(四)Kubernetes 資源清單定義

 Kubernetes經常使用資源對象

依據資源的主要功能做爲分類標準，Kubernetes的API對象大致可分爲五個類別，以下：

類型	名稱
工做負載(Workload)	Pod、ReplicaSet、Deployment、StatefulSet、DaemonSet、Job、Cronjob
負載均衡(Discovery &LB)	Service、Ingress
配置和存儲(Config&Storage)	Volume、CSI、ConfigMap、Secret、DownwardAPI
集羣(Cluster)	Namespace、Node、Role、ClusterRole、RoleBinding、ClusterRoleBinding
元數據(metadata)	HPA、PodTemplate、LimitRange

對象資源格式

Kubernetes API 僅接受及響應JSON格式的數據（JSON對象），同時，爲了便於使用，它也容許用戶提供YAML格式的POST對象，但API Server須要實現自行將其轉換爲JSON格式後方能提交。API Server接受和返回的全部JSON對象都遵循同一個模式，它們都具備kind和apiVersion字段，用於標識對象所屬的資源類型、API羣組及相關的版本。

大多數的對象或列表類型的資源提供元數據信息，如名稱、隸屬的名稱空間和標籤等；spec則用於定義用戶指望的狀態，不一樣的資源類型，其狀態的意義也各有不一樣，例如Pod資源最爲核心的功能在於運行容器；而status則記錄着活動對象的當前狀態信息，它由Kubernetes系統自行維護，對用戶來講爲只讀字段。

獲取對象的JSON格式的配置清單能夠經過"kubectl get TYPE/NAME -o yaml"命令來獲取。

[root@k8s-master ~]# kubectl get pod nginx-67685f79b5-8rjk7 -o yaml    #獲取該pod的配置清單
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  creationTimestamp: "2019-08-30T07:00:30Z"
  generateName: nginx-67685f79b5-
  labels:
    pod-template-hash: 67685f79b5
    run: nginx
  name: nginx-67685f79b5-8rjk7
  namespace: default
  ownerReferences:
  - apiVersion: apps/v1
    blockOwnerDeletion: true
    controller: true
    kind: ReplicaSet
    name: nginx-67685f79b5
    uid: 6de479a9-52f6-4581-8e06-884a84dab593
  resourceVersion: "244953"
  selfLink: /api/v1/namespaces/default/pods/nginx-67685f79b5-8rjk7
  uid: 0b6f5a87-4129-4b61-897a-6020270a846e
spec:
  containers:
  - image: nginx:1.12
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    name: nginx
    resources: {}
    terminationMessagePath: /dev/termination-log
    terminationMessagePolicy: File
    volumeMounts:
    - mountPath: /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount
      name: default-token-s8mbf
      readOnly: true
  dnsPolicy: ClusterFirst
  enableServiceLinks: true
  nodeName: k8s-node1
  priority: 0
  restartPolicy: Always
  schedulerName: default-scheduler
  securityContext: {}
  serviceAccount: default
  serviceAccountName: default
  terminationGracePeriodSeconds: 30
  tolerations:
  - effect: NoExecute
    key: node.kubernetes.io/not-ready
    operator: Exists
    tolerationSeconds: 300
  - effect: NoExecute
    key: node.kubernetes.io/unreachable
    operator: Exists
    tolerationSeconds: 300
  volumes:
  - name: default-token-s8mbf
    secret:
      defaultMode: 420
      secretName: default-token-s8mbf
status:
  conditions:
  - lastProbeTime: null
    lastTransitionTime: "2019-08-30T07:00:30Z"

