前言

本博文将介绍如何在k8s集群中部署一个nginx服务，并且能够对其进行访问。本文对下面五个都是简单的概念介绍，详细内容在专栏后续博文。

Namespace

介绍

Namespace是k8s系统中的一种非常重要资源，它的主要作用是用来实现多套环境的资源隔离或者多租户的资源隔离。

  默认情况下，kubernetes集群中的所有的Pod都是可以相互访问的。但是在实际中，可能不想让两个Pod之间进行互相的访问，那此时就可以将两个Pod划分到不同的namespace下。k8s通过将集群内部的资源分配到不同的Namespace中，可以形成逻辑上的“组”，以方便不同的组的资源进行隔离使用和管理。

  可以通过k8s的授权机制，将不同的namespace交给不同租户进行管理，这样就实现了多租户的资源隔离。此时还能结合kubernetes的资源配额机制，限定不同租户能占用的资源，例如CPU使用量、内存使用量等等，来实现租户可用资源的管理。

k8s在集群启动之后，会默认创建几个namespace

[root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl get namespaces 
NAME              STATUS   AGE
default           Active   8h # 所有未指定Namespace的对象都会被分配在default命名空间
kube-node-lease   Active   8h # 集群节点之间的心跳维护，v1.13开始引入
kube-public       Active   8h # 此命名空间下的资源可以被所有人访问（包括未认证用户）
kube-system       Active   8h # 所有由Kubernetes系统创建的资源都处于这个命名空间

操作

查看

# 1 查看所有的ns  命令：kubectl get ns
[root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl get ns
NAME              STATUS   AGE
default           Active   8h
kube-node-lease   Active   8h
kube-public       Active   8h
kube-system       Active   8h
 

# 2 查看指定的ns   命令：kubectl get ns ns名称
[root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl get ns default 
NAME      STATUS   AGE
default   Active   8h

# 3 指定输出格式  命令：kubectl get ns ns名称  -o 格式参数
# kubernetes支持的格式有很多，比较常见的是wide、json、yaml
[root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl get ns default -o yaml
apiVersion: v1
kind: Namespace
metadata:
  creationTimestamp: "2022-02-28T03:07:56Z"
  labels:
    kubernetes.io/metadata.name: default
  name: default
  resourceVersion: "205"
  uid: 0ba523b8-7614-4681-9260-bf15f85c0524
spec:
  finalizers:
  - kubernetes
status:
  phase: Active
  
# 4 查看ns详情  命令：kubectl describe ns ns名称
[root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl describe ns default 
Name:         default
Labels:       kubernetes.io/metadata.name=default
Annotations:  <none>
Status:       Active # Active 命名空间正在使用中  Terminating 正在删除命名空间
# 删除命名空间，将会删除其中所有的pod，所以需要时间，那么在这段时间内就是Terminating

创建

# 创建namespace
[root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl create ns dev
namespace/dev created

删除

# 删除namespace
[root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl delete ns dev
namespace "dev" deleted

配置方式

# 首先准备一个yaml文件：ns-dev.yaml
vi ns-dev.yaml

apiVersion: v1
kind: Namespace
metadata:
  name: dev

# 然后就可以执行对应的创建和删除命令了：
​# 创建：kubectl  create  -f  ns-dev.yaml
[root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl create -f ns-dev.yaml 
namespace/dev created
# 删除：kubectl  delete  -f  ns-dev.yaml
[root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl delete -f ns-dev.yaml 
namespace "dev" deleted

Pod

介绍

  Pod是k8s集群进行管理的最小单元，程序要运行必须部署在容器中，而容器必须存在于Pod中，Pod可以认为是容器的封装，一个Pod中可以存在一个或者多个容器。

至于什么是用户容器什么是根容器，会在专栏的下一篇博文详细介绍，这里就不做赘述了

k8s在集群启动之后，集群中的各个组件也都是以Pod方式运行的。可以通过下面命令查看：

[root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl get pod -n kube-system 
NAME                             READY   STATUS             RESTARTS   AGE
coredns-64897985d-4w7gt          0/1     ImagePullBackOff   0          8h
coredns-64897985d-5jpxz          0/1     ImagePullBackOff   0          8h
etcd-master                      1/1     Running            0          8h
kube-apiserver-master            1/1     Running            0          8h
kube-controller-manager-master   1/1     Running            0          8h
kube-flannel-ds-78vrj            1/1     Running            0          8h
kube-flannel-ds-84dvq            1/1     Running            0          8h
kube-flannel-ds-lv5jf            1/1     Running            0          8h
kube-proxy-vxflz                 1/1     Running            0          8h
kube-proxy-w886d                 1/1     Running            0          8h
kube-proxy-xb7kp                 1/1     Running            0          8h
kube-scheduler-master            1/1     Running            0          8h

