pod is Running ; sleep 5
          restartPolicy: OnFailure

Services

服务是定义一组逻辑 pod 的抽象以及访问它们的策略。

该服务将TCP9876端口路由到所有带有app=exampleApp标签的pods 80端口（类似端口映射）

Kubernetes 服务将一组 pods 连接到一个抽象的服务名称(example-service)和 IP 地址，Pod 之间的发现和路由由服务提供。

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: example-service
spec:
  selector:
    app: exampleApp
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 9876

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-service
spec:
  selector:
    app: webserver-nginx-multiport-example
  ports:
    - name: http
      protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 8080
    - name: https
      protocol: TCP
      port: 443
      targetPort: 8090