kubernetes基本架构和常用术语（云原生十三）

kubernetes基本架构和常用术语（云原生十三）如何会写任意资源的 yaml，比如 Pod### kubectl create deployment my-nginx --image=nginx apiVersion: apps/v1 kind: Deployment metadata: annotations: deployment.kubernetes.io/revision: "1" creationTimestamp: "2022-05-27T11:37:59Z" generation: 1 labels: app: my-nginx name: my-nginx namespace: default resourceVersion: "376418" uid: 5a47e879-e2e9-40d1-8b02-180031903e8

深入 Kubernetes（k8s）概念一、基础概念理解

• 集群
• master
• worker
• Node
• Pod
• 应用最终以 Pod 为一个基本单位部署
• Label
• 很多资源都可以打标签
• Deployment
• 应用部署用它，deployment 最终会产生 Pod
• Service
• 负载均衡机制

二、kubernetes Objects（k8s 对象）1、什么是 k8s 对象

官方文档地址： 理解 Kubernetes 对象 | Kubernetes

• k8s 里面操作的资源实体，就是 k8s 的对象，可以使用 yaml 来声明对象。然后让 k8s 根据 yaml 的声明创建出这个对象；
• 操作 Kubernetes 对象 —— 无论是创建、修改，或者删除 —— 需要使用 Kubernetes API 。比如，当使用 kubectl 命令行接口时，CLI 会执行必要的 Kubernetes API 调用
• Kubernetes 对象指的是 Kubernetes 系统的持久化实体，所有这些对象合起来，代表了你集群的实际情况。常规的应用里，我们把应用程序的数据存储在数据库中，Kubernetes 将其数据以 Kubernetes 对象的形式通过 api server 存储在 etcd 中。具体来说，这些数据（Kubernetes 对象）描述了：
• 集群中运行了哪些容器化应用程序（以及在哪个节点上运行）
• 集群中对应用程序可用的资源（网络，存储等）
• 应用程序相关的策略定义，例如，重启策略、升级策略、容错策略
• 其他 Kubernetes 管理应用程序时所需要的信息 scheduler 先计算应该去哪个节点部署

对象的 spec 和 status

每一个 Kubernetes 对象都包含了两个重要的字段：

spec 必须由您来提供，描述了您对该对象所期望的 目标状态

status 只能由 Kubernetes 系统来修改，描述了该对象在 Kubernetes 系统中的 实际状态

Kubernetes 通过对应的 控制器，不断地使实际状态趋向于您期望的目标状态

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### kubectl create deployment my-nginx --image=nginx apiVersion: apps/v1 kind: Deployment metadata: annotations: deployment.kubernetes.io/revision: "1" creationTimestamp: "2022-05-27T11:37:59Z" generation: 1 labels: app: my-nginx name: my-nginx namespace: default resourceVersion: "376418" uid: 5a47e879-e2e9-40d1-8b02-180031903e8a spec: ###期望状态 progressDeadlineSeconds: 600 replicas: 1 ### 副本数量 revisionHistoryLimit: 10 selector: matchLabels: app: my-nginx strategy: rollingUpdate: maxSurge: 25% maxUnavailable: 25% type: RollingUpdate template: metadata: creationTimestamp: null labels: app: my-nginx spec: containers: - image: nginx ###使用这个镜像创建容器 imagePullPolicy: Always name: nginx resources: {} terminationMessagePath: /dev/termination-log terminationMessagePolicy: File dnsPolicy: ClusterFirst restartPolicy: Always schedulerName: default-scheduler securityContext: {} terminationGracePeriodSeconds: 30 status: ###当前状态 availableReplicas: 1 ## 当前集群可用的 conditions: - lastTransitionTime: "2022-05-27T11:38:17Z" lastUpdateTime: "2022-05-27T11:38:17Z" message: Deployment has minimum availability. reason: MinimumReplicasAvailable status: "True" type: Available - lastTransitionTime: "2022-05-27T11:37:59Z" lastUpdateTime: "2022-05-27T11:38:17Z" message: ReplicaSet "my-nginx-6b74b79f57" has successfully progressed. reason: NewReplicaSetAvailable status: "True" type: Progressing observedGeneration: 1 readyReplicas: 1 replicas: 1 updatedReplicas: 1 ### 最终一致。 ## etcd保存的创建资源期望的状态和最终这个资源的状态要是一致的；spec和status要最终一致 ## 1、kubectl create deployment my-nginx --image=nginx ## 2、api-server保存etcd，controller-manager最终解析数据，知道集群要my-nginx一份，保存到etcd ## 3、kubelet就做一件事情，spec状态和最终状态一致 while(true){ if(my-nginx.replicas != spec.replicas) { kubelet.startPod(); } } 2、描述 k8s 对象

