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一篇文章搞懂K8S高級(jí)特性

發(fā)布日期:2021-12-15 08:25 | 文章來(lái)源:腳本之家

K8S高級(jí)特性

K8S中還有一些高級(jí)特性有必要了解下,比如彈性擴(kuò)縮應(yīng)用(見(jiàn)上文)、滾動(dòng)更新(見(jiàn)上文)、配置管理、存儲(chǔ)卷、網(wǎng)關(guān)路由等。

在了解這些高級(jí)特性之前有必要先看幾個(gè)K8S的核心概念:

ReplicaSet

ReplicaSet確保任何時(shí)間都有指定數(shù)量的Pod副本在運(yùn)行。通常用來(lái)保證給定數(shù)量的、完全相同的Pod的可用性。建議使用Deployment來(lái)管理ReplicaSet,而不是直接使用。

ConfigMap

ConfigMap是一種API對(duì)象,用來(lái)將非機(jī)密性的數(shù)據(jù)保存到鍵值對(duì)中。使用時(shí),Pod可以將其用作環(huán)境變量、命令行參數(shù)或者存儲(chǔ)卷中的配置文件。使用ConfigMap可以將你的配置數(shù)據(jù)和應(yīng)用程序代碼分開(kāi)。

Volume

Volume指的是存儲(chǔ)卷,包含可被Pod中容器訪問(wèn)的數(shù)據(jù)目錄。容器中的文件在磁盤上是臨時(shí)存放的,當(dāng)容器崩潰時(shí)文件會(huì)丟失,同時(shí)無(wú)法在多個(gè)Pod中共享文件,通過(guò)使用存儲(chǔ)卷可以解決這兩個(gè)問(wèn)題。
常用的存儲(chǔ)卷有如下幾種:

  • configMap:configMap卷提供了向Pod中注入配置數(shù)據(jù)的方法。ConfigMap對(duì)象中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)可以被configMap類型的卷引用,然后被Pod中運(yùn)行的容器化應(yīng)用使用。
  • emptyDir:emptyDir卷可用于存儲(chǔ)緩存數(shù)據(jù)。當(dāng)Pod分派到某個(gè)Node上時(shí),emptyDir卷會(huì)被創(chuàng)建,并且Pod在該節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行期間,卷一直存在。當(dāng)Pod被從節(jié)點(diǎn)上刪除時(shí)emptyDir卷中的數(shù)據(jù)也會(huì)被永久刪除。
  • hostPath:hostPath卷能將主機(jī)節(jié)點(diǎn)文件系統(tǒng)上的文件或目錄掛載到你的Pod中。在Minikube中的主機(jī)指的是Minikube所在的虛擬機(jī)。
  • local:local卷所代表的是某個(gè)掛載的本地設(shè)備,例如磁盤、分區(qū)或者目錄。local卷只能用作靜態(tài)創(chuàng)建的持久卷,尚不支持動(dòng)態(tài)配置。
  • nfs:nfs卷能將NFS(網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng))掛載到你的Pod中。
  • persistentVolumeClaim:persistentVolumeClaim卷用來(lái)將持久卷(PersistentVolume)掛載到Pod中。持久卷(PV)是集群中的一塊存儲(chǔ),可以由管理員事先供應(yīng),或者使用存儲(chǔ)類(Storage Class)來(lái)動(dòng)態(tài)供應(yīng),持久卷是集群資源類似于節(jié)點(diǎn)。

Ingress

Ingress 通過(guò)K8S的Ingress資源可以實(shí)現(xiàn)類似Nginx的基于域名訪問(wèn),從而實(shí)現(xiàn)Pod的負(fù)載均衡訪問(wèn)。

安裝Ingress

進(jìn)入頁(yè)面https://github.com/kubernetes/ingress-nginx/blob/nginx-0.20.0/deploy/mandatory.yaml,將里面的內(nèi)容復(fù)制,保存到k8s master機(jī)器上的一個(gè)文件ingress-controller.yaml里,里面的鏡像地址需要修改下,大家直接用下面這個(gè)yaml的內(nèi)容:

