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kubernetes，也叫k8s，是一個用于自動化部署、擴展、管理容器化應用的開源系統。

基礎概念

Cluster

Kubernetes將集群分為一個Master和一些Node。
Master上運行著集群相關的一組進程kube-apiserver 、 kube-controller-manager和kube-scheduler，這些進程實現了整個集群的資源管理、Pod調度、彈性伸縮、安全控制、系統監控和糾錯等管理功能，并且都是自動完成的。
Node作為集群中的工作節點，運行真正的應用程序，在Node上Kubernetes管理的最小運行單元是Pod。在Node上運行著Kubernetes的kubelet、kube-proxy服務進程，這些服務進程負責Pod的創建、啟動、監控、重啟、銷毀，以及實現軟件模式的負載均衡器。

集群結構

Pod運行在Node上，Node既可以是物理機也可以是虛擬機，通常一個Node上可以運行多個上百個Pod。每個Pod包含一個Pause容器和多個業務容器，業務容器共用Pause Container的網絡棧和Volume掛載卷。通常將一組密切相關的業務放在一個Pod上。
Pod是Kubernetes調度的最小單位，同一Pod中的容器始終被一起調用。
并不是每個Pod和它內部運行的容器都能映射到一個Service上，只有提供服務的Pod才會被映射為一個Service。

單個Pod結構

Service

個人理解Service就是管理一組Pod的網絡訪問。它有如下特點
擁有唯一指定的名稱、擁有一個虛擬IP、提供遠程服務能力、被映射到提供這種服務能力的一組容器應用上(也就是一組提供服務的Pod對應一個Service)。
Service一旦創建就不會再變化。
為了建立Service和Pod之間的關系，Kubernetes首先給每個Pod貼上一個標簽，然后給相應的Service定義標簽選擇器(Label Selector)，比如標簽選擇器的選擇條件是name=mysql，意味著該Service要作用于所有包含name=mysql 標簽的Pod。

Service和Pod的映射關系

RC(Replication Controller)

RC控制Pod的運行。
在Kubernetes中為服務器擴容，只需為需要擴容的Service關聯的Pod創建一個RC。在一個RC文件中包含以下關鍵信息：

目標Pod定義
目標Pod需要運行的副本數量
要監控的Pod標簽

創建好RC后，K8s通過RC中標簽篩選出對應的Pod實例，并實時監控其狀態和數量。如果實例數量少于定義的副本數量，則會根據在RC中定義的Pod模板創建一個新的Pod，然后將此Pod調度到合適的Node上啟動運行，直到Pod實例的數量達到預定目標。這個過程完全是自動化的，無須人工干預。后續的服務升級也將通過修改RC來自動完成。

Kubernetes安裝

操作系統：CentOS Linux release 7.5.1804 (Core)
Docker版本：19.03.11
Kubernetes版本：

2.1 運行時(Container runtimes)

需要在每個Node上安裝運行時保證Pod可以運行，Kubernetes常用的運行時有:containerd、CPI-O、Docker。本例采用Docker。

安裝Docker
#1. 設置倉庫，安裝需要的包
sudo yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2
#2. 添加Docker倉庫
sudo yum-config-manager --add-repo \
  https://download.docker.com/linux/centos/docker-ce.repo
#3. 安裝Docker CE
sudo yum update -y && sudo yum install -y \
  containerd.io-1.2.13 \
  docker-ce-19.03.11 \
  docker-ce-cli-19.03.11
#4. 創建/etc/docker
sudo mkdir /etc/docker
#5. 設置Docker deamon
cat <<EOF | sudo tee /etc/docker/daemon.json
{
  "exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"],
  "log-driver": "json-file",
  "log-opts": {
    "max-size": "100m"
  },
  "storage-driver": "overlay2",
  "storage-opts": [
    "overlay2.override_kernel_check=true"
  ]
}
EOF
#6. sudo mkdir -p /etc/systemd/system/docker.service.d
7. 重啟Docker
sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl restart docker
#8. 添加至開機啟動
sudo systemctl enable docker

2.2 使用kubeadm引導集群

2.2.1 安裝kubeadm，kubelet，kubectl

kubeadm 引導集群的命令
kubelet 在集群中所有計算機上運行的組件，它執行諸如啟動Pod和容器之類的操作。
kubectl 與集群通信的命令行工具。

cat <<EOF | sudo tee /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo
[kubernetes]
name=Kubernetes
baseurl=https://packages.cloud.google.com/yum/repos/kubernetes-el7-\$basearch
enabled=1
gpgcheck=1
repo_gpgcheck=1
gpgkey=https://packages.cloud.google.com/yum/doc/yum-key.gpg https://packages.cloud.google.com/yum/doc/rpm-package-key.gpg
exclude=kubelet kubeadm kubectl
EOF