自己编写任意资源的 yaml 都可以创建出他

如何会写任意资源的 yaml，比如 Pod

编写 yaml 的黑科技 kubectl run my-nginx666 --image=nginx #启动一个 Pod1、kubectl get pod my-nginx666 -oyaml 集群中挑一个同类资源，获取出他的 yaml。2、kubectl run my-tomcat --image=tomcat --dry-run -oyaml 干跑一遍

kind: Pod #资源类型 kubectl api-resources:可以获取到所有资源 apiVersion: v1 #同一个资源有可能有多个版本。看 kubectl api-resources提示的。 metadata: #每一个资源定义一些元数据信息 labels: run: my-tomcat name: my-tomcat spec: #资源的规格（镜像名、镜像的环境变量信息等等） containers: - image: tomcat name: my-tomcat resources: {} dnsPolicy: ClusterFirst restartPolicy: Always

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当你在 Kubernetes 中创建一个对象时，必须提供

• 该对象的 spec 字段，通过该字段描述您期望的 目标状态
• 该对象的一些基本信息，例如名字

可以使用 kubectl 命令行创建对象，也可以编写 .yaml 格式的文件进行创建

apiVersion: apps/v1kind: Deployment metadata: name: nginx-deploymentspec: selector: matchLabels: app: nginx replicas: 2 # 运行 2 个容器化应用程序副本 template: metadata: labels: app: nginx spec: containers: - name: nginx image: nginx:1.7.9 ports: - containerPort: 80

#1、部署 kubectl apply -f deployment.yaml #2、移除 kubectl delete -f deployment.yaml3、k8s 对象 yaml 的结构

必填字段

在上述的 .yaml 文件中，如下字段是必须填写的：

• apiVersion 用来创建对象时所使用的 Kubernetes API 版本
• kind 被创建对象的类型
• metadata 用于唯一确定该对象的元数据：包括 name 和 namespace，如果 namespace 为空，则默认值为 default
• spec 描述您对该对象的期望状态

不同类型的 Kubernetes，其 spec 对象的格式不同（含有不同的内嵌字段），通过 API 手册可以查看 Kubernetes 对象的字段和描述。例如，假设您想了解 Pod 的 spec 定义，可以在这里找到，Deployment 的 spec 定义可以在这里找到

Kubernetes API Reference Docs 这就是我们以后要完全参照的文档。

4、管理 k8s 对象

同一个 Kubernetes 对象应该只使用一种方式管理，否则可能会出现不可预期的结果

#1、命令式 kubectl run nginx --image nginx kubectl create deployment nginx --image nginx apply -f ： 没有就创建，有就修改 #2、指令性 - 使用指令性的对象配置（imperative object configuration）时，需要向 kubectl 命令指定具体的操作（create replace apply delete等），可选参数以及至少一个配置文件的名字。配置文件中必须包括一个完整的对象的定义，可以是 yaml 格式，也可以是 json 格式。 #创建对象 kubectl create -f nginx.yaml #删除对象 kubectl delete -f nginx.yaml -f redis.yaml #替换对象 kubectl replace -f nginx.yaml #3、声明式 #处理 configs 目录中所有配置文件中的Kubernetes对象，根据情况创建对象、或更新Kubernetes中已经存在的对象。可以先执行 diff 指令查看具体的变更，然后执行 apply 指令执行变更； kubectl diff -f configs/ kubectl apply -f configs/ #递归处理目录中的内容： kubectl diff -R -f configs/ kubectl apply -R -f configs/ #移除 kubectl delete -f configs/5、对象名称

Kubernetes REST API 中，所有的对象都是通过 name 和 UID 唯一性确定

可以通过 namespace name 唯一性地确定一个 RESTFUL 对象，例如：

/api/v1/namespaces/{namespace}/pods/{name}

Names

同一个名称空间下，同一个类型的对象，可以通过 name 唯一性确定。如果删除该对象之后，可以再重新创建一个同名对象。

依据命名规则，Kubernetes 对象的名字应该：

• 最长不超过 253 个字符
• 必须由小写字母、数字、减号 -、小数点 . 组成
• 某些资源类型有更具体的要求

例如，下面的配置文件定义了一个 name 为 nginx-demo 的 Pod，该 Pod 包含一个 name 为 nginx 的容器：

apiVersion: v1kind: Podmetadata: name: nginx-demo ##pod 的名字 spec: containers: - name: nginx ##容器的名字 image: nginx:1.7.9 ports: - containerPort: 80 UIDs

UID

UID 是由 Kubernetes 系统生成的，唯一标识某个 Kubernetes 对象的字符串。

Kubernetes 集群中，每创建一个对象，都有一个唯一的 UID。用于区分多次创建的同名对象（如前所述，按照名字删除对象后，重新再创建同名对象时，两次创建的对象 name 相同，但是 UID 不同。）

6、名称空间

kubectl get namespaces kubectl describe namespaces <name> #隔离 mysql mapper.xml--》dao.