下載地址(不需要積分):下載地址

apiVersion: v1
kind: Namespace
metadata:
  name: ingress-nginx
  labels:
    app.kubernetes.io/name: ingress-nginx
    app.kubernetes.io/part-of: ingress-nginx
---
kind: ConfigMap
apiVersion: v1
metadata:
  name: nginx-configuration
  namespace: ingress-nginx
  labels:
    app.kubernetes.io/name: ingress-nginx
    app.kubernetes.io/part-of: ingress-nginx
---
kind: ConfigMap
apiVersion: v1
metadata:
  name: tcp-services
  namespace: ingress-nginx
  labels:
    app.kubernetes.io/name: ingress-nginx
    app.kubernetes.io/part-of: ingress-nginx
---
kind: ConfigMap
apiVersion: v1
metadata:
  name: udp-services
  namespace: ingress-nginx
  labels:
    app.kubernetes.io/name: ingress-nginx
    app.kubernetes.io/part-of: ingress-nginx
---
apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
  name: nginx-ingress-serviceaccount
  namespace: ingress-nginx
  labels:
    app.kubernetes.io/name: ingress-nginx
    app.kubernetes.io/part-of: ingress-nginx
---
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
kind: ClusterRole
metadata:
  name: nginx-ingress-clusterrole
  labels:
    app.kubernetes.io/name: ingress-nginx
    app.kubernetes.io/part-of: ingress-nginx
rules:
  - apiGroups:
      - ""
    resources:
      - configmaps
      - endpoints
      - nodes
      - pods
      - secrets
    verbs:
      - list
      - watch
  - apiGroups:
      - ""
    resources:
      - nodes
    verbs:
      - get
  - apiGroups:
      - ""
    resources:
      - services
    verbs:
      - get
      - list
      - watch
  - apiGroups:
      - "extensions"
    resources:
      - ingresses
    verbs:
      - get
      - list
      - watch
  - apiGroups:
      - ""
    resources:
      - events
    verbs:
      - create
      - patch
  - apiGroups:
      - "extensions"
    resources:
      - ingresses/status
    verbs:
      - update
---
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
kind: Role
metadata:
  name: nginx-ingress-role
  namespace: ingress-nginx
  labels:
    app.kubernetes.io/name: ingress-nginx
    app.kubernetes.io/part-of: ingress-nginx
rules:
  - apiGroups:
      - ""
    resources:
      - configmaps
      - pods
      - secrets
      - namespaces
    verbs:
      - get
  - apiGroups:
      - ""
    resources:
      - configmaps
    resourceNames:
      # Defaults to "<election-id>-<ingress-class>"
      # Here: "<ingress-controller-leader>-<nginx>"
      # This has to be adapted if you change either parameter
      # when launching the nginx-ingress-controller.
      - "ingress-controller-leader-nginx"
    verbs:
      - get
      - update
  - apiGroups:
      - ""
    resources:
      - configmaps
    verbs:
      - create
  - apiGroups:
      - ""
    resources:
      - endpoints
    verbs:
      - get
---
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
kind: RoleBinding
metadata:
  name: nginx-ingress-role-nisa-binding
  namespace: ingress-nginx
  labels:
    app.kubernetes.io/name: ingress-nginx
    app.kubernetes.io/part-of: ingress-nginx
roleRef:
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
  kind: Role
  name: nginx-ingress-role
subjects:
  - kind: ServiceAccount
    name: nginx-ingress-serviceaccount
    namespace: ingress-nginx
---
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
kind: ClusterRoleBinding
metadata:
  name: nginx-ingress-clusterrole-nisa-binding
  labels:
    app.kubernetes.io/name: ingress-nginx
    app.kubernetes.io/part-of: ingress-nginx
roleRef:
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
  kind: ClusterRole
  name: nginx-ingress-clusterrole
subjects:
  - kind: ServiceAccount
    name: nginx-ingress-serviceaccount
    namespace: ingress-nginx
---
apiVersion: apps/v1
kind: DaemonSet
metadata:
  name: nginx-ingress-controller
  namespace: ingress-nginx
  labels:
    app.kubernetes.io/name: ingress-nginx
    app.kubernetes.io/part-of: ingress-nginx
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app.kubernetes.io/name: ingress-nginx
      app.kubernetes.io/part-of: ingress-nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app.kubernetes.io/name: ingress-nginx
        app.kubernetes.io/part-of: ingress-nginx
      annotations:
        prometheus.io/port: "10254"
        prometheus.io/scrape: "true"
    spec:
      hostNetwork: true
      serviceAccountName: nginx-ingress-serviceaccount
      containers:
        - name: nginx-ingress-controller
          image: siriuszg/nginx-ingress-controller:0.20.0
          args:
            - /nginx-ingress-controller
            - --configmap=$(POD_NAMESPACE)/nginx-configuration
            - --tcp-services-configmap=$(POD_NAMESPACE)/tcp-services
            - --udp-services-configmap=$(POD_NAMESPACE)/udp-services
            - --publish-service=$(POD_NAMESPACE)/ingress-nginx
            - --annotations-prefix=nginx.ingress.kubernetes.io
          securityContext:
            allowPrivilegeEscalation: true
            capabilities:
              drop:
                - ALL
              add:
                - NET_BIND_SERVICE
            # www-data -> 33
            runAsUser: 33
          env:
            - name: POD_NAME
              valueFrom:
                fieldRef:
                  fieldPath: metadata.name
            - name: POD_NAMESPACE
              valueFrom:
                fieldRef:
                  fieldPath: metadata.namespace
          ports:
            - name: http
              containerPort: 80
            - name: https
              containerPort: 443
          livenessProbe:
            failureThreshold: 3
            httpGet:
              path: /healthz
              port: 10254
              scheme: HTTP
            initialDelaySeconds: 10
            periodSeconds: 10
            successThreshold: 1
            timeoutSeconds: 1
          readinessProbe:
            failureThreshold: 3
            httpGet:
              path: /healthz
              port: 10254
              scheme: HTTP
            periodSeconds: 10
            successThreshold: 1
            timeoutSeconds: 1
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: ingress-nginx
  namespace: ingress-nginx
spec:
  ports:
    - name: http
      port: 80
      targetPort: 80
      protocol: TCP
    - name: https
      port: 443
      targetPort: 443
      protocol: TCP
  selector:
    app.kubernetes.io/name: default-http-backend
    app.kubernetes.io/part-of: ingress-nginx
---