操作

创建并运行

# kubernetes提供单独运行Pod的命令，别的都是通过Pod控制器来实现的
# 如果是Pod控制器来创建的话，指定pod删除则会自动创建
# 而run是单独运行pod的命令，不会自动创建
# 命令格式： kubectl run (pod控制器名称) [参数] 
# --image  指定Pod的镜像
# --port   指定端口
# --namespace  指定namespace
[root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl run pod-nginx --image=nginx --port=80 --namespace=dev
pod/pod-nginx created

查看pod信息

# 查看Pod基本信息
[root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl get pods -n dev
NAME        READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod-nginx   1/1     Running   0          18s

# 查看Pod的详细信息
[root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl describe pods pod-nginx -n dev
	...
	...

访问Pod

# # 获取podIP
[root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl get pods pod-nginx -n dev -o wide
NAME        READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP           NODE    NOMINATED NODE   READINESS GATES
pod-nginx   1/1     Running   0          77s   10.244.2.7   node2   <none>           <none>

# #访问POD
[root@master k8sYamlForCSDN]# curl 10.244.2.7:80
<!DOCTYPE html>
	...
</html>

删除指定Pod

# 删除指定Pod
[root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl delete pods pod-nginx -n dev
pod "pod-nginx" deleted

[root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl get pods -n dev
No resources found in dev namespace.

# 如果当前Pod是由Pod控制器创建的，控制器会监控Pod状况，一旦发现Pod死亡，会立即重建
# 此时要想删除Pod，必须删除Pod控制器，删除pod控制器则其对应的pod会自动被删除

# 1. 先查询当前namespace下的Pod控制器
[root@master ~]# kubectl get deploy -n  dev
[root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl get deployments -n dev
# No resources found in dev namespace.目前没有控制器，因为是run命令，下面是假设
NAME    READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
nginx   1/1     1            1           9m7s

# 接下来，删除此PodPod控制器
[root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl delete deploy nginx -n dev
deployment.apps "nginx" deleted
# 稍等片刻，再查询Pod，发现Pod被删除了
[root@master k8sYamlForCSDN]#kubectl get pods -n dev
No resources found in dev namespace.

配置操作

  创建一个pod-nginx.yaml，内容如下：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-nginx
  namespace: dev
spec:
  containers:
    - name: pod
      image: nginx
      ports:
        - containerPort: 80
          name: nginx-port
          protocol: TCP

# 编写yaml文件
[root@master k8sYamlForCSDN]# vi pod-nginx.yaml
# 创建
[root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl apply -f pod-nginx.yaml 
pod/pod-nginx created
# 查询
[root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl get pods -n dev
NAME        READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod-nginx   1/1     Running   0          11s
# 删除
[root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl delete -f pod-nginx.yaml 
pod "pod-nginx" deleted

Label

介绍

Label是k8s系统中的一个重要概念。它的作用就是在资源上添加标识，用来对它们进行区分和选择。

Label的特点：

• 一个Label会以key/value键值对的形式附加到各种对象上，如Node、Pod、Service等等
• 一个资源对象可以定义任意数量的Label ，同一个Label也可以被添加到任意数量的资源对象上去
• Label通常在资源对象定义时确定，当然也可以在对象创建后动态添加或者删除

可以通过Label实现资源的多维度分组，以便灵活、方便地进行资源分配、调度、配置、部署等管理工作。

一些常用的Label 示例如下：

• 版本标签：“version”:“release”, “version”:“stable”…
• 环境标签：“environment”:“dev”，“environment”:“test”，“environment”:“pro”
• 架构标签：“tier”:“frontend”，“tier”:“backend”

标签定义完毕之后，还要考虑到标签的选择，这就要使用到Label Selector，即：

  Label用于给某个资源对象定义标识

  Label Selector用于查询和筛选拥有某些标签的资源对象

当前有两种Label Selector：

• 基于等式的Label Selector

  name = slave: 选择所有包含Label中key="name"且value="slave"的对象

  env != production: 选择所有包括Label中的key="env"且value不等于"production"的对象

• 基于集合的Label Selector

  name in (master, slave): 选择所有包含Label中的key="name"且value="master"或"slave"的对象

  name not in (frontend): 选择所有包含Label中的key="name"且value不等于"frontend"的对象

  
标签的选择条件可以使用多个，此时将多个Label Selector进行组合，使用逗号","进行分隔即可。例如：

​name=slave，env!=production

​name not in (frontend)，env!=production

操作

命令方式

# 创建一个pod
[root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl create -f pod-nginx.yaml 
pod/pod-nginx created

# 查看pod的label
[root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl get pod -n dev --show-labels 
NAME        READY   STATUS    RESTARTS   AGE   LABELS
pod-nginx   1/1     Running   0          17s   <none>

