10个Kubernetes必备工具

概述

Kubernetes是一个开源平台，用于自动化容器化应用程序的任务、部署、扩展和管理。它为容器编排提供了一组强大的功能，例如自动扩展、自我修复和滚动更新。因此，Kubernetes 已成为生产环境中管理容器的事实上的标准。然而，随着应用程序和资源数量的增加，管理 Kubernetes 集群可能会变得复杂且要求较高。

为了简化Kubernetes工作流程并避免潜在问题，本文整理了10个Kubernetes必备工具。本文旨在介绍如何将它们集成到工作中的建议，这些建议有助于避免常见问题并提高部署工作的效率。让我们深入了解一下吧！

kubectl

kubectl是一个用于管理 Kubernetes 资源的命令行程序。该工具为集群交互提供了直观的使用体验，方便了资源的创建、修改和删除。一些常见kubectl命令包括部署创建、副本扩展和配置更新。通过掌握kubectl，可以加快工作速度并有效地处理日常任务。 为了kubectl熟练地运用，人们应该掌握其语法和命令的基本要素。命令的总体语法kubectl是：

kubectl [command]  [TYPE]  [NAME]  [flags]

• command：针对资源的操作，例如创建(create)、获取(get)、删除(delete)、应用(apply)等。
• TYPE：所管理的 Kubernetes 资源的类别，例如 pod、deployment或service。
• NAME：资源的名称。
• flags：命令附带的额外选项或参数。

使用时需要考虑以下内容：

• 熟悉Kubernetes 资源管理的基础知识。在使用之前kubectl，了解 Kubernetes 的核心概念，例如 Pod、deployments、services和namespaces。
• 采用资源的描述性命名放法，方便以后识别它们。
• 利用kubectl get和describe命令进行资源检查。观察资源的当前状态和细节，有助于问题识别和解决。

kubectx

kubectx作为管理和切换上下文的工具kubectl，充当了 Kubernetes 配置文件的管理工具并帮助上下文转换。

使用场景：

• 切换上下文：kubectx输入上下文名称即可激活上下文。例如，kubectx my-cluster将上下文设置为"my-cluster"。
• 列出上下文：kubectx会列举所有可用上下文。
• 重命名上下文：例如，kubectx new-name=old-name将"old-name"上下文重命名为"new-name"。
• 删除上下文：使用参数 -d 可以删除上下文。

kubens

kubens是一个专为在当前上下文中的 Kubernetes 命名空间之间切换而定制的实用程序。

使用场景：

• 切换命名空间：输入kubens后跟所需的命名空间名称以切换它。例如，kubens my-namespace将"my-namespace"指定为活动状态。
• 列出命名空间：与 类似kubectx，不带任何参数键入kubens会显示当前上下文中的所有命名空间。

Helm

Helm是专为 Kubernetes 定制的包管理器，简化了 Kubernetes 集群上应用程序的部署。它包含一个模板引擎，有助于复杂应用程序的定义和管理。Helm 还可以通过单一命令实现应用程序安装、升级和监督。利用 Helm 可以通过自动化部署和应用程序管理任务来大幅减少手动工作。

要提高 Helm 使用效率，请注意以下事项：

• 理解图表结构：图表是一个目录，其中包含应用程序操作所需的基本配置文件和资源。了解这一点有助于根据特定要求定制图表。
• 使用Helm lint命令template进行验证：Helm 提供了在安装前验证和测试图表的命令。它们的部署可以帮助识别差异并确定图表与 Kubernetes 集群的兼容性。
• 将 Helm 与 CI/CD 集成：将 Helm 集成到 CI/CD 中可确保 Kubernetes 集群上的应用程序部署一致且可靠。

Prometheus

Prometheus是一个监控和警报系统，可以从集群中收集大量系统运行的指标。它拥有强大的查询语言，有助于数据分析和可视化。使用 Prometheus 可以深入了解集群运行状况、应用程序性能跟踪和瓶颈识别。它的可扩展性与强大的查询语言和可视化工具相结合，使其具有无价的价值。

为了最大限度地发挥 Prometheus 的功效，请考虑：

• 利用标签进行熟练的查询：Prometheus 中的标签对指标进行分类和分组。高效设计的查询可以根据应用程序类型、环境或版本等属性过滤指标。
• 利用 Prometheus 的警报管理器进行通知：警报管理器工具基于 Prometheus 指标，可以及时触发有关潜在异常或集群问题的警报。
• 将 Prometheus 与 Kubernetes 服务发现集成：这可以实现 Kubernetes 服务和应用程序的自动检测和监控。
• 将 Prometheus 与其他 Kubernetes 实用程序（如 Istio、Kubeless 和 Kubeflow）配对可以提供 Kubernetes 集群及其应用程序的全景视图。

Grafana

Grafana是一种数据可视化工具，有助于为 Kubernetes 指标制作定制的仪表板和图表。其复杂的界面允许自定义警报和通知、资源监控、应用程序性能跟踪和集群运行状况分析。利用 Grafana 可以提供对 Kubernetes 资源进行监控，确保最佳性能。

Grafana 为各种数据源提供了一系列预配置的仪表板和可视化效果。以下是一些为 Kubernetes 定制的示例 Grafana 仪表板和可视化：

1. Kubernetes 节点仪表盘：此仪表盘提供有关 Kubernetes 集群中节点的详细见解，包括 CPU 使用情况、内存消耗、网络流量和存储利用率相关的可视化功能。
2. Kubernetes Pod 仪表盘：此仪表盘提供有关 Kubernetes 集群中活跃的 pod 的全面信息。
3. Kubernetes Deployment仪表盘：此仪表板提供 Kubernetes 集群中部署的深入视图，包括详细说明部署状态、Pod 状态和资源利用率的可视化。