建立資源的方法

• apiserver僅接受JSON格式的資源定義

• yaml格式提供資源配置清單，apiserver可自動將其轉爲json格式，然後再提交

大部分資源的配置清單由如下5個字段組成

apiVersion: 指明api資源屬於哪一個羣組和版本，同一個組能夠有多個版本 group/version
    # kubectl api-versions  命令能夠獲取

kind:       資源類別，標記建立的資源類型，k8s主要支持如下資源類別
    Pod、ReplicaSet、Deployment、StatefulSet、DaemonSet、Job、Cronjob

metadata:   用於描述對象的屬性信息，主要提供如下字段：
  name:          指定當前對象的名稱，其所屬的名稱空間的同一類型中必須惟一
  namespace:     指定當前對象隸屬的名稱空間，默認值爲default
  labels:        設定用於標識當前對象的標籤，鍵值數據，常被用做挑選條件
  annotations:   非標識型鍵值數據，用來做爲挑選條件，用於labels的補充

spec:       用於描述所指望的對象應該具備的狀態（disired state），資源對象中最重要的字段。

status:     用於記錄對象在系統上的當前狀態（current state），本字段由kubernetes自行維護

kubernetes存在內嵌的格式說明，定義資源配置清單時，可使用kubectl explain命令進行查看，如查看Pod這個資源的定義：

[root@k8s-master ~]# kubectl explain pods
KIND:     Pod
VERSION:  v1

DESCRIPTION:
     Pod is a collection of containers that can run on a host. This resource is
     created by clients and scheduled onto hosts.

FIELDS:
   apiVersion    <string>
     APIVersion defines the versioned schema of this representation of an
     object. Servers should convert recognized schemas to the latest internal
     value, and may reject unrecognized values. More info:
     https://git.k8s.io/community/contributors/devel/api-conventions.md#resources

   kind    <string>
     Kind is a string value representing the REST resource this object
     represents. Servers may infer this from the endpoint the client submits
     requests to. Cannot be updated. In CamelCase. More info:
     https://git.k8s.io/community/contributors/devel/api-conventions.md#types-kinds

   metadata    <Object>
     Standard object's metadata. More info:
     https://git.k8s.io/community/contributors/devel/api-conventions.md#metadata

   spec    <Object>
     Specification of the desired behavior of the pod. More info:
     https://git.k8s.io/community/contributors/devel/api-conventions.md#spec-and-status

   status    <Object>
     Most recently observed status of the pod. This data may not be up to date.
     Populated by the system. Read-only. More info:
     https://git.k8s.io/community/contributors/devel/api-conventions.md#spec-and-status

若是須要了解某一級字段表示的對象之下的二級對象字段時，只須要指定其二級字段的對象名稱便可，三級和四級字段對象等的查看方式依次類推。例如查看Pod資源的Spec對象支持嵌套使用的二級字段:

[root@k8s-master ~]# kubectl explain pods.spec
RESOURCE: spec <Object>

DESCRIPTION:
     Specification of the desired behavior of the pod. More info:
     https://git.k8s.io/community/contributors/devel/api-conventions.md#spec-and-status

     PodSpec is a description of a pod.

FIELDS:
   activeDeadlineSeconds    <integer>
     Optional duration in seconds the pod may be active on the node relative to
     StartTime before the system will actively try to mark it failed and kill
     associated containers. Value must be a positive integer.

   affinity    <Object>
     If specified, the pod's scheduling constraints

   automountServiceAccountToken    <boolean>
     AutomountServiceAccountToken indicates whether a service account token
     should be automatically mounted.
 .....

配置清單模式建立Pod

[root@k8s-master ~]# mkdir manfests 
[root@k8s-master ~]# cd manfests/
[root@k8s-master manfests]# vim pod-demo.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-demo
  namespace: default
  labels:
    app: myapp
    tier: frontend
spec:
  containers:
  - name: myapp
    image: ikubernetes/myapp:v1
  - name: busybox
    image: busybox:latest
    command:
    - "/bin/sh"
    - "-c"
    - "sleep 3600"

[root@k8s-master manfests]# kubectl create -f pod-demo.yaml 
pod/pod-demo created
[root@k8s-master manfests]#
[root@k8s-master manfests]# kubectl get pods 
NAME       READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod-demo   2/2     Running   0          15s
[root@k8s-master manfests]# kubectl describe pods pod-demo   #查看pod詳細信息
[root@k8s-master manfests]# kubectl get pods -o wide 
NAME       READY   STATUS    RESTARTS   AGE    IP            NODE        NOMINATED NODE   READINESS GATES
pod-demo   2/2     Running   0          102s   10.244.1.17   k8s-node1   <none>           <none>
[root@k8s-master manfests]# 
[root@k8s-master manfests]# curl 10.244.1.17
Hello MyApp | Version: v1 | <a href="hostname.html">Pod Name</a>
[root@k8s-master manfests]# 
[root@k8s-master manfests]# kubectl logs pod-demo myapp   #查看pod-demo下myapp的日誌
10.244.0.0 - - [03/Sep/2019:02:32:52 +0000] "GET / HTTP/1.1" 200 65 "-" "curl/7.29.0" "-"
[root@k8s-master manfests]# 
[root@k8s-master manfests]# kubectl exec -it pod-demo -c myapp -- /bin/sh   #進入myapp容器
/ # 

