Kubernetes (K8S) 3 小时快速上手 + 实践

1. Kubernetes 简介

   k8s即Kubernetes。
   其为google开发来被用于容器管理的开源应用程序，可帮助创建和管理应用程序的容器化。
   用一个的例子来描述："当虚拟化容器Docker有太多要管理的时候，手动管理就会很麻烦，于是我们便可以通过k8s来简化我们的管理"

2. 安装 Kubernetes 集群

2.1 裸机搭建

https://k8s.easydoc.net/docs/dRiQjyTY/28366845/6GiNOzyZ/nd7yOvdY#nav_3

2.1.1 凭证问题

java 复制代码

用 kubeadm 初始化集群（仅在主节点跑），

# 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

# 记得把 kubeadm join xxx 保存起来
# 忘记了重新获取：kubeadm token create --print-join-command

# 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

2.1.2 踩坑

问题1：初始化集群控制台 Control plane

java 复制代码

[root@master ~]# kubeadm init --image-repository=registry.aliyuncs.com/google_containers
I1102 21:38:18.266955    2675 version.go:255] remote version is much newer: v1.25.3; falling back to: stable-1.22
[init] Using Kubernetes version: v1.22.15
[preflight] Running pre-flight checks
error execution phase preflight: [preflight] Some fatal errors occurred:
	[ERROR FileContent--proc-sys-net-bridge-bridge-nf-call-iptables]: /proc/sys/net/bridge/bridge-nf-call-iptables contents are not set to 1
	[ERROR Swap]: running with swap on is not supported. Please disable swap
[preflight] If you know what you are doing, you can make a check non-fatal with `--ignore-preflight-errors=...`
To see the stack trace of this error execute with --v=5 or higher
[root@master ~]#

解决：

java 复制代码

[root@master ~]# echo "1" >/proc/sys/net/bridge/bridge-nf-call-iptables

From：https://blog.csdn.net/qq_30019911/article/details/111415970

问题2：把工作节点加入集群（只在工作节点跑）

java 复制代码

关闭 swap

#临时关闭
swapoff -a
# 永久关闭
vi /etc/fstab
注释以下代码

/dev/mapper/centos-swap swap ...

2.2 把工作节点接入集群命令

java 复制代码

kubeadm join 192.168.3.128:6443 --token i3k3bg.7zveiqaweidk9ene \
	--discovery-token-ca-cert-hash sha256:e7f23aa05741073a57e4bcd2e0a43d717fc3d25778348b930c786f67c66de4eb

2.3 minikube 模拟环境搭建

只是一个 K8S 集群模拟器，只有一个节点的集群，只为测试用，master 和 worker 都在一起。

2.3.1 安装（在hk vps安装成功）

下载地址：https://minikube.sigs.k8s.io/docs/start/

Linux安装kubernetes(minikube)：https://blog.csdn.net/weixin_44379605/article/details/123240857

minikube和kubectl安装：https://blog.csdn.net/weixin_44379605/article/details/123124172?spm=1001.2014.3001.5502

启动minikube。

java 复制代码

minikube start --force

安装好kubectl后，可以正常访问minikube。

3. 部署应用到集群

3.1 部署应用 YAML 文件

3.1.1 直接命令运行创建pod

java 复制代码

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

kubectl get pods

3.1.2 yaml创建pod

java 复制代码

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

---
kubectl apply -f podcreate.yaml
kubectl get pod

3.1.3 Deployment（批量创建pod）

批量创建2个pod。

java 复制代码

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 ### 标签
  # 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

查看部署：

java 复制代码

kubectl get deployment

查看节点详细信息：

java 复制代码

kubectl get pod -o wide

Deployment 通过 label 关联起来 Pods，这些pod可以属于不同节点。

★3.2 常用命令

查看pod状态、详细数据：

java 复制代码

kubectl describe pod podname

Events（事件），这个比较重要，如图，创建pod，拉取镜像，创建镜像。

查看pod运行日志：

java 复制代码

kubectl logs podname
kubectl logs podname -f  //持续查看某个pod日志。

进入pod容器交互式：

java 复制代码

kubectl exec -it podname -- bash //进入Pod的第1 个容器
kubectl exec -it podname -c containername -- bash  //如果一个pod有多个容器，使用-c指定要进入的容器名。

查看指定pod中有哪些容器：

java 复制代码

kubectl get pods podname -o jsonpath={.spec.containers[*].name} -n namespace
kubectl get pods kube-scheduler-superboy-virtual-machine -o jsonpath={.spec.containers[*].name} -n kube-system

增加副本pod数量：

java 复制代码

方式一：
直接在yaml配置文件中修改replicas字段。
spec:
  replicas: 2
    
方式二(命令创建)：
kubectl scale deployment test-k8s --replicas=5

注意：
如果之前有2个，修改为5个后，会新增3个pod，不是5个。

减少副本pod数量：

java 复制代码

kubectl scale deployment test-k8s --replicas=2

把集群内端口映射到节点：

java 复制代码

kubectl port-forward pod-name 8090:8080   //外部端口:内部端口

看运行日志(每访问一次web会产生一条日志)：

删除部署：

java 复制代码

kubectl delete deployment test-k8s(部署名字)