Istio

Istio是一个开源的、受支持的服务网格平台，专为管理基于微服务的应用程序之间的通信而定制。随着 Kubernetes 集群的扩展和变得更加复杂，管理和保护各种服务之间的通信成为一项挑战。这就是 Istio 发挥作用的地方，它在底层基础设施之上提供了一个抽象层。这使得能够以更广阔的视角来监督他们的服务。

使用 Istio 的一个关键优势是它能够简化服务网格管理。借助 Istio，可以轻松处理流量路由、负载均衡和服务间身份验证等任务。它的另一个优点是其强大的流量管理功能。例如，可以使用 Istio 在多个服务版本之间分配流量，实现一些 A/B 测试功能。Istio 的高级流量路由功能（包括负载均衡和熔断）可增强微服务驱动的应用程序的性能和可靠性。

Vault

Vault是一种用于安全存储和访问秘钥（从令牌和密码到证书和加密密钥）的实用工具。

Vault常用于以下场景：

• 保护密钥，这对于 Vault 的安全至关重要。将它们分发给受信任的组织成员并确保其安全存储。
• 激活审核日志记录以记录每个 Vault 交互，帮助识别未经授权的访问或安全漏洞。
• 实施策略和令牌。策略定义 Vault 中的访问权限，而令牌则充当主要身份验证方法。

Kube-bench

Kube-bench帮助 Kubernetes 工程师根据既定的行业实践评估 Kubernetes 集群的安全性和合规性。该开源工具可自动对 Kubernetes 集群进行安全检查。Kube-bench 适用于主节点和工作节点，提供有关集群安全状况的全面报告。

Kube-bench 在 Kubernetes 集群上进行的各种安全评估包括有关身份验证、授权、网络策略等的检查。标准 Kube-bench 检查的示例包括：

• 确认 API 服务器使用--anonymous-auth=false运行，确保 Kubernetes API 无法匿名访问。
• 检查 kubelet 是否使用--rotate-certificatesTLS 证书轮换标志进行操作，这对于安全通信至关重要。
• 验证网络策略控制器的安装。 Kube-bench 的详细报告包含集群安全运行状况的摘要以及任何检测到的安全差异的详细信息。

Kustomize

Kustomize是一款流行的开源工具。它使开发人员能够管理 Kubernetes 应用程序的配置文件，而无需手动更改原始 YAML 文件。这种方法简化了定制过程，消除了针对不同环境定制的相同 YAML 文件的多次迭代的需要。

Kustomize 的主要优势之一是它能够以代码形式处理 Kubernetes的配置文件。此功能意味着开发人员可以使用 Git 对配置文件进行版本控制，确保它们的应用可预测且一致。在大型、复杂的环境中，多个团队可能在单个应用程序上进行协作。

使用建议：

• 以最简单和最通用的形式保留基本配置文件，并为覆盖中的环境量身定制特定设置。
• 使用补丁来更改特定配置段，而不是修改原始 YAML 文件。
• 利用版本控制来管理配置文件并维护更改记录。
• 在生产部署之前在非生产环境中试行配置修改。

k9s

k9s 是一个基于终端的用户界面，用于与 Kubernetes 集群交互。该工具旨在简化在 Kubernetes 中部署的应用程序的导航、监控和管理流程。

如何使用：

• 安装 k9s：安装过程可能因操作系统而异。安装后，在终端中启动k9s 。
• 导航：启动 k9s 后，可以使用箭头键或 vi 风格的命令完成导航。k9s 呈现您当前的上下文和命名空间，促进命名空间之间的轻松转换。
• 观察资源： k9s 提供集群资源的实时概览，支持监控 Pod 状态、深入研究各个 Pod、检查日志等。

使用建议：

• 利用上下文：对于那些监督多个集群的人来说，k9s 提供了轻松的上下文切换。选择描述性上下文名称以最大程度地减少潜在的混淆。
• 采用别名：用户可以为较长的命令建立别名，这是加快工作流程的有效方法。
• 保护Session： k9s 中的Session可以受密码保护，阻止未经授权的访问。

Kubeflow

Kubeflow是一个专为 Kubernetes 量身定制的开源机器学习平台，可简化机器学习流程的部署和管理。该平台包含各种工具和服务，可帮助工程师在 Kubernetes 集群中构建、训练和部署机器学习模型。

使用建议：

• 可扩展性： Kubeflow 简化了机器学习过程的升级，满足广泛的数据集和复杂的模型。该平台利用 Kubernetes 的可扩展性来有效管理资源并优化性能。
• 自动化：机器学习模型开发和部署不可或缺的任务（包括数据预处理和训练）在 Kubeflow 中实现了自动化。这种效率使工程师能够专注于更复杂的任务。
• 可移植性： Kubeflow 的设计强调可移植性，确保机器学习模型在不同环境中轻松过渡。这种灵活性对于跨各种云或本地生态系统运行其模型的实体来说是非常有价值的。

总结

从本质上讲，Kubernetes 虽然是一个强大且动态的平台，但为工程师编排容器化应用程序带来了一些挑战。但是，从 kubectl 到 Helm、Prometheus 到 Kubeflow 等众多工具随时可以帮助 Kubernetes 用户完善工作流程并优化资源利用率。熟练地利用这些工具并遵循使用建议将提高 Kubernetes 工程师的工作效率、减少错误并确保更有效地实现目标。