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Kubernetes 安装成功后，默认有初始化了三个名称空间：

• default 默认名称空间，如果 Kubernetes 对象中不定义 metadata.namespace 字段，该对象将放在此名称空间下
• kube-system Kubernetes 系统创建的对象放在此名称空间下
• kube-public 此名称空间自动在安装集群是自动创建，并且所有用户都是可以读取的（即使是那些未登录的用户）。主要是为集群预留的，例如，某些情况下，某些 Kubernetes 对象应该被所有集群用户看到。

名称空间未来如何隔离

1）、基于环境隔离（prod test）

prod：部署的所有应用

test：部署的所有应用

2）、基于产品线的名称空间（商城，android，ios，backend）；

3）、基于团队隔

访问其他名称空间的东西？(名称空间资源隔离，网络不隔离)

1）、配置直接拿来用。不行

2）、网络访问，可以。

Pod-Pod；

serviceName 来访问，找本名称空间的 Service 负载均衡

serviceName.名称空间，可以访问别的名称空间的

创建名称空间

apiVersion: v1kind: Namespacemetadata:name: <名称空间的名字>

apiVersion: v1kind: Namespacemetadata:creationTimestamp: nullname: k8s-03spec: {}status: {}

kubectl create -f ./my-namespace.yaml

#直接用命令 kubectl create namespace <名称空间的名字>

#删除 kubectl delete namespaces <名称空间的名字>

名称空间的名字必须与 DNS 兼容：

• 不能带小数点 .
• 不能带下划线 _
• 使用数字、小写字母和减号 - 组成的字符串

默认情况下，安装 Kubernetes 集群时，会初始化一个 default 名称空间，用来将承载那些未指定名称空间的 Pod、Service、Deployment 等对象

为请求设置命名空间

#要为当前请求设置命名空间，请使用 --namespace 参数。 kubectl run nginx --image=nginx --namespace=<insert-namespace-name-here> kubectl get pods --namespace=<insert-namespace-name-here>

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#在对象 yaml 中使用命名空间 apiVersion: v1kind: Podmetadata: name: nginx-demo ##pod 的名字 namespace: default #不写就是 defaultspec: containers: - name: nginx ##容器的名字 image: nginx:1.7.9 ports: - containerPort: 80

当您创建一个 Service 时，Kubernetes 会创建一个相应的 DNS 条目。

该条目的形式是 <service-name>.<namespace-name>.svc.cluster.local ，这意味着如果容器只使用 ``，它将被解析到本地命名空间的服务。这对于跨多个命名空间（如开发、分级和生产）使用相同的配置非常有用。如果您希望跨命名空间访问，则需要使用完全限定域名（FQDN）。

# 创建 Pod kind:Podk8s 底层最小的部署单元是 Pod。Service，Deploy，ReplicaSet# Deploy:直接指定 Pod 模板（） kind: Deploy

并非所有对象都在命名空间中

大多数 kubernetes 资源（例如 Pod、Service、副本控制器等）都位于某些命名空间中。但是命名空间资源本身并不在命名空间中。而且底层资源，例如 nodes 和持久化卷不属于任何命名空间。

查看哪些 Kubernetes 资源在命名空间中，哪些不在命名空间中：

# In a namespace kubectl api-resources --namespaced=true # Not in a namespace kubectl api-resources --namespaced=false

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7、标签和选择器

标签（Label）是附加在 Kubernetes 对象上的一组名值对，其意图是按照对用户有意义的方式来标识 Kubernetes 对象，同时，又不对 Kubernetes 的核心逻辑产生影响。标签可以用来组织和选择一组 Kubernetes 对象。您可以在创建 Kubernetes 对象时为其添加标签，也可以在创建以后再为其添加标签。每个 Kubernetes 对象可以有多个标签，同一个对象的标签的 Key 必须唯一，例如：

metadata: labels: key1: value1 key2: value2

使用标签（Label）可以高效地查询和监听 Kubernetes 对象，在 Kubernetes 界面工具（如 Kubenetes Dashboard 或 Kuboard）和 kubectl 中，标签的使用非常普遍。那些非标识性的信息应该记录在 注解（annotation）

