K8s容器編排

時間 2019-11-12

標籤 k8s 容器編排简体版

原文原文鏈接

K8s容器編排

Kubernetes（k8s）具備完備的集羣管理能力：php

包括多層次的安全防禦和准入機制
多租戶應用支撐能力
透明的服務註冊和服務發現機制
內建智能負載均衡器
強大的故障發現和自我修復能力
服務滾動升級和在線擴容能力
可擴展的資源自動調度機制
以及多粒度的資源管理能力

Pod是在K8s集羣中運行部署應用或服務的最小單元，它是能夠支持多容器的。Pod的設計理念是支持多個容器在一個Pod中共享網絡地址和文件系統，能夠經過進程間通訊和文件共享這種簡單高效的方式組合完成服務。Pod對多容器的支持是K8s最基礎的設計理念。Pod是K8s集羣中全部業務類型的基礎，能夠看做運行在K8s集羣中的小機器人，不一樣類型的業務就須要不一樣類型的小機器人去執行。html

在K8s中，全部的容器均在Pod中運行，一個Pod能夠承載一個或者多個相關的容器，同一個Pod中的容器會部署在同一個物理機器上而且可以共享資源。java

一個Pod也能夠包含0個或者多個數據卷組（volumes）,這些卷組將會以目錄的形式提供給一個容器，或者被全部Pod中的容器共享，對於用戶建立的每一個Pod，系統會自動選擇那個健康而且有足夠容量的機器，而後建立相似容器的容器，當容器建立失敗的時候，容器會被node agent自動的重啓，這個node agent 叫 kubelet，可是，若是是Pod失敗或者機器它不會自動的轉移而且啓動，除非用戶定義了 replication controller。node

用戶能夠本身建立並管理Pod。K8s將這些操做簡化爲兩個操做：能夠基於相同的Pod配置文件部署多個Pod複製品；python

建立可替代的Pod，當一個Pod掛了或者機器掛了的時候。而K8s API中負責來從新啓動，遷移等行爲的部分叫作「replication controller」，它根據一個模板生成了一個Pod,而後系統就根據用戶的需求建立了許多冗餘，這些冗餘的Pod組成了一個整個應用或者服務或者服務中的一組。mysql

一旦一個Pod被建立，系統就會不停的監控Pod的健康狀況以及Pod所在主機的健康狀況，若是這個Pod由於軟件緣由掛掉了或者所在的機器掛掉了，replication controller 會自動在一個健康的機器上建立一個一摸同樣的Pod，來維持原來的Pod冗餘狀態數量不變，一個應用的多個Pod能夠共享一個機器。linux

Kubernetes直接管理Pod而不是容器：
一個pod能夠是一個容器，也能夠是多個容器，例如你運行一個服務項目，其中須要使用nginx、mysql、tomcat，能夠將這三個應用在同一個pod中，對他們提供統一的調配能力。
一個pod只能運行在一個主機上，而一個主機上能夠有多個pod。

一、複製控制器（Replication Controller，RC）

RC是K8s集羣中保證Pod高可用的API對象。經過監控運行中的Pod來保證集羣中運行指定數目的Pod副本。
指定的數目能夠是多個也能夠是1個；少於指定數目，RC就會啓動運行新的Pod副本；多於指定數目，RC就會殺死多餘的Pod副本。

即便在指定數目爲1的狀況下，經過RC運行Pod也比直接運行Pod更明智，由於RC也能夠發揮它高可用的能力，保證永遠有1個Pod在運行。
RC只適用於長期伺服型的業務類型，好比控制小機器人提供高可用的Web服務。

二、副本集（Replica Set，RS）

RS是新一代RC，提供一樣的高可用能力，區別主要在於RS後來居上，能支持更多種類的匹配模式。副本集對象通常不單獨使用，而是做爲Deployment的理想狀態參數使用。nginx

三、部署(Deployment)

部署表示用戶對K8s集羣的一次更新操做。
部署是一個比RS應用模式更廣的API對象，能夠是建立一個新的服務，更新一個新的服務，也能夠是滾動升級一個服務。

四、服務（Service）

RC、RS和 Deployment只是保證了支撐服務的微服務Pod的數量，可是沒有解決如何訪問這些服務的問題。 一個Pod只是一個運行服務的實例，隨時可能在一個節點上掛掉，在另外一個節點以一個新的IP啓動一個新的Pod，所以不能以固定的IP和端口號對外提供服務。
要穩定地提供服務須要服務發現和負載均衡能力。每一個Service會對應一個集羣內部有效的虛擬VIP，集羣內部經過VIP訪問一個服務。
在K8s集羣中微服務的負載均衡是由Kube-proxy負載均衡器來實現的。它是一個分佈式代理服務器，在K8s的每一個節點上都有一個。

