Kubernetes资源对象的管理
Kubernetes概述
Kubernetes是Google开源的一个容器编排引擎，它支持自动化部署、大规模可伸缩、应用容器化管理。在生产环境中部署一个应用程序时，通常要部署该应用的多个实例以便对应用请求进行负载均衡。
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在Kubernetes中，我们可以创建多个容器，每个容器里面运行一个应用实例，然后通过内置的负载均衡策略，实现对这一组应用实例的管理、发现、访问，而这些细节都不需要运维人员去进行复杂的手工配置和处理。
Kubernetes 特点
可移植: 支持公有云，私有云，混合云，多重云（multi-cloud）
可扩展: 模块化，插件化，可挂载，可组合
自动化: 自动部署，自动重启，自动复制，自动伸缩/扩展
在K8s中创建资源的方式有两种：命令行和YAML文件，本次博文主要介绍使用YAML文件的方式，如需使用命令行创建资源请参考K8s资源对象的基本管理
Kubernetes中的YAML文件与配置清单是一样的，根据个人习惯。本次博文统称为YAML文件！
一、YAML文件基础
YAML是专门用来配置文件的语言，非常简洁和强大。与了解的properties、XML、json等数据格式，习惯之后就会发现越来越好用。其实YAML就是结合了大部分的标记语言的特性，整合新开发的。
YAML文件的特点：
- 层次分明、结构清晰；
- 使用简单、上手容易；
- 功能强大、语义丰富；
需要特别注意的是：- 大小写敏感；
- 严格要求缩进；
二、YAML文件使用
1）YAML文件的组成
Kubernetes中的YAML文件主要由五个一级字段组成，分别是：
- apiVersion：api版本信息；
- kind：指定创建资源对象的类型；
- metadata：元数据内部的嵌套字段，定义了资源对象的名称、名称空间等；
- spec：规范定义资源应该拥有什么样的特性，依靠控制器确保性能可以满足，满足用户期望的状态。
- status：显示资源的当前状态，K8s就是确保当前状态向目标状态无限靠近从而满足用户期望。代表资源当前的状态；
2）获取编写YAML文件的帮助
虽然知道了YAML文件中的一级字段都是什么，但是还是不知道应该怎么写。可以借助以下命令来获取一些帮助信息。
[root@master ~]# kubectl api-versions
//获取当前集群支持的 apiserver版本
[root@master ~]# kubectl api-resources
//获取全部的api资源对象
[root@master ~]# kubectl explain deployment
//查看k8s某个对象的配置清单格式，应该包含哪些字段及使用方法
[root@master ~]# kubectl explain deployment.spec
//这个命令是非常重要的，它可以一级一级来获取帮助3）YAML文件的基本格式
[root@master ~]# cat web.yaml
kind: Deployment //指定要创建的资源对象
apiVersion: extensions/v1beta1 //指定deployment所对应的API版本信息
metadata:
name: web //定义deployment的名称
spec:
replicas: 2 //指定副本数量
template:
metadata:
labels: //指定pod的标签
app: web_server
spec:
containers:
- name: nginx //指定pod运行的容器的名称
image: nginx //指定运行容器所需的镜像4）apply创建或更新
[root@master ~]# kubectl apply -f web.yaml
//使用“-f”来指定yaml文件，根据yaml文件中定义的内容生成所需的资源apply可以指定多次，如果发现文件不同，则更新
5）delete删除
[root@master ~]# kubectl delete -f web.yaml
//删除yaml文件中定义的资源6）验证
[root@master ~]# kubectl get deployments. web
//查看web控制器所产生的pod
NAME READY UP-TO-DATE AVAILABLE AGE
web 2/2 2 2 5m50s
[root@master ~]# kubectl describe deployments. web
//查看web控制器的详细信息返回的结果如下：
这样一来，Kubernetes已经根据YAML文件生成了我们所需的pod资源！
[root@master ~]# kubectl get pod -o wide //查看pod的详细信息
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
web-d6ff6c799-7jtvd 1/1 Running 0 17m 10.244.2.2 node02
web-d6ff6c799-7tpdc 1/1 Running 0 17m 10.244.1.2 node01 K8s集群内部测试访问：
三、创建YAML文件使K8s中pod的服务能够被外部访问
[root@master ~]# cat web-svc.yaml
kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
name: web-svc
spec:
type: NodePort //指定类型为NodePort，可以让外部访问，否则默认情况下是cluster IP，仅限集群内部访问
selector:
app: web_server //必须与deployment资源对象的标签进行关联
ports:
- protocol: TCP
port: 80 //指定要映射到的Cluster IP的端口
targetPort: 80 //指定的是要映射pod中的端口
nodePort: 31000 //指定映射到宿主机的端口，范围是30000~32767
[root@master ~]# kubectl apply -f web-svc.yaml
//生成service的控制文件（yaml中已经定义其名称为web-svc）
[root@master ~]# kubectl get svc web-svc //查看service控制器
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
web-svc NodePort 10.99.32.22 80:31000/TCP 12m
//TYPE：为NodePort，可以使外部访问；
//PORT：映射出的端口与我们定义的一样 测试访问：
注意：是访问群集中任意节点都可以访问k8s集群中pod所提供的服务！
四、底层负载均衡实现原理
[root@master ~]# kubectl describe svc web-svc
//查看service的详细信息返回的信息如下：
既然说到，Endpoints指定的是后端pod的IP地址，那么下面进行验证：