为什么要使用标签

使用标签，用户可以按照自己期望的形式组织 Kubernetes 对象之间的结构，而无需对 Kubernetes 有任何修改。

应用程序的部署或者批处理程序的部署通常都是多维度的（例如，多个高可用分区、多个程序版本、多个微服务分层）。管理这些对象时，很多时候要针对某一个维度的条件做整体操作，例如，将某个版本的程序整体删除，这种情况下，如果用户能够事先规划好标签的使用，再通过标签进行选择，就会非常地便捷。

标签的例子有：

• release: stable、release: canary
• environment: dev、environment: qa、environment: production
• tier: frontend、tier: backend、tier: cache
• partition: customerA、partition: customerB
• track: daily、track: weekly

上面只是一些使用比较普遍的标签，您可以根据您自己的情况建立合适的使用标签的约定。

句法和字符集

标签是一组名值对（key/value pair）。标签的 key 可以有两个部分：可选的前缀和标签名，通过 / 分隔。

• 标签名：
• 标签名部分是必须的
• 不能多于 63 个字符
• 必须由字母、数字开始和结尾
• 可以包含字母、数字、减号-、下划线_、小数点.
• 标签前缀：
• 标签前缀部分是可选的
• 如果指定，必须是一个 DNS 的子域名，例如：k8s.eip.work
• 不能多于 253 个字符
• 使用 / 和标签名分隔

如果省略标签前缀，则标签的 key 将被认为是专属于用户的。Kubernetes 的系统组件（例如，kube-scheduler、kube-controller-manager、kube-apiserver、kubectl 或其他第三方组件）向用户的 Kubernetes 对象添加标签时，必须指定一个前缀。kubernetes.io/ 和 k8s.io/ 这两个前缀是 Kubernetes 核心组件预留的。

标签的 value 必须：

• 不能多于 63 个字符
• 可以为空字符串
• 如果不为空，则
• 必须由字母、数字开始和结尾
• 可以包含字母、数字、减号-、下划线_、小数点.

apiVersion: v1kind: Podmetadata: name: label-demo labels: environment: production app: nginxspec: containers: - name: nginx image: nginx:1.7.9 ports: - containerPort: 80

标签选择器

通常来讲，会有多个 Kubernetes 对象包含相同的标签。通过使用标签选择器（label selector），用户/客户端可以选择一组对象。标签选择器（label selector）是 Kubernetes 中最主要的分类和筛选手段。

Kubernetes api server 支持两种形式的标签选择器，equality-based 基于等式的 和 set-based 基于集合的。标签选择器可以包含多个条件，并使用逗号分隔，此时只有满足所有条件的 Kubernetes 对象才会被选中

使用基于等式的选择方式 可以使用三种操作符 =、==、!=。前两个操作符含义是一样的，都代表相等，后一个操作符代表不相等

kubectl get pods -l environment=production tier=frontend # 选择了标签名为 `environment` 且 标签值为 `production` 的Kubernetes对象 environment = production # 选择了标签名为 `tier` 且标签值不等于 `frontend` 的对象，以及不包含标签 `tier` 的对象 tier != frontend

使用基于集合的选择方式

Set-based 标签选择器可以根据标签名的一组值进行筛选。支持的操作符有三种：in、notin、exists。例如 # 选择所有的包含 `environment` 标签且值为 `production` 或 `qa` 的对象 environment in (production qa) # 选择所有的 `tier` 标签不为 `frontend` 和 `backend`的对象，或不含 `tier` 标签的对象 tier notin (frontend backend) # 选择所有包含 `partition` 标签的对象 partition # 选择所有不包含 `partition` 标签的对象 !partition # 选择包含 `partition` 标签（不检查标签值）且 `environment` 不是 `qa` 的对象 partition environment notin (qa) kubectl get pods -l 'environment in (production) tier in (frontend)'

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#Job、Deployment、ReplicaSet 和 DaemonSet 同时支持基于等式的选择方式和基于集合的选择方式。例如：selector: matchLabels: component: redis matchExpressions: - {key: tier operator: In values: [cache]} - {key: environment operator: NotIn values: [dev]} # matchLabels 是一个 {key value} 组成的 map。map 中的一个 {key value} 条目相当于 matchExpressions 中的一个元素，其 key 为 map 的 key，operator 为 In， values 数组则只包含 value 一个元素。matchExpression 等价于基于集合的选择方式，支持的 operator 有 In、NotIn、Exists 和 DoesNotExist。当 operator 为 In 或 NotIn 时，values 数组不能为空。所有的选择条件都以 AND 的形式合并计算，即所有的条件都满足才可以算是匹配