Pod資源spec的containers字段解析

[root@k8s-master ~]# kubectl explain pods.spec.containers
name    <string>    指定容器名稱

image    <string>    指定容器所需鏡像倉庫及鏡像名，例如ikubernetes/myapp:v1

imagePullPolicy    <string>  （可取如下三個值Always,Never,IfNotpresent）
    Always：鏡像標籤爲「latest」時，老是去指定的倉庫中獲取鏡像
    Never：禁止去倉庫中下載鏡像，即僅使用本地鏡像
    IfNotpresent：若是本地沒有該鏡像，則去鏡像倉庫中下載鏡像
    
ports    <[]Object>  值是一個列表，由一到多個端口對象組成。例如：(名稱(可後期調用) 端口號 協議 暴露在的地址上) 暴露端口只是提供額外信息的，不能限制系統是否真的暴露
    containerPort  <integer>  指定暴露的容器端口
    name    <string>    當前端口的名稱
    hostIP    <string>   主機端口要綁定的主機IP
    hostPort    <integer>   主機端口，它將接收到請求經過NAT轉發至containerPort字段指定的端口
    protocol    <string>    端口的協議，默認是TCP

args    <[]string>  傳遞參數給command 至關於docker中的CMD

command    <[]string>  至關於docker中的ENTRYPOINT

鏡像中的命令和pod中定義的命令關係說明：

• 若是pod中沒有提供command或者args，則使用docker中的CMD和ENTRYPOINT。

• 若是pod中提供了command但不提供args，則使用提供的command，忽略docker中的Cmd和Entrypoint。

• 若是pod中只提供了args，則args將做爲參數提供給docker中的Entrypoint使用。

• 若是pod中同時提供了command和args，則docker中的cmd和Entrypoint將會被忽略，pod中的args將最爲參數給cmd使用。

標籤和標籤選擇器

標籤

標籤是Kubernetes極具特點的功能之一，它可以附加於Kubernetes的任何資源對象之上。簡單來講，標籤就是「鍵值」類型的數據，能夠在資源建立時直接指定，也能夠隨時按需添加到活動對象中。然後便可由標籤選擇器進行匹配度檢查從而完成資源挑選。一個對象可擁有不止一個標籤，而同一個標籤也能夠被添加到至多個資源之上。

key=value
    key：字母、數字、_、-、.  只能以字母或者數字開頭
    value：能夠爲空，只能以字母或者數字開頭及結尾，中間可使用字母、數字、_、-、.
    在實際環境中，儘可能作到見名知意，且儘量保持簡單

[root@k8s-master ~]# kubectl get pods --show-labels     #查看pod信息時，並顯示對象的標籤信息
NAME       READY   STATUS    RESTARTS   AGE     LABELS
pod-demo   2/2     Running   5          5h13m   app=myapp,tier=frontend

[root@k8s-master ~]# kubectl get pods -l app   #過濾包含app標籤的pod
NAME       READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod-demo   2/2     Running   5          5h20m

[root@k8s-master ~]# kubectl get pods -l app,tier    #過濾同時包含app，tier標籤的pod
NAME       READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod-demo   2/2     Running   5          5h20m

[root@k8s-master ~]# kubectl get pods -L app   #顯示有app鍵的標籤信息
NAME       READY   STATUS    RESTARTS   AGE     APP
pod-demo   2/2     Running   5          5h21m   myapp

[root@k8s-master ~]# kubectl get pods -L app,tier    #顯示有app和tier鍵的標籤信息
NAME       READY   STATUS    RESTARTS   AGE     APP     TIER
pod-demo   2/2     Running   5          5h21m   myapp   frontend