查看是否安裝成功

kubectl get pods -n ingress-nginx -o wide

配置ingress訪問(wèn)規(guī)則(就是類似配置nginx的代理轉(zhuǎn)發(fā)配置),讓ingress將域名 tomcat.core.com轉(zhuǎn)發(fā)給后端的tomcat-service-yaml 服務(wù),新建一個(gè)文件ingress- tomcat.yaml,內(nèi)容如下:

apiVersion: networking.k8s.io/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
 name: web-ingress
spec:
 rules:
 - host: tomcat.core.com # 轉(zhuǎn)發(fā)域名
   http:
    paths:
    - path: /
      backend: 
       serviceName: tomcat-service-yaml
       servicePort: 80 # service的端口

查看生效的ingress規(guī)則:

kubectl get ing

在訪問(wèn)機(jī)器配置host,master目錄:/etc/hosts,在 host里增加如下host(ingress部署的機(jī)器ip對(duì)應(yīng)訪問(wèn)的域名)

192.168.159.131 tomcat.core.com
或者
192.168.159.132 tomcat.core.com

配置完后直接在客戶機(jī)瀏覽器訪問(wèn)http://tomcat.core.com/ ,能正常訪問(wèn)tomcat。

高級(jí)特性

配置管理

ConfigMap允許你將配置文件與鏡像文件分離,以使容器化的應(yīng)用程序具有可移植性。接下來(lái)我們演示下如何將ConfigMap的的屬性注入到Pod的環(huán)境變量中去。

添加配置文件nginx-config.yaml用于創(chuàng)建ConfigMap,ConfigMap名稱為nginx-config,存儲(chǔ)信息放在data節(jié)點(diǎn)下:

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata: 
 name: nginx-config
 namespace: default
data:
 nginx-env: test

應(yīng)用nginx-config.yaml文件創(chuàng)建ConfigMap:

kubectl create -f nginx-config.yaml

獲取所有ConfigMap:

kubectl get configmap

通過(guò)yaml格式查看ConfigMap中的內(nèi)容:

kubectl get configmaps nginx-config -o yaml

添加配置文件nginx-deployment.yaml用于創(chuàng)建Deployment,部署一個(gè)nginx服務(wù),在Nginx的環(huán)境變量中引用ConfigMap中的屬性:

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata: 
 name: nginx-deployment
 labels:
  app: nginx
spec:
 replicas: 1
 selector:
  matchLabels:
   app: nginx
 template:
  metadata:
   labels:
    app: nginx
  spec:
   containers:
    - name: nginx
      image: nginx:1.10
      ports:
       - containerPort: 80
      env:
       - name: NGINX_ENV # 在Nginx中設(shè)置環(huán)境變量
         valueFrom:
          configMapKeyRef:
           name: nginx-config # 設(shè)置ConfigMap的名稱
           key: nginx-env # 需要取值的鍵