# Set SELinux in permissive mode (effectively disabling it)允許容器訪問主機文件
sudo setenforce 0
sudo sed -i 's/^SELINUX=enforcing$/SELINUX=permissive/' /etc/selinux/config

sudo yum install -y kubelet kubeadm kubectl --disableexcludes=kubernetes

sudo systemctl enable --now kubelet

現在kubelet每隔幾秒就啟動一次，因為它在一個crashloop中等待kubeadm的指令。
在使用Docker時，Kubeadm將自動監測kubelet的cgroup驅動程序，并在運行時將它設置到/var/lib/kubelet/config.yaml文件

2.2.2 kubeadm config

注意:配置文件仍然被認為是測試版，在未來的版本中可能會改變。

Kubeadm提供了配置文件用于復雜定制，同時kubeadm將配置文件以ConfigMap的形式保存到集群之中，便于后續的查詢和升級工作。
kubeadm config子命令提供了對這一組功能的支持。

kubeadm config upload from-file：由配置文件上傳到集群中生成ConfigMap。

kubeadm config upload from-flags：由配置參數生成ConfigMap。

kubeadm config print init-defaults：輸出kubeadm init默認參數文件的內容。

kubeadm config print join-defaults：輸出kubeadm join默認參數文件的內容。

kubeadm config migrate：在新舊版本之間進行配置轉換。

kubeadm config images list：列出所需的鏡像列表。

kubeadm config images pull：拉取鏡像到本地。

#用默認配置生成文件
[root@test-38 ~]# kubeadm config print init-defaults > init.default.yaml

2.2.3 運行kubeadm init 安裝Master

關閉Swap

swapoff -a
sed -i 's/.*swap.*/#&/' /etc/fstab
cat /etc/fstab

運行Kubeadm init

kubeadm init
//也可自定義kubeadm config ，本例采用默認配置

等待一段時間后，Kubernetes安裝Master成功，顯示如下成功信息,成功信息包含了加入節點的指令和所需要的token(kubeadm join)

Master安裝成功

按照信息提示執行命令，復制配置文件到普通用戶的home目錄下：

[root@test-38 lib]# mkdir -p $HOME/.kube
[root@test-38 lib]# cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
[root@test-38 lib]# chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config
[root@test-38 lib]#

這樣就在Master上安裝了Kubernetes，但在集群內還沒有可用的工作Node，并缺乏對容器的網絡配置。
此時可以驗證2.2.2提到的configMap

[root@test-38 ~]# kubectl get -n kube-system configmap
NAME                                 DATA   AGE
coredns                              1      99m
extension-apiserver-authentication   6      99m
kube-proxy                           2      99m
kube-root-ca.crt                     1      99m
kubeadm-config                       2      99m
kubelet-config-1.20                  1      99m

可以看到其中生成了kubeadm-config的ConfigMap對象

2.2.4安裝Node，加入集群

對于新節點的添加，系統準備和kubernetes yum源的配置是一樣的

kubeadm join 192.168.1.38:6443 --token qfp9bn.47raj0gk26ug6jlq     --discovery-token-ca-cert-hash sha256:ae84e70d9559f21ad42e7d9559706f597654531000ad218d0afa9ed6af83e83a

kubeadm在Master上也安裝了kubelet，在默認情況下并不參與工作負載。如果希望安裝一個單機環境，可以執行下面的命令：

[root@test-38 ~]# kubectl taint nodes --all node-role.kubernetes.io/master-
node/test-38 untainted

這將從任何擁有 node-role.kubernetes.io/master taint 標記的節點中移除該標記，包括控制平面節點，這意味著調度程序將能夠在任何地方調度 Pods。

2.2.5 安裝網絡插件

執行kubectl get nodes，會發現Master處于NotReady的狀態，這是因為還沒有安裝CNI網絡插件：

[root@test-38 ~]# kubectl get nodes
NAME      STATUS     ROLES                  AGE   VERSION
test-38   NotReady   control-plane,master   24m   v1.20.4

安裝CNI網絡插件，這里選擇的是weave

kubectl apply -f "https://cloud.weave.works/k8s/net?k8s-version=$(kubectl version | base64 | tr -d '\n')"

