Kubernetes 的核心对象 Pod 资源对象 Pod 资源对象是一种集合了一个到多个应用容器,存储资源,专用 IP 及支撑容器运行的其它选项的逻辑组件,是 Kubernetes 的部署单元及原子运行单元.它通常由共享资源紧密的一个或多个应用容器组成.
Kubernetes 的网络模型要求各 Pod 对象的 IP 地址位于同一网络平面中,各 Pod 之间使用其 IP 地址直接进行通信,无论它们运行于集群内的哪个工作节点上,这些 Pod 对象都像是运行于同一局域网中的多个主机
Pod 对象中的各进程均运行于彼此隔离的容器中,并于各容器间共享两种关键资源: 网络和存储卷
每个 Pod 对象都会被分配一个集群内专用的 IP 地址,称为 Pod IP.同一 Pod 内部的所有容器共享 Pod 对象的 Network 和 UTS 名称空间,包括主机名,IP 地址和端口等.因此,Pod 内容器间通信可基于本地回环接口进行,Pod 外的其它组件通信则需要使用 Service 资源对象的 ClusterIP 及其相应端口完成
存储卷资源可以共享给 Pod 内部的所有容器使用,从而完成容器间数据的共享.存储卷还可以确保在容器终止后被重启/删除后数据不会丢失,从而保证了声明周期内的 Pod 对象数据的持久化存储.
一个 Pod 对象代表某个应用程序的一个特定实例,如果需要扩展应用程序,则需要为此应用程序同时创建多个 Pod 实例,每个实例均代表应用程序的一个运行的副本.这些副本化的 Pod 对象的创建和管理通常被称为”控制器”.
创建 Pod 时,可以使用 Pod Preset 对象为 Pod 注入特定的信息,如 ConfigMap,Secret,存储卷和环境变量等.
基于期望的目标状态和各节点的资源可用性,Master 会将 Pod 对象调度至某选定的工作节点运行,工作节点从指定的镜像仓库下载镜像,并于本地的容器运行时环境中启动容器.Master 会将整个集群的状态保存于 etcd 中,并通过 API Server 共享给集群中的各组件及客户端.
Controller Kubernetes 使用控制器实现对 Pod 对象的管理操作,从而实现 Pod 对象的扩缩容,滚动更新和自愈能力等
控制器本身也是一种资源类型,其中与工作负载相关的实现如 ReplicationController,Deployment,StatefulSet,DaemonSet,Jobs等,可以统称它们为 Pod 控制器
Pod 控制器的定义通常由期望的 Pod 副本数量,Pod 模版和标签选择器组成.Pod 控制器会根据标签选择器对 Pod 对象的标签进行匹配检查,所有满足选择条件的 Pod 对象都将受控于当前控制器并计入其副本总数,并确保此数目能够精确反映期望的副本数.
在实际应用场景中,用户需要手动修改 Pod 控制器中期望副本数量以实现应用规模的扩缩容.若集群中部署了 HeapSter 或 Prometheus 一类的资源指标监控附件时,用户可以使用 “HorizontalPodAutoscaler(HPA)” 计算出合适的 Pod 副本数量,并自动修改 Pod 控制器中期望的副本数以实现应用规模的动态伸缩,提高资源利用率
Kubernetes 集群中每个节点通过 cAdvisor 收集容器及节点的 CPU,内存,磁盘等资源的利用率指标数据,HPA 基于这些统计数据监控容器健康状态并做出扩展决策.
Service 尽管 Pod 对象拥有 IP 地址,但此地址无法确保在 Pod 对象重启或重建后保持不变.Service 资源用于被访问的 Pod 对象中添加一个有着固定 IP 地址的中间层,客户端地址发起请求后由相关的 Service 资源调度并代理至后端的 Pod 对象
Service 是微服务的一种实现,实际上是通过规则定义出由多个 Pod 对象组合而成的逻辑集合,并附带访问这组 Pod 对象的策略.Service 对象挑选,关联 Pod 对象的方式同 Pod 控制器一样,都需要基于标签选择器进行定义.