五、名稱空間（Namespace）web

名稱空間爲K8s集羣提供虛擬的隔離做用，K8s集羣初始有兩個名稱空間：默認名稱空間 default、系統名稱空間 kube-system。sql

除此之外，管理員能夠建立新的名稱空間知足須要。

六、存儲卷（Volume）

K8s集羣中的存儲卷跟Docker的存儲卷有些相似，只不過Docker的存儲卷做用範圍爲一個容器，而K8s的存儲卷的生命週期和做用範圍是一個Pod。

每一個Pod中聲明的存儲卷由Pod中的全部容器共享。

集羣中 master 節點上運行三個進程： 分別是：kube-apiserver，kube-controller-manager和kube-scheduler。 羣集每一個node節點都運行兩個進程： kubelet，與Kubernetes Master進行通訊。 kube-proxy，一個網絡代理，反映每一個節點上的Kubernetes網絡服務。

https://kubernetes.io/docs/tutorials/kubernetes-basics/

使用Katacoda在運行Minikube的Web瀏覽器中運行虛擬終端，這是一個能夠在任何地方運行的Kubernetes的小規模本地部署。

無需安裝任何軟件或配置任何東西; 每一個交互式教程都直接從您的Web瀏覽器自己運行。在命令行進行單擊就能夠，無需手動輸入

中文文檔：http://docs.kubernetes.org.cn/

在Kubernetes上部署您的第一個應用程序

使用Kubernetes命令行界面Kubectl建立和管理部署，建立部署時，您須要指定應用程序的容器映像以及要運行的副本數。

kubectl run kubernetes-bootcamp --image=gcr.io/google-samples/kubernetes-bootcamp:v1 --port=8080
kubectl get deployments
kubectl proxy

curl http://localhost:8001/version

export POD_NAME=$(kubectl get pods -o go-template --template '{{range .items}}{{.metadata.name}}{{"\n"}}{{end}}') echo Name of the Pod: $POD_NAME

curl http://localhost:8001/api/v1/namespaces/default/pods/$POD_NAME/proxy/

查看節點信息和pod信息

一個node節點能夠部署多個pod，一個pod能夠部署一個或多個app和volume

kubectl get pods 獲取列表資源

kubectl describe pods 顯示有關資源的詳細信息

kubectl logs $POD_NAME 從pod中的容器打印日誌

kubectl exec $POD_NAME env 在pod中的容器上執行命令

kubectl exec -ti $POD_NAME bash

cat server.js

curl localhost:8080

exit

您可使用這些命令查看應用程序的部署時間，當前狀態，運行位置以及配置。

如何對外暴露咱們的應用（經過service服務）

Kubernetes服務是一個抽象層，它定義了一組邏輯Pod，併爲這些Pod啓用外部流量暴露，負載平衡和服務發現。

不一樣方式公開服務：
ClusterIP（默認） - 在羣集中的內部IP上公開服務。此類型使服務只能從羣集中訪問。
NodePort - 使用NAT在集羣中每一個選定節點的同一端口上公開服務。使用可從羣集外部訪問服務<NodeIP>:<NodePort>。ClusterIP的超集。
LoadBalancer - 在當前雲中建立外部負載均衡器（若是支持），併爲服務分配固定的外部IP。NodePort的超集。
ExternalName - externalName經過返回帶有名稱的CNAME記錄，使用任意名稱（在規範中指定）公開服務。沒有代理使用。此類型須要v1.7或更高版本kube-dns。