2.2.6 驗證kubernetes集群是否安裝完成

kubectl get pods --all-namespaces

如果發現有狀態錯誤的Pod，則可以執行kubectl --namespace=kube-systemdescribe pod<pod_name>來查看錯誤原因，常見的錯誤原因是鏡像沒有下載完成。

2.2.7 部署應用

使用 kubernetes create deployment部署應用：

kubectl create deployment kubernetes-bootcamp --image=gcr.io/google-samples/kubernetes-bootcamp:v1

部署應用做了以下兩件事:

尋找合適的可以運行應用實例的Node

安排應用程序在該節點上運行

配置集群以在需要時在新節點上重新安排實例
查看deployment

[root@test-38 ~]# kubectl get deployments
NAME                  READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
kubernetes-bootcamp   1/1     1            1           103m

2.2.8 訪問應用

默認情況下，所有Pod只能在集群內部訪問，當使用kubectl時，我們正在通過API端點進行交互來和我們的程序進行通信。

通過代理訪問API

kubectl可以創建一個代理，該代理會將通信轉發到集群范圍的專用網絡

[root@test-38 ~]# kubectl proxy
Starting to serve on 127.0.0.1:8001

現在我們有了一個我們主機和kubernetes集群的連接，這個代理允許我們通過API進行訪問。

[root@test-38 ~]# curl http://localhost:8001/version
{
  "major": "1",
  "minor": "20",
  "gitVersion": "v1.20.4",
  "gitCommit": "e87da0bd6e03ec3fea7933c432i63d151aafdusj",
  "gitTreeState": "clean",
  "buildDate": "2021-02-18T16:03:00Z",
  "goVersion": "go1.15.8",
  "compiler": "gc",
  "platform": "linux/amd64"
}

API 服務器將基于Pod名稱自動為每個Pod創建一個端點，該端點也可以通過代理進行訪問。
首先我們要現獲取Pod名稱，然后將名稱存儲在環境變量POD_NAME：

[root@test-38 ~]# export POD_NAME=$(kubectl get pods -o go-template --template '{{range .items}}{{.metadata.name}}{{"\n"}}{{end}}')
[root@test-38 ~]# echo Name of the Pod: $POD_NAME
Name of the Pod: kubernetes-bootcamp-57978f5f5d-jcn7k

使用kubectl logs $POD_NAME查看pod日志

[root@test-38 ~]# kubectl logs  kubernetes-bootcamp-57978f5f5d-jcn7k
Kubernetes Bootcamp App Started At: 2021-03-01T08:07:32.804Z | Running On:  kubernetes-bootcamp-57978f5f5d-jcn7k

還可以在container內部執行命令，具體可以參考https://kubernetes.io/docs/tutorials/kubernetes-basics/explore/explore-interactive/

從外部訪問應用
查看現有的service可以看到，系統有一個默認創建的service。

[root@test-38 ~]# kubectl get services
NAME         TYPE        CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
kubernetes   ClusterIP   10.96.0.1    <none>        443/TCP   2d17h

要訪問應用只能訪問容器的8080端口，我們要將容器的8080端口映射到節點的端口。

[root@test-38 ~]# kubectl expose deployment/kubernetes-bootcamp --type="NodePort" --port 8080
service/kubernetes-bootcamp exposed
[root@test-38 ~]# kubectl get services
NAME                  TYPE        CLUSTER-IP     EXTERNAL-IP   PORT(S)          AGE
kubernetes            ClusterIP   10.96.0.1      <none>        443/TCP          2d17h
kubernetes-bootcamp   NodePort    10.99.65.217   <none>        8080:30691/TCP   8s

現在可以看到我們新運行了一個叫kubernetes-bootcamp的service，可以看到應用被映射到節點的30691端口，端口號是隨機分配的，可以執行如下命令訪問應用：

[root@test-38 ~]# curl localhost:30691
Hello Kubernetes bootcamp! | Running on: kubernetes-bootcamp-57978f5f5d-jcn7k | v=1

Deployment會自動為我們的Pod創建一個標簽

[root@test-38 ~]# kubectl describe deployments

使用標簽獲取pod列表：

[root@test-38 ~]# kubectl get pods -l app=kubernetes-bootcamp
NAME                                   READY   STATUS    RESTARTS   AGE
kubernetes-bootcamp-57978f5f5d-jcn7k   1/1     Running   0          19h