應(yīng)用配置文件創(chuàng)建Deployment:

kubectl apply -f nginx-deployment.yaml

創(chuàng)建成功后查看Pod中的環(huán)境變量,發(fā)現(xiàn)NGINX_ENV變量已經(jīng)被注入了;

kubectl get pod -o wide

kubectl exec -it nginx-deployment-5ff74658b6-rlft8 -- sh
# 進(jìn)入容器控制臺(tái)執(zhí)行,下面命令
ECHO $NGINX_ENV

存儲(chǔ)卷使用

通過(guò)存儲(chǔ)卷,我們可以把外部數(shù)據(jù)掛在到容器中去,供容器中應(yīng)用訪問(wèn),這樣就算容器崩潰了,數(shù)據(jù)依然可以存在。

記得之前我們使用Docker部署Nginx的時(shí)候,將Nginx的html、logs、conf目錄從外部掛載到了容器中;

docker run -p 80:80 --name nginx \
-v /mydata/nginx/html:/usr/share/nginx/html \
-v /mydata/nginx/logs:/var/log/nginx \
-v /mydata/nginx/conf:/etc/nginx \
-d nginx:1.10

Minikube 可以認(rèn)為是一臺(tái)虛擬機(jī),我們可以用Minikube的ssh命令來(lái)訪問(wèn)它

minikube ssh

Minikube中默認(rèn)有一個(gè)docker用戶,我們先重置下它的密碼

sudo passwd docker

在Minikube中創(chuàng)建mydata目錄

mkdir /home/docker/mydata

我們需要把nginx的目錄復(fù)制到Minikube中去,才能實(shí)現(xiàn)目錄的掛載,注意docker用戶只能修改/home/docker目錄中的文件,我們通過(guò)scp命令來(lái)復(fù)制文件

scp -r /home/macro/mydata/nginx docker@127.0.0.1:/home/docker/mydata/nginx

添加配置文件nginx-volume-deployment.yaml用于創(chuàng)建Deployment:

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata: 
 name: nginx-volume-deployment
 labels:
  app: nginx
spec:
 replicas: 1
 selector:
  matchLabels:
   app: nginx
 template:
  metadata:
   labels:
    app: nginx
  spec:
   containers:
    - name: nginx
      image: nginx:1.10
      ports:
       - containerPort: 80
      volumeMounts:
       - mountPath: /usr/share/nginx/html
         name: html-volume
       - mountPath: /var/logs/nginx
         name: logs-volume
       - mountPath: /etc/nginx
         name: conf-volume
   volumes:
    - name: html-volume
      hostPath:
       path: /home/docker/mydata/nginx/html
       type: Directory
    - name: logs-volume
      hostPath:
       path: /home/docker/mydata/nginx/logs
       type: Directory
    - name: conf-volume
      hostPath:
       path: /home/docker/mydata/nginx/conf
       type: Directory

應(yīng)用配置文件創(chuàng)建Deployment

kubectl apply -f nginx-volume-deployment.yaml

添加配置文件nginx-service.yaml用于創(chuàng)建Service

apiVersion: v1
kind: Service
metadata: 
 name: nginx-service
spec:
 type: NodePort
 selector:
  app: nginx
 ports:
 - name: http
    protocol: TCP
    port: 80
    targetPort: 80
    nodePort: 30080

查看下Service服務(wù)訪問(wèn)端口

kubectl get services

通過(guò)CURL命令訪問(wèn)Nginx首頁(yè)信息。

總結(jié)

Service是K8S服務(wù)的核心,屏蔽了服務(wù)細(xì)節(jié),統(tǒng)一對(duì)外暴露服務(wù)接口,真正做到了“微服務(wù)”。舉個(gè)例子,我們的一個(gè)服務(wù) A,部署了 3 個(gè)備份,也就是 3 個(gè) Pod;對(duì)于用戶來(lái) 說(shuō),只需要關(guān)注一個(gè) Service 的入口就可以,而不需要操心究竟應(yīng)該請(qǐng)求哪一個(gè) Pod。優(yōu) 勢(shì)非常明顯:一方面外部用戶不需要感知因?yàn)?Pod 上服務(wù)的意外崩潰、K8S 重新拉起 Pod 而造成的 IP 變更,外部用戶也不需要感知因升級(jí)、變更服務(wù)帶來(lái)的 Pod 替換而造成的 IP 變化,另一方面,Service 還可以做流量負(fù)載均衡。