在同时创建多个副本的情况下，多个pod会随机跑到多个节点，master节点不跑pod。

历史回退

更换错误镜像版本，重新部署镜像，会先创建新的镜像，再删除老镜像

重新部署。

查看历史。

java 复制代码

kubectl rollout history deployment test-k8s

模拟场景这里新版本出错了，需要回退上一个版本。

java 复制代码

kubectl rollout undo deployment test-k8s(部署名字)

回退到指定版本：

这里可以先查看有哪些版本[ kubectl rollout history deployment test-k8s ]，再回退。

java 复制代码

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

查看全部

列出所有信息。

java 复制代码

kubectl get all

重新部署

删掉老的，创建新的。

java 复制代码

kubectl rollout restart deployment test-k8s

命令修改镜像，--record 表示把这个命令记录到操作历史中

java 复制代码

kubectl set image deployment test-k8s test-k8s=ccr.ccs.tencentyun.com/k8s-tutorial/test-k8s:v2-with-error --record

把deployment输出到一个文件信息

java 复制代码

kubectl get deployment test-k8s -o yaml >> app2.yaml
也可以用json格式显示（-o json）。

删除全部pod、deployment。

java 复制代码

kubectl delete all --all

将pod指定到某个节点运行

将 Pod 指定到某个节点运行：nodeselector

限定 CPU、内存总量：文档

java 复制代码

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx
  labels:
    env: test
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx
    imagePullPolicy: IfNotPresent
  nodeSelector:
    disktype: ssd ###这里指定节点名字。

其他命令

java 复制代码

# 暂停运行，暂停后，对 deployment 的修改不会立刻生效，恢复后才应用设置
kubectl rollout pause deployment test-k8s
# 恢复
kubectl rollout resume deployment test-k8s

3.3 工作负载分类

Deployment
适合无状态应用，所有pod等价，可替代。
StatefulSet
有状态的应用，适合数据库这种类型。
DaemonSet
在每个节点上跑一个 Pod，可以用来做节点监控、节点日志收集等。
Job & CronJob
Job 用来表达的是一次性的任务，而 CronJob 会根据其时间规划反复运行。

3.4 现存问题

每次只能访问一个 pod，没有负载均衡自动转发到不同 pod
访问还需要端口转发
Pod 重创后 IP 变了，名字也变了

4. Service

4.1 特性

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

4.2 创建Service（ClusterIP 集群内）

创建一个 Service，通过标签test-k8s跟对应的 Pod 关联上。

service.yaml

应用配置 kubectl apply -f service.yaml

查看服务 kubectl get svc

默认ClusterIP 集群内(进入一个pod访问)可以访问：

java 复制代码

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: test-k8s  ## 服务名字！
spec:
  selector:
    app: test-k8s ## 标签关联pod
  # 默认ClusterIP 集群内可以访问，NodePort 节点可访问，LoadBalancer 负载均衡模式（需要负载均衡器才可用）
  type: ClusterIP
  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 ，在集群内访问需要注释掉此条目。

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

java 复制代码

kubectl exec -it pod-name -- bash
    
curl http://test-k8s:8080  //服务名称访问
curl http://10.109.106.61:8080  //服务IP访问

如果要在集群外部访问，可以通过端口转发实现（只适合临时测试用）：

java 复制代码

kubectl port-forward service/test-k8s 8888:8080

4.3 对外暴露服务，NodePort 节点可访问

java 复制代码

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: test-k8s  ## 服务名字！
spec:
  selector:
    app: test-k8s ## 标签关联pod
  # 默认ClusterIP 集群内可以访问，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 ，在集群内访问需要注释掉此条目。

对外暴露到端口31000。

这个对外暴露的端口是暴露在docker里，minikube所在的容器，还存在负载均衡转发。

其他：

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。

4.4 多端口

多端口时必须配置 name，文档。

java 复制代码

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

4.5 总结

ClusterIP

默认的，仅在集群内可用
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，后面会再讲到具体用法：官网文档。

5. Statefulset

5.1 什么是Statefulset

   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，可替代的。
   而像数据库、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

5.2 部署Statefulset类型的Mongodb

java 复制代码

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 ###不设置ip，仅通过服务名访问。
  ports:
    - port: 27017
      targetPort: 27017

5.3 StatefulSet 特性

Service 的 CLUSTER-IP 是空的，Pod 名字也是固定的。
Pod 创建和销毁是有序的，创建是顺序的，销毁是逆序的。
Pod 重建不会改变名字，IP会改变，所以不要用IP直连。

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 连接数据测试下

java 复制代码

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

mongo --host mongodb-0.mongodb

6. 参考

视频地址：https://www.bilibili.com/video/BV1Tg411P7EB/

课件来源：https://k8s.easydoc.net