刪除service——delete service

[root@test-38 ~]# kubectl delete service -l app=kubernetes-bootcamp
service "kubernetes-bootcamp" deleted

2.2.9 Scale 應用

默認情況下只會運行一個副本，可以通過kubectl get deployments查看副本

[root@test-38 ~]# kubectl get deployments
NAME                  READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
kubernetes-bootcamp   1/1     1            1           22h

READY 顯示的是當前副本和所需副本的比率
UP-TO-DATE 顯示的是已更新到所需狀態的副本數量
AVAILABLE 顯示應用程序有多少個副本可供用戶使用
AGE 顯示應用程序已運行的時間

現在我們擴展復制集到4個

[root@test-38 ~]# kubectl scale deployments/kubernetes-bootcamp --replicas=4
deployment.apps/kubernetes-bootcamp scaled
[root@test-38 ~]# kubectl get deployments
NAME                  READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
kubernetes-bootcamp   4/4     4            4           22h

現在我們查看pod的情況，可以看到當前Pod已經增加到4個

[root@test-38 ~]# kubectl get pods -o wide
NAME                                   READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP          NODE      NOMINATED NODE   READINESS GATES
kubernetes-bootcamp-57978f5f5d-42tp5   1/1     Running   0          2m10s   10.32.0.5   test-38   <none>           <none>
kubernetes-bootcamp-57978f5f5d-8k4w4   1/1     Running   0          2m10s   10.32.0.7   test-38   <none>           <none>
kubernetes-bootcamp-57978f5f5d-jcn7k   1/1     Running   0          22h     10.32.0.4   test-38   <none>           <none>
kubernetes-bootcamp-57978f5f5d-pkfgq   1/1     Running   0          2m10s   10.32.0.6   test-38   <none>           <none>

可以驗證一下復制集是否進行負載均衡，使用curl進行訪問應用，可以各個請求每次發送到不同的Pod，四個副本輪詢處理，實現負載均衡

[root@test-38 ~]# curl localhost:32230
Hello Kubernetes bootcamp! | Running on: kubernetes-bootcamp-57978f5f5d-pkfgq | v=1
[root@test-38 ~]# curl localhost:32230
Hello Kubernetes bootcamp! | Running on: kubernetes-bootcamp-57978f5f5d-jcn7k | v=1
[root@test-38 ~]# curl localhost:32230
Hello Kubernetes bootcamp! | Running on: kubernetes-bootcamp-57978f5f5d-42tp5 | v=1

2.2.10 滾動更新

使用kubectl describe pods 查看現在的image版本信息，現在將image升級到v2

 kubectl set image deployments/kubernetes-bootcamp kubernetes-bootcamp=jocatalin/kubernetes-bootcamp:v2

通過kubectl get pods可以看到滾動更新的過程:v1的Pod逐漸刪除，同時啟動新的v2 Pod。
回退版本使用kubectl rollout undo命令，rollout命令將部署還原到先前的已知狀態（映像的v2）。更新是版本控制的，您可以還原到以前任何已知的部署狀態。

kubectl rollout undo deployments/kubernetes-bootcamp

??????????完結撒花~

參考：《Kubenetes權威指南》、https://kubernetes.io

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Kubernetes安裝部署基礎簡介

Kubernetes安裝部署基礎簡介

基礎概念

Cluster

Pod

Service

RC(Replication Controller)

Kubernetes安裝

2.1 運行時(Container runtimes)

2.2 使用kubeadm引導集群

2.2.1 安裝kubeadm，kubelet，kubectl

2.2.2 kubeadm config

2.2.3 運行kubeadm init 安裝Master

2.2.4安裝Node，加入集群

2.2.5 安裝網絡插件

2.2.6 驗證kubernetes集群是否安裝完成

2.2.7 部署應用

2.2.8 訪問應用

2.2.9 Scale 應用

2.2.10 滾動更新

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Kubernetes安裝部署基礎簡介

基礎概念

Cluster

Pod

Service

RC(Replication Controller)

Kubernetes安裝

2.1 運行時(Container runtimes)

2.2 使用kubeadm引導集群

2.2.1 安裝kubeadm，kubelet，kubectl

2.2.2 kubeadm config

2.2.3 運行kubeadm init 安裝Master

2.2.4安裝Node，加入集群

2.2.5 安裝網絡插件

2.2.6 驗證kubernetes集群是否安裝完成

2.2.7 部署應用

2.2.8 訪問應用

2.2.9 Scale 應用

2.2.10 滾動更新

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