Service 主要有三种常用类型:
仅用于集群内部通信的 ClusterIP
接入集群外部请求的 NodePort 类型,它通过端口映射来实现,工作于每个节点的主机 IP 之上
LoadBalancer 类型,将外部请求负载均衡至多个节点的 NodePort 之上.它主要用于云厂商环境中,使用云厂商提供的 LoadBalancer 负载均衡提供服务.
部署应用程序的主要过程 用户只需要向 API Server 请求创建一个 Pod 控制器,由控制器根据镜像等信息向 API Server 请求创建出一定数量的 Pod 对象,并由 Master 之上的调度器指派至选定的工作节点以运行容器化应用.
用户还需要创建一个集体的 Service 对象以便为这些 Pod 对象建立起一个固定的访问入口,从而使客户端能够通过服务名称或 ClusterIP 进行访问
部署 Kubernetes 集群 kubeadm 部署工具 kubeadm 仅关心如何初始化并启动集群,余下的其它操作则不在其考虑范围之内.
kubeadm 集成了众多管理 Kubernetes 集群的命令行工具,其中
kubeadm init 用于集群的快速初始化,其核心功能是部署 Master 节点的各个组件.kubeadm join 用于将节点快速加入到指定集群中kubeadm token 可在集群构建后管理用于加入集群时使用的认证令牌(token)kubeadm reset 删除构建集群过程中生成的文件并重置回初始状态kubeadm config 管理 kubeadm 集群配置,该配置保留在集群的 ConfigMap 中.常用如下
kubeadm config images list/pull 列出/拉取 kubeadm 构建需要的镜像kubeadm config print init-defaults/join-defaults 打印初始化或加入节点的默认配置kubeadm config view 查看当前 kubeadm 集群的配置
kubeadm upgrade 用于平滑的升级 K8S 集群
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 kubeadm init \ --config=/etc/kubernetes/kubeadm.yml \ --control-plane-endpoint=${vip:port} \ --apiserver-advertise-address=${ip} \ --apiserver-bind-port=6443 \ --cert-dir=/etc/kubernetes/pki \ --cri-socket=/var/run/dockershim.sock \ --image-repository=${image-repo} \ --kubernetes-version=${k8s-version} \ --service-cidr=10.96.0.0/16 \ --pod-network-cidr=10.244.0.0/16 \ --node-name=${HOSTNAME} --token=abcdef.0123456789abcdef \ --upload-certs \ --ignore-preflight-errors=Swap,IsPrivilegedUser,all \
集群初始化示例如下:
1 2 3 4 5 6 7 8 kubeadm init --kubernetes-version=v1.15.0 --service-cidr=10.96.0.0/16 --pod-network-cidr=10.244.0.0/16 --apiserver-advertise-address=192.168.2.3 --image-repository=registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/k8sxio mkdir -p $HOME /.kube sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME /.kube/config sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME /.kube/config kubeadm join 192.168.2.3:6443 --token 1cvajd.j94i1p8vxzc5kim9 \ --discovery-token-ca-cert-hash sha256:27a53f3a71536eb9c78c380f302866ed6801b221fbbcc4ad71d632a19a9cfcda
其中,另外还可以使用配置文件方式初始化 kubernetes 集群,使用 kubeadm config print init-defaults 打印出的默认配置文件如下,可以在此基础上稍作修改
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2.2.2 集群运行模式
独立组件模式: 系统组件直接以守护进程方式运行于节点之上,各个组件之间相互协作构成集群.期间需要用到的证书及 Token 等认证信息也需要手动生成,过程较为繁琐.
静态 Pod 模式: 除 kubelet 和 Docker 之外的其它组件都是都是以静态 Pod 对象运行于 Master 主机上
2.3 kubectl 命令详解 详见 kubectl 命令行官网
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