[root@master ~]# kubectl get pod -o wide | awk '{print $6}'
//提取后端pod的IP地址
IP
10.244.2.2
10.244.1.2
//与上述查询的结果一样！我们知道service是有负载均衡的能力，那么是怎么实现的？
其实，背后的原理并没有那么高大上，kube-proxy通过iptables的转发机制来实现负载均衡的效果的，先定义目标IP是service提供的群集IP，然后使用“-j”选项转发到其他iptables规则，接下来验证一下：
[root@master ~]# kubectl get svc web-svc | awk '{print $3}'
//首先查看service的群集IP地址
CLUSTER-IP
10.99.32.22
[root@master ~]# iptables-save | grep 10.99.32.22
//查看iptables规则中与群集IP地址相关的内容
-A KUBE-SERVICES ! -s 10.244.0.0/16 -d 10.99.32.22/32 -p tcp -m comment --comment "default/web-svc: cluster IP" -m tcp --dport 80 -j KUBE-MARK-MASQ
-A KUBE-SERVICES -d 10.99.32.22/32 -p tcp -m comment --comment "default/web-svc: cluster IP" -m tcp --dport 80 -j KUBE-SVC-3RBUQ3B6P3MTQ3S7
从上述结果中可以看出，当目标地址是群集IP时，就会转发到KUBE-SVC-3RBUQ3B6P3MTQ3S7规则中
[root@master ~]# iptables-save | grep KUBE-SVC-3RBUQ3B6P3MTQ3S7
:KUBE-SVC-3RBUQ3B6P3MTQ3S7 - [0:0]
-A KUBE-NODEPORTS -p tcp -m comment --comment "default/web-svc:" -m tcp --dport 31000 -j KUBE-SVC-3RBUQ3B6P3MTQ3S7
-A KUBE-SERVICES -d 10.99.32.22/32 -p tcp -m comment --comment "default/web-svc: cluster IP" -m tcp --dport 80 -j KUBE-SVC-3RBUQ3B6P3MTQ3S7
-A KUBE-SVC-3RBUQ3B6P3MTQ3S7 -m statistic --mode random --probability 0.50000000000 -j KUBE-SEP-E3SP5QDRAUFB55IC
-A KUBE-SVC-3RBUQ3B6P3MTQ3S7 -j KUBE-SEP-3T3LUFAKMOTS5BKN
//从查询结果中可以看出其负载均衡的效果，因为后端只创建了两个pod，所以其概率为0.5由此可以看出service实现负载均衡的效果：默认情况下使用iptables规则，当然还可以使用其他的方法，这里就不介绍了！
查看负载均衡的详细信息需根据cluster ip为切入口！
实现负载均衡最根本的原理就是：iptables规则根据random（随机数）实现的负载均衡！
五、服务回滚到指定的版本
通过K8s资源对象的基本管理之使用命令行的方式可以了解到kubernetes版本升级、回滚的操作与docker swarm几乎是一样的。回滚操作只能回滚到上一个版本。
搭建私有仓库，使用镜像制作自定义镜像（三个版本），根据主页内容进行区分，将自定义镜像上传到私有仓库中，由于过于简单，过程略……
kubernetes还可以回滚到指定的版本，方法如下：
[root@master yaml]# cat httpd01.deployment.yaml
kind: Deployment
apiVersion: extensions/v1beta1
metadata:
name: httpd
spec:
revisionHistoryLimit: 10 //记录历史版本信息为10个
replicas: 3
template:
metadata:
labels:
app: httpd-server
spec:
containers:
- name: httpd
image: 192.168.1.1:5000/httpd:v1 //三个版本根据镜像进行区分
ports: //这个只是一个声名没有任何作用
- containerPort: 80
[root@master yaml]# cat httpd02.deployment.yaml
kind: Deployment
apiVersion: extensions/v1beta1
metadata:
name: httpd
spec:
revisionHistoryLimit: 10
replicas: 3
template:
metadata:
labels:
app: httpd-server
spec:
containers:
- name: httpd
image: 192.168.1.1:5000/httpd:v2 //三个版本根据镜像进行区分
ports:
- containerPort: 80
[root@master yaml]# cat httpd03.deployment.yaml
kind: Deployment
apiVersion: extensions/v1beta1
metadata:
name: httpd
spec:
revisionHistoryLimit: 10
replicas: 3
template:
metadata:
labels:
app: httpd-server
spec:
containers:
- name: httpd
image: 192.168.1.1:5000/httpd:v3 //三个版本根据镜像进行区分
ports:
- containerPort: 80
[root@master yaml]# kubectl apply -f httpd01.deployment.yaml --record
//--record的作用就是记录历史版本信息
[root@master yaml]# kubectl rollout history deployment httpd
//查看历史的版本信息
deployment.extensions/httpd
REVISION CHANGE-CAUSE
1 kubectl apply --filename=httpd01.deployment.yaml --record=true
//1，表示版本对应的编号，也可以看出其对应的yaml
[root@master yaml]# kubectl apply -f httpd02.deployment.yaml --record
[root@master yaml]# kubectl apply -f httpd03.deployment.yaml --record
//根据yaml文件进行两次升级
[root@master yaml]# kubectl rollout history deployment httpd