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#添加或者修改标签 kubectl label --help # Update pod 'foo' with the label 'unhealthy' and the value 'true'. kubectl label pods foo unhealthy=true # Update pod 'foo' with the label 'status' and the value 'unhealthy' overwriting any existing value. kubectl label --overwrite pods foo status=unhealthy # Update all pods in the namespace kubectl label pods --all status=unhealthy # Update a pod identified by the type and name in "pod.json" kubectl label -f pod.json status=unhealthy # Update pod 'foo' only if the resource is unchanged from version 1. kubectl label pods foo status=unhealthy --resource-version=1 # Update pod 'foo' by removing a label named 'bar' if it exists. # Does not require the --overwrite flag. kubectl label pods foo bar-​8、注解 annotation

注解（annotation）可以用来向 Kubernetes 对象的 metadata.annotations 字段添加任意的信息。Kubernetes 的客户端或者自动化工具可以存取这些信息以实现其自定义的逻辑。

metadata: annotations: key1: value1 key2: value2

9、字段选择器

字段选择器（Field selectors）允许您根据一个或多个资源字段的值筛选 Kubernetes 资源。 下面是一些使用字段选择器查询的例子：

• metadata.name=my-service
• metadata.namespace!=default
• status.phase=Pending

kubectl get pods --field-selector status.phase=Running

三个命令玩转所有的 yaml 写法‘

kubectl get xxx -oyaml

kubectl create deploy xxxxx --dry-run-client -oyaml

kubectl explain pod.spec.xx

写完 yaml kubectl apply -f 即可

10、给 vscode 安装插件

搜索 kubernetes ，安装 yaml和kubernetes template插件即可

idea 也有 kubernetes 插件

11、认识 kubectl 和 kubelet

kubeadm 安装的集群。二进制后来就是 yum install etcd api-server

• 认识核心文件夹 /etc/kubernetes . 以 Pod 方式安装的核心组件。
• etcd，api-server，scheduler。（安装 k8s 的时候，yum kubeadm kubelet kubectl）
• 回顾集群安装的时候，为什么只有master节点的kubectl可以操作集群
• kubelet 额外参数配置 /etc/sysconfig/kubelet；kubelet 配置位置 /var/lib/kubelet/config.yaml

kubectl 的所有命令参考：

命令参考：Kubectl Reference Docs

Basic Commands (Beginner): 初学者掌握的命令 create Create a resource from a file or from stdin. expose Take a replication controller service deployment or pod and expose it as a new Kubernetes Service run Run a particular image on the cluster set Set specific features on objects Basic Commands (Intermediate): 基础命令 explain Documentation of resources get Display one or many resources edit Edit a resource on the server delete Delete resources by filenames stdin resources and names or by resources and label selector Deploy Commands: #部署用的命令 rollout Manage the rollout of a resource scale Set a new size for a Deployment ReplicaSet or Replication Controller autoscale Auto-scale a Deployment ReplicaSet StatefulSet or ReplicationController Cluster Management Commands: #集群管理的命令 certificate Modify certificate resources. cluster-info Display cluster info top Display Resource (CPU/Memory) usage. cordon Mark node as unschedulable uncordon Mark node as schedulable drain Drain node in preparation for maintenance taint Update the taints on one or more nodes Troubleshooting and Debugging Commands: # debug的命令 describe Show details of a specific resource or group of resources logs Print the logs for a container in a pod attach Attach to a running container exec Execute a command in a container port-forward Forward one or more local ports to a pod proxy Run a proxy to the Kubernetes API server cp Copy files and directories to and from containers. auth Inspect authorization debug Create debugging sessions for troubleshooting workloads and nodes Advanced Commands: # 高阶命令 diff Diff live version against would-be applied version apply Apply a configuration to a resource by filename or stdin patch Update field(s) of a resource replace Replace a resource by filename or stdin wait Experimental: Wait for a specific condition on one or many resources. kustomize Build a kustomization target from a directory or URL. Settings Commands: # 设置 label Update the labels on a resource annotate Update the annotations on a resource completion Output shell completion code for the specified shell (bash or zsh) # Other Commands: #其他 api-resources Print the supported API resources on the server api-versions Print the supported API versions on the server in the form of "group/version" config Modify kubeconfig files plugin Provides utilities for interacting with plugins. version Print the client and server version information12、自动补全

官方文档地址：

Linux 系统中的 bash 自动补全功能 | Kubernetes

# 安装 yum install bash-completion # 自动补全 echo 'source <(kubectl completion bash)' >>~/.bashrc kubectl completion bash >/etc/bash_completion.d/kubectl source /usr/share/bash-completion/bash_completion