# 为pod资源打标签
[root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl label pods pod-nginx -n dev version=2.0
pod/pod-nginx labeled

# 查看pod的label
[root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl get pod -n dev --show-labels 
NAME        READY   STATUS    RESTARTS   AGE   LABELS
pod-nginx   1/1     Running   0          59s   version=2.0

# 为pod更新标签【失败】
[root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl label pods pod-nginx -n dev version=3.0
error: 'version' already has a value (2.0), and --overwrite is false

# 为pod更新标签【成功】（overwrite）
[root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl label pods pod-nginx -n dev version=3.0 --overwrite 
pod/pod-nginx labeled

# 查看pod的label
[root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl get pod -n dev --show-labels
NAME        READY   STATUS    RESTARTS   AGE   LABELS
pod-nginx   1/1     Running   0          90s   version=3.0

# 筛选标签
[root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl get pods -n dev -l version=1.0 --show-labels
No resources found in dev namespace.

# 筛选标签
[root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl get pods -n dev -l version!=1.0 --show-labels
NAME        READY   STATUS    RESTARTS   AGE     LABELS
pod-nginx   1/1     Running   0          2m52s   version=3.0

# 删除标签，删除就是在key后面跟个减号，即“-”
[root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl label pods pod-nginx -n dev version-
pod/pod-nginx unlabeled

# 查看pod的label
[root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl get pod -n dev --show-labels
NAME        READY   STATUS    RESTARTS   AGE     LABELS
pod-nginx   1/1     Running   0          3m27s   <none>

配置方式

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-nginx
  namespace: dev
  labels:
    version: "4.0"
    env: "test"
    created: "wxf"
spec:
  containers:
    - name: pod
      image: nginx
      ports:
        - containerPort: 80
          name: nginx-port
          protocol: TCP

# 创建
[root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl apply -f pod-nginx.yaml 
pod/pod-nginx created
# 查看pod信息
[root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl get pod -n dev --show-labels
NAME        READY   STATUS              RESTARTS   AGE   LABELS
pod-nginx   0/1     ContainerCreating   0          4s    created=wxf,env=test,version=4.0

Deployment

介绍

  在kubernetes中，Pod是最小的控制单元，但是kubernetes很少直接控制Pod，一般都是通过Pod控制器来完成的。Pod控制器用于pod的管理，确保pod资源符合预期的状态，当pod的资源出现故障时，会尝试进行重启或重建pod。
  在kubernetes中Pod控制器的种类有很多，本章节只介绍一种：Deployment，别的Pod控制器预计在下下篇博文进行详细介绍。Deployment和pod关系的建立是通过标签label进行建立的，如下图：

操作

命令操作

# 创建deployment
# 命令格式: kubectl create deployment 名称 [参数] 
# --image  指定pod的镜像
# --port   指定端口
# --replicas  指定创建pod数量
# --namespace  指定namespace
[root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl create deployment deploy-nginx --image=nginx --port=80 --replicas=3 --namespace=dev
deployment.apps/deploy-nginx created