deployment.extensions/httpd
REVISION CHANGE-CAUSE
1 kubectl apply --filename=httpd01.deployment.yaml --record=true
2 kubectl apply --filename=httpd02.deployment.yaml --record=true
3 kubectl apply --filename=httpd03.deployment.yaml --record=true
//确认升级的版本信息已经记录
[root@master yaml]# vim httpd-svc.yaml
kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
name: httpd-svc
spec:
type: NodePort
selector:
app: httpd-server
ports:
- protocol: TCP
port: 80
targetPort: 80
nodePort: 31000
[root@master yaml]# kubectl apply -f httpd-svc.yaml
//创建一个svc便于访问测试
[root@master yaml]# curl 127.0.0.1:31000
hello lvzhenjiang:v3
//访问测试页面效果
[root@master yaml]# kubectl rollout undo deployment httpd --to-revision=1
//回滚到版本1，使用--to-revision=1表示，1表示查看历史版本的第一列编号
[root@master yaml]# curl 127.0.0.1:31000 //测试访问
hello lvzhenjiang:v1
六、用label控制pod的位置
如果不指定pod的位置的话，默认情况下，是由K8s中scheduler这个组件来完成的，不能人为的干预。如果是业务需要手动指定的话，那么就需要以下方法：
[root@master yaml]# kubectl label nodes node02 disk=ssd
//手动给node02打上一个 disk=ssd的标签
[root@master yaml]# kubectl get nodes --show-labels | grep disk=ssd
//查看集群中各个节点的标签（包含disk=ssd）
node02 Ready 5d22h v1.15.0 beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,disk=ssd,kubernetes.io/arch=amd64,kubernetes.io/hostname=node02,kubernetes.io/os=linux
//从结果中可以可看出只有node02包含这个标签
[root@master yaml]# vim httpd.yaml
kind: Deployment
apiVersion: extensions/v1beta1
metadata:
name: httpd
spec:
revisionHistoryLimit: 10
replicas: 3
template:
metadata:
labels:
app: httpd-server
spec:
containers:
- name: httpd
image: 192.168.1.1:5000/httpd:v1
ports:
- containerPort: 80
nodeSelector: //指定标签选择器
disk: ssd
[root@master yaml]# kubectl apply -f httpd.yaml
//根据yaml文件生成所需的pod资源
[root@master yaml]# kubectl get pod -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
httpd-5895f5548b-6lb97 1/1 Running 0 12s 10.244.2.8 node02
httpd-5895f5548b-gh8br 1/1 Running 0 10s 10.244.2.10 node02
httpd-5895f5548b-llxh7 1/1 Running 0 12s 10.244.2.9 node02
//从查询结果中可以看出三个pod资源都运行在node02节点上 上述需求已经实现，但是只要有人为干预的地方就会错误的产生，不得不考虑以下这种情况！倘若将node02的标签进行删除的话，看一下会发生什么情况！
[root@master yaml]# kubectl label nodes node02 disk-
//将node02的disk=ssd的标签进行删除
[root@master yaml]# kubectl get nodes --show-labels | grep disk=ssd
//验证，标签已经被删除
[root@master yaml]# kubectl delete -f httpd.yaml
//将原本的pod资源进行删除
[root@master yaml]# kubectl apply -f httpd.yaml
//重新生成pod资源（yaml文件中依然指定了标签）
[root@master yaml]# kubectl get pod -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
httpd-5895f5548b-7w26q 0/1 Pending 0 65s
httpd-5895f5548b-c6p6s 0/1 Pending 0 65s
httpd-5895f5548b-v4s5c 0/1 Pending 0 65s
//但是查看pod的状态为Pending，显然这种状态的pod是不正常的 即使标签的不存在的，yaml文件中也指定了标签，创建pod资源时，不会出现错误，但是pod的状态为Pending（等待的状态），解决方法如下：
[root@master yaml]# kubectl describe pod httpd-5895f5548b-7w26q
//查看pod的详细信息返回的结果如下：
从结果中就已经看出了是因为标签选择器与集群中node的标签不匹配导致的！
如果以上没有发现错误的信息，还需进行以下操作：
[root@master yaml]# kubectl logs -n kube-system kube-scheduler-master
//查看Scheduler组件所产生的日志信息
[root@master yaml]# less /var/log/messages | grep kubelet
//查看系统日志中包含kubelet组件的信息
//因为kubelet是负责管理pod的有关K8s的详细介绍还是建议参考K8s中文文档
当前标题：Kubernetes资源对象的管理
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