1）給已有的pod添加標籤，經過kubectl label命令

[root@k8s-master ~]# kubectl label --help 
Usage:
  kubectl label [--overwrite] (-f FILENAME | TYPE NAME) KEY_1=VAL_1 ... KEY_N=VAL_N
[--resource-version=version] [options]


[root@k8s-master ~]# kubectl label pods/pod-demo env=production    #給pod資源pod-demo添加env標籤值爲production
pod/pod-demo labeled
[root@k8s-master ~]# kubectl get pods --show-labels
NAME       READY   STATUS    RESTARTS   AGE     LABELS
pod-demo   2/2     Running   5          5h32m   app=myapp,env=production,tier=frontend

2）修改已有的標籤的值

[root@k8s-master ~]# kubectl label pods/pod-demo env=testing --overwrite   #同上面添加標籤同樣，只是添加--overwrite參數
pod/pod-demo labeled
[root@k8s-master ~]# 
[root@k8s-master ~]# kubectl get pods --show-labels
NAME       READY   STATUS    RESTARTS   AGE     LABELS
pod-demo   2/2     Running   5          5h39m   app=myapp,env=testing,tier=frontend

標籤選擇器

標籤選擇器用於選擇標籤的查詢條件或選擇標準，kubernetes API目前支持兩個選擇器：基於等值關係以及基於集合關係。例如，env=production和env!=qa是基於等值關係的選擇器，而tier in(frontend,backend)則是基於集合關係的選擇器。使用標籤選擇器時還將遵循如下邏輯：

1）同時指定的多個選擇器之間的邏輯關係爲「與」操做

2）使用空值的標籤選擇器意味着每一個資源對象都將被選中

3）空的標籤選擇器將沒法選出任何資源。

• 等值關係標籤選擇器：

"="、「==」和「!=」三種，其中前兩個意義相同，都表示等值關係；最後一個表示不等關係。

• 集合關係標籤選擇器：

KEY in(VALUE1,VALUE2,...)：指定的健名的值存在於給定的列表中即知足條件

KEY notin(VALUE1,VALUE2,...)：指定的鍵名的值不存在與給定的列表中即知足條件

KEY：全部存在此健名標籤的資源。

!KEY：全部不存在此健名標籤的資源。

1）等值關係示例：

[root@k8s-master ~]# kubectl get pods -l app=myapp    #過濾標籤鍵爲app值爲myapp的pod
NAME       READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod-demo   2/2     Running   6          6h11m

[root@k8s-master ~]# kubectl get pods -l app=myapp,env=testing    #過濾標籤鍵爲app值爲myqpp，而且標籤鍵爲env值爲testing的pod
NAME       READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod-demo   2/2     Running   6          6h11m

[root@k8s-master ~]# kubectl get pods -l app!=my    #過濾標籤鍵爲app值不爲my的全部pod
NAME       READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod-demo   2/2     Running   6          6h17m

2）集合關係示例：

[root@k8s-master ~]# kubectl get pods -l "app in (myapp)"    #過濾鍵爲app值有myapp的pod
NAME       READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod-demo   2/2     Running   6          6h51m

[root@k8s-master ~]# kubectl get pods -l "app notin (my)"    #過濾鍵爲app值沒有my的pod
NAME       READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod-demo   2/2     Running   6          6h59m

處此以外，kubernetes的諸多資源對象必須以標籤選擇器的方式關聯到pod資源對象，例如Service、Deployment和ReplicaSet類型的資源等，它們在spec字段中嵌套使用嵌套的「selector」字段，經過「matchlabels」來指定標籤選擇器，有的甚至還支持使用「matchExpressions」構建複雜的標籤選擇器機制。

• matchLabels：經過直接給定鍵值對來指定標籤選擇器

• matchExpressions：基於表達式指定的標籤選擇器列表，每一個選擇器都形如「{key:KEY_NAME, operator:OPERATOR, values:[VALUE1,VALUE2,...]}」