服務使用標籤和選擇器匹配一組Pod，這是一個容許對Kubernetes中的對象進行邏輯操做的分組。標籤是附加到對象的鍵/值對，能夠以多種方式使用：

指定用於開發，測試和生產的對象
嵌入版本標籤
使用標記對對象進行分類

kubectl expose deployment/kubernetes-bootcamp --type="NodePort" --port 8080

kubectl get services

kubectl delete service -l run=kubernetes-bootcamp

Pod數量的擴容和縮容

您可使用kubectl run命令的--replicas參數從頭開始建立具備多個實例的Deployment

kubectl get deployments

kubectl scale deployments/kubernetes-bootcamp --replicas=4

kubectl get pods -o wide

kubectl describe deployments/kubernetes-bootcamp

kubectl describe services/kubernetes-bootcamp

kubectl scale deployments/kubernetes-bootcamp --replicas=2

滾動更新：

滾動更新容許經過使用新的實例逐步更新Pods實例來實現部署的更新，從而實現0停機。新的Pod將在具備可用資源的節點上進行調度。

滾動更新容許如下操做：

將應用程序從一個環境推廣到另外一個環境（經過容器映像更新）
回滾到之前的版本
持續集成和持續交付應用程序，無需停機

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

kubectl rollout status deployments/kubernetes-bootcamp

kubectl rollout undo deployments/kubernetes-bootcamp

如何經過Docker建立一個單機、單節點的Kubernetes集羣

解決方案：docker本地服務器方案、託管方案、全套雲端方案、定製方案

若是你只是想試一試Kubernetes，咱們推薦基於Docker的本地方案。

基於Docker的本地方案是衆多可以完成快速搭建的本地集羣方案中的一種，可是侷限於單臺機器。

Vagrant 是一款用來構建虛擬開發環境的工具，很是適合 php/python/ruby/java 這類語言開發 web 應用，「代碼在我機子上運行沒有問題」這種說辭將成爲歷史。

咱們能夠經過 Vagrant 封裝一個 Linux 的開發環境，分發給團隊成員。成員能夠在本身喜歡的桌面系統（Mac/Windows/Linux）上開發程序，代碼卻能統一在封裝好的環境裏運行，很是霸氣。

Vagrant的安裝

本文教程的虛擬機是基於VirtualBox的（VMWare也能夠，可是須要破解），下面來介紹安裝VirtualBox和Vagrant的安裝。

一、VirtualBox的安裝

下載地址：https://www.virtualbox.org/wiki/Downloads
歷史版本：https://www.virtualbox.org/wiki/Download_Old_Builds_4_3_pre24

二、Vagrant的安裝

https://www.vagrantup.com/downloads.html

3. centos7.box：

http://cloud.centos.org/centos/7/vagrant/x86_64/images/

三、版本兼容性

VirtualBox：自版本4.3.12後啓動虛擬機會存在各類問題，所以建議安裝4.3.12版本。
Vagrant：從1.0.x能夠直接升級到1.x版本，Vagrant向後兼容Vagrant1.0.x，可是1.1+版本不在支持1.0.x版本的插件，所以插件也要作相應升級。

四、其餘安裝建議

建議安裝好以後將VirtualBox的虛擬機位置設置到其餘盤，不然佔用默認C盤空間較大，已安裝的虛擬機須要移動到新的目錄下，具體設置辦法請見下圖：

Vagrant啓動

簡單來講，使用如下兩條命令就能夠啓動一個Vagrant環境了：

$ vagrant init hashicorp/precise32 $ vagrant up

經過上面兩個命令，就能夠在VirtualBox中啓動並運行Ubuntu 12.04 LTS 32-bit了，可使用命令vagrant ssh登陸到這臺虛擬機上，當完成一切操做以後，可使用vagrant destroy命令來銷燬它。

下面咱們分步驟來介紹怎麼配置而且啓動一個基於VirtualBox虛擬機的Vagrant環境：

一、創建工程(Project)

開始任何一個項目須要一個名爲Vagrantfile的文件來配置Vagrant，這個文件的做用有一下兩個：

標識Vagrant項目的根目錄，後續的大部分Vagrant配置都與此目錄有關。
描述工程啓動所需的虛擬機類型和資源，以及須要安裝的軟件和你的訪問方式。

可使用命令vagrant init來初始化項目目錄，能夠按照如下步驟操做

$ mkdir vagrant_project $ cd vagrant_project $ vagrant init

這樣在當前目錄下就會生成名爲Vagrantfile的文件，固然也能夠在已有的工程目錄下執行vagrant init命令來初始化生成這個文件。

二、添加虛擬機(Boxes)

可使用命令vagrant box add來添加虛擬機，例如要添加Ubuntu12.04，咱們可使用：

$ vagrant box add hashicorp/precise32

在不進入虛擬機的狀況下，還可使用下面的命令對虛擬機進行管理：

vagrant up （啓動虛擬機）
vagrant halt （關閉虛擬機——對應就是關機）
vagrant suspend （暫停虛擬機——只是暫停，虛擬機內存等信息將以狀態文件的方式保存在本地，能夠執行恢復操做後繼續使用）
vagrant resume （恢復虛擬機 —— 與前面的暫停相對應）
vagrant destroy （刪除虛擬機，刪除後在當前虛擬機所作進行的除開Vagrantfile中的配置都不會保留）
當在啓動Vagrant後，對於虛擬機有進行過安裝環境相關的配置，若是並不但願寫在Vagrant的啓動shell裏面每次都從新安裝配置一遍，能夠將當前配置好的虛擬機打包成box，
vagrant package --output NAME --vagrantfile FILE