# 查看创建的Pod
```bash
[root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl get pods -n dev
NAME                           READY   STATUS    RESTARTS   AGE
deploy-nginx-fb669cc4f-5xd5j   1/1     Running   0          3m32s
deploy-nginx-fb669cc4f-69pln   1/1     Running   0          3m32s
deploy-nginx-fb669cc4f-tpfhp   1/1     Running   0          3m32s

# 查看deployment的信息
[root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl get deployment -n dev
NAME           READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
deploy-nginx   3/3     3            3           4m21s
# UP-TO-DATE：成功升级的副本数量
# AVAILABLE：可用副本的数量

# 查看deployment和pod的详细信息
[root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl get deployment,pods -n dev --show-labels 
NAME                           READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE     LABELS
deployment.apps/deploy-nginx   3/3     3            3           5m42s   app=deploy-nginx

NAME                               READY   STATUS    RESTARTS   AGE     LABELS
pod/deploy-nginx-fb669cc4f-5xd5j   1/1     Running   0          5m42s   app=deploy-nginx,pod-template-hash=fb669cc4f
pod/deploy-nginx-fb669cc4f-69pln   1/1     Running   0          5m42s   app=deploy-nginx,pod-template-hash=fb669cc4f
pod/deploy-nginx-fb669cc4f-tpfhp   1/1     Running   0          5m42s   app=deploy-nginx,pod-template-hash=fb669cc4f
[root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl get deployment -n dev -o wide
NAME           READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE     CONTAINERS   IMAGES   SELECTOR
deploy-nginx   3/3     3            3           5m58s   nginx        nginx    app=deploy-nginx

# 查看deployment的详细信息
[root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl describe deployment -n dev 
Name:                   deploy-nginx
Namespace:              dev
CreationTimestamp:      Mon, 28 Feb 2022 21:10:32 +0800
Labels:                 app=deploy-nginx
Annotations:            deployment.kubernetes.io/revision: 1
Selector:               app=deploy-nginx
Replicas:               3 desired | 3 updated | 3 total | 3 available | 0 unavailable
StrategyType:           RollingUpdate
MinReadySeconds:        0
RollingUpdateStrategy:  25% max unavailable, 25% max surge
Pod Template:
  Labels:  app=deploy-nginx
  Containers:
   nginx:
    Image:        nginx
    Port:         80/TCP
    Host Port:    0/TCP
    Environment:  <none>
    Mounts:       <none>
  Volumes:        <none>
Conditions:
  Type           Status  Reason
  ----           ------  ------
  Available      True    MinimumReplicasAvailable
  Progressing    True    NewReplicaSetAvailable
OldReplicaSets:  <none>
NewReplicaSet:   deploy-nginx-fb669cc4f (3/3 replicas created)
Events:
  Type    Reason             Age    From                   Message
  ----    ------             ----   ----                   -------
  Normal  ScalingReplicaSet  6m29s  deployment-controller  Scaled up replica set deploy-nginx-fb669cc4f to 3

# # 删除deployment Pod控制器,删除了pod对应的deployment，则pod也会被删除
[root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl delete deployments.apps deploy-nginx -n dev
deployment.apps "deploy-nginx" deleted
[root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl get deployment,pods -n dev 
No resources found in dev namespace.

配置操作

# 创建一个deploy-nginx.yaml
vi deploy-nginx.yaml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: deploy-nginx
  namespace: dev
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      run: "nginx"
  template:
    metadata:
      labels:
        run: "nginx"
    spec:
      containers:
        - name: pod
          image: nginx
          ports:
            - containerPort: 80
              protocol: TCP

# 创建
[root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl apply -f deploy-nginx.yaml 
deployment.apps/deploy-nginx created
# 查看
[root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl get deployments.apps -n dev
NAME           READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
deploy-nginx   0/3     3            0           11s
[root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl get deployments.apps,pods -n dev
NAME                           READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
deployment.apps/deploy-nginx   0/3     3            0           15s

NAME                                READY   STATUS              RESTARTS   AGE
pod/deploy-nginx-579f68df74-pn2c8   0/1     ContainerCreating   0          15s
pod/deploy-nginx-579f68df74-sv9nz   0/1     ContainerCreating   0          15s
pod/deploy-nginx-579f68df74-wpndc   0/1     ContainerCreating   0          15s

# 删除
[root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl delete -f deploy-nginx.yaml 
deployment.apps "deploy-nginx" deleted

Service

介绍

目前已经能够利用Deployment来创建一组Pod来提供具有高可用性的服务。

虽然每个Pod都会分配一个单独的Pod IP，然而却存在如下两问题：

• Pod IP 会随着Pod的重建产生变化
• Pod IP 仅仅是集群内可见的虚拟IP，外部无法访问

这样对于访问这个服务带来了难度。因此，kubernetes设计了Service来解决这个问题。

Service可以看作是一组同类Pod对外的访问接口。借助Service，应用可以方便地实现服务发现和负载均衡。

操作

操作一：创建集群内部可访问的Service

这里先简单介绍一下–type=ClusterIP，意思是只有集群内部ip可以访问这个service

# 暴露Service
[root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl expose deployment deploy-nginx -n dev \
--name=svc-deploy-nginx --type=ClusterIP --port=80 --target-port=80 

service/svc-deploy-nginx exposed

# 查看service
[root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl get service svc-deploy-nginx -n dev -o wide
NAME               TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE   SELECTOR
svc-deploy-nginx   ClusterIP   10.99.101.216   <none>        80/TCP    47s   run=nginx

# 这里产生了一个CLUSTER-IP，这就是