節點選擇器

pod節點選擇器是標籤及標籤選擇器的一種應用，它可以讓pod對象基於集羣中工做節點的標籤來挑選傾向運行的目標節點。

#在定義pod資源清單時，能夠經過nodeName來指定pod運行的節點，或者經過nodeSelector來挑選傾向的節點
[root@k8s-master ~]# kubectl explain pods.spec
   nodeName    <string>
     NodeName is a request to schedule this pod onto a specific node. If it is
     non-empty, the scheduler simply schedules this pod onto that node, assuming
     that it fits resource requirements.

   nodeSelector    <map[string]string>
     NodeSelector is a selector which must be true for the pod to fit on a node.
     Selector which must match a node's labels for the pod to be scheduled on
     that node. More info:
     https://kubernetes.io/docs/concepts/configuration/assign-pod-node/

查看節點默認的標籤

[root@k8s-master ~]# kubectl get nodes --show-labels
NAME         STATUS   ROLES    AGE    VERSION   LABELS
k8s-master   Ready    master   6d2h   v1.15.2   beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,kubernetes.io/arch=amd64,kubernetes.io/hostname=k8s-master,kubernetes.io/os=linux,node-role.kubernetes.io/master=
k8s-node1    Ready    <none>   6d1h   v1.15.2   beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,kubernetes.io/arch=amd64,kubernetes.io/hostname=k8s-node1,kubernetes.io/os=linux
k8s-node2    Ready    <none>   6d1h   v1.15.2   beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,kubernetes.io/arch=amd64,kubernetes.io/hostname=k8s-node2,kubernetes.io/os=linux

給節點添加標籤

[root@k8s-master ~]# kubectl label nodes/k8s-node1 disktype=ssd
node/k8s-node1 labeled
[root@k8s-master ~]# kubectl get nodes --show-labels
NAME         STATUS   ROLES    AGE    VERSION   LABELS
k8s-master   Ready    master   6d2h   v1.15.2   beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,kubernetes.io/arch=amd64,kubernetes.io/hostname=k8s-master,kubernetes.io/os=linux,node-role.kubernetes.io/master=
k8s-node1    Ready    <none>   6d2h   v1.15.2   beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,disktype=ssd,kubernetes.io/arch=amd64,kubernetes.io/hostname=k8s-node1,kubernetes.io/os=linux
k8s-node2    Ready    <none>   6d2h   v1.15.2   beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,kubernetes.io/arch=amd64,kubernetes.io/hostname=k8s-node2,kubernetes.io/os=linux

修改yaml文件，添加節點選擇器nodeSelector，而後從新建立pod

[root@k8s-master ~]# vim manfests/pod-demo.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-demo
  namespace: default
  labels:
    app: myapp
    tier: frontend
spec:
  containers:
  - name: myapp
    image: ikubernetes/myapp:v1
    ports:
    - name: http
      containerPort: 80
  - name: busybox
    image: busybox:latest
    command:
    - "/bin/sh"
    - "-c"
    - "sleep 3600"
  nodeSelector:
    disktype: ssd
    
[root@k8s-master ~]# kubectl delete -f manfests/pod-demo.yaml    #刪除上面建立的pod資源
pod "pod-demo" deleted
[root@k8s-master ~]# kubectl create -f manfests/pod-demo.yaml     #從新建立pod-demo資源
pod/pod-demo created
[root@k8s-master ~]# kubectl get pods -o wide     #查看pod，能夠看到分配到了k8s-node1節點（也就是上面打上disktype標籤的節點）
NAME       READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP            NODE        NOMINATED NODE   READINESS GATES
pod-demo   2/2     Running   0          16s   10.244.1.19   k8s-node1   <none>           <none>

[root@k8s-master ~]# kubectl describe pods pod-demo
......
Events:
  Type    Reason     Age   From                Message
  ----    ------     ----  ----                -------
  Normal  Scheduled  58s   default-scheduler   Successfully assigned default/pod-demo to k8s-node1
......

資源註解

除了標籤（label）以外，Pod與其餘各類資源還能使用資源註解（annotation）。與標籤相似，註解也是「鍵值」類型的數據，不過它不能用於標籤及挑選Kubernetes對象，僅可用於資源提供「元數據」信息。另外，註解中的元數據不受字符數量的限制，它可大可小，能夠爲結構化或非結構化形式，也支持使用在標籤中禁止使用的其餘字符。