但是,Service 主要負(fù)責(zé) K8S 集群內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/strong>。那么集群外部怎么訪問(wèn)集群內(nèi)部呢?這個(gè)時(shí)候就需要 Ingress 了,官方文檔中的解釋是:

Ingress 是對(duì)集群中服務(wù)的外部訪問(wèn)進(jìn)行管理的 API 對(duì)象,典型的訪問(wèn)方式是 HTTP。

ngress 可以提供負(fù)載均衡、SSL 終結(jié)和基于名稱的虛擬托管。

翻譯一下:Ingress 是整個(gè) K8S 集群的接入層,復(fù)雜集群內(nèi)外通訊。

Ingress 和 Service 的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系圖如下:

kubectl排查服務(wù)問(wèn)題

K8S 上部署服務(wù)失敗了怎么排查?

用這個(gè)命令:

kubectl describe ${RESOURCE} ${NAME}

拉到最后看到Events部分,會(huì)顯示出 K8S 在部署這個(gè)服務(wù)過(guò)程的關(guān)鍵日志。

一般來(lái)說(shuō),通過(guò)kubectl describe pod ${POD_NAME}已經(jīng)能定位絕大部分部署失敗的問(wèn)題 了,當(dāng)然,具體問(wèn)題還是得具體分析。

K8S 上部署的服務(wù)不正常怎么排查?

如果服務(wù)部署成功了,且狀態(tài)為running,那么就需要進(jìn)入 Pod 內(nèi)部的容器去查看自己的服 務(wù)日志了:

查看 Pod 內(nèi)部某個(gè) container 打印的日志:

kubectl log ${POD_NAME} ‐c ${CONTAINER_NAME}。

進(jìn)入 Pod 內(nèi)部某個(gè) container:

kubectl exec ‐it [options] ${POD_NAME} ‐c ${CONTAINER_NAME} [args]

這個(gè)命令的作用是通過(guò) kubectl 執(zhí)行了docker exec xxx進(jìn)入到容器實(shí)例內(nèi)部。之后,就是 用戶檢查自己服務(wù)的日志來(lái)定位問(wèn)題。

K8S真的放棄Docker了嗎?

Docker作為非常流行的容器技術(shù),之前經(jīng)常有文章說(shuō)它被K8S棄用了,取而代之的是另一 種容器技術(shù)containerd!其實(shí)containerd只是從Docker中分離出來(lái)的底層容器運(yùn)行時(shí),使 用起來(lái)和Docker并沒(méi)有啥區(qū)別,從Docker轉(zhuǎn)型containerd非常簡(jiǎn)單,基本沒(méi)有什么門檻。 只要把之前Docker命令中的docker改為crictl基本就可以了,都是同一個(gè)公司出品的東西, 用法都一樣。所以不管K8S到底棄用不棄用Docker,對(duì)我們開(kāi)發(fā)者使用來(lái)說(shuō),基本沒(méi)啥影響!

K8S CRI

K8S發(fā)布CRI(Container Runtime Interface),統(tǒng)一了容器運(yùn)行時(shí)接口,凡是支持CRI的 容器運(yùn)行時(shí),皆可作為K8S的底層容器運(yùn)行時(shí)。

K8S為什么要放棄使用Docker作為容器運(yùn)行時(shí),而使用containerd呢?

如果你使用Docker作為K8S容器運(yùn)行時(shí)的話,kubelet需要先要通過(guò)dockershim去調(diào)用 Docker,再通過(guò)Docker去調(diào)用containerd。

如果你使用containerd作為K8S容器運(yùn)行時(shí)的話,由于containerd內(nèi)置了CRI插件, kubelet可以直接調(diào)用containerd。
使用containerd不僅性能提高了(調(diào)用鏈變短了),而且資源占用也會(huì)變?。―ocker不是 一個(gè)純粹的容器運(yùn)行時(shí),具有大量其他功能)。

當(dāng)然,未來(lái)Docker有可能自己直接實(shí)現(xiàn)K8S的CRI接口來(lái)兼容K8S的底層使用。

到此這篇關(guān)于K8S高級(jí)特性的文章就介紹到這了,更多相關(guān)K8S高級(jí)特性內(nèi)容請(qǐng)搜索本站以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持本站!

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