先決條件

1. 你必須擁有一臺安裝有Docker的機器。

2. 你的內核必須支持 memory內存和 swap交換分區 accounting 。確認你的linux內核開啓了以下配置：

CONFIG_RESOURCE_COUNTERS=y CONFIG_MEMCG=y CONFIG_MEMCG_SWAP=y CONFIG_MEMCG_SWAP_ENABLED=y CONFIG_MEMCG_KMEM=y

第一步：運行Etcd

docker run --net=host -d gcr.io/google_containers/etcd:2.0.12 /usr/local/bin/etcd --addr=127.0.0.1:4001 --bind-addr=0.0.0.0:4001 --data-dir=/var/etcd/data

第二步：啓動master

docker run -d \ --volume=/:/rootfs:ro \ --volume=/sys:/sys:ro \ --volume=/dev:/dev \ --volume=/var/lib/docker/:/var/lib/docker:ro \ --volume=/var/lib/kubelet/:/var/lib/kubelet:rw \ --volume=/var/run:/var/run:rw \ --net=host \ --pid=host \ --privileged=true \ gcr.io/google_containers/hyperkube:v1.0.1 \ /hyperkube kubelet --containerized --hostname-override=&quot;127.0.0.1&quot; --address=&quot;0.0.0.0&quot; --api-servers=http://localhost:8080 --config=/etc/kubernetes/manifests

這一步實際上運行的是 kubelet ，並啓動了一個包含其餘master組件的[pod](../userguide/pods.md）。

第三步：運行service proxy

docker run -d --net=host --privileged gcr.io/google_containers/hyperkube:v1.0.1 /hyperkube proxy --master=http://127.0.0.1:8080 --v=2

若是你運行了不一樣的Kubernetes集羣，你可能須要指定 -s http://localhost:8080 選項來訪問本地集羣。

運行一個應用

kubectl -s http://localhost:8080 run nginx --image=nginx --port=80

運行 docker ps 你應該就能看到nginx在運行。下載鏡像可能須要等待幾分鐘。

暴露爲service

kubectl expose rc nginx --port=80

運行如下命令來獲取剛纔建立的service的IP地址。有兩個IP，第一個是內部的

（CLUSTER_IP），第二個是外部的負載均衡IP。

kubectl get svc nginx

一樣你也能夠經過運行如下命令只獲取第一個IP（CLUSTER_IP）：

kubectl get svc nginx --template={{.spec.clusterIP}}

經過第一個IP（CLUSTER_IP）訪問服務：

curl <insert-cluster-ip-here>

關於關閉集羣的說明

上面的各類容器都是運行在 kubelet 程序的管理下，它會保證容器一直運行，甚至容器意外退出時也不例外。因此，若是想關閉集羣，你須要首先關閉 kubelet 容器，再關閉其餘。

可使用 docker kill $(docker ps -aq) 。注意這樣會關閉Docker下運行的全部容器，請謹慎使用。

CentOS部署Kubernetes集羣

前提條件
你須要3臺或以上安裝有CentOS的機器 啓動一個集羣
Kubernetes包提供了一些服務：kube-apiserver, kube-scheduler, kube-controller-manager,kubelet, kube-proxy。
這些服務經過systemd進行管理，配置信息都集中存放在一個地方：/etc/kubernetes。咱們將會把這些服務運行到不一樣的主機上。
第一臺主機，centosmaster，將是Kubernetes 集羣的master主機。這臺機器上將運行kube-apiserver, kubecontroller-manager和kube-scheduler這幾個服務，此外，master主機上還將運行etcd。
其他的主機，fed-minion，將是從節點，將會運行kubelet, proxy和docker。

單機部署方案 Minikube。
kubectl

啓動k8s集羣：minikube start

 命令：
a.啓動：vagrant up

b. 關機：vagrant halt

c. 重啓：vagrant reload

d. 查看運行狀態：vagrant status

e. 銷燬：vagrant destroy

搭建集羣的Kubeadm、kops、play with k8s

環境規劃

主機名	操做系統	IP地址
master	Centos 7.4-x86_64	192.168.1.100
node1	Centos 7.4-x86_64	192.168.1.102
node2	Centos 7.4-x86_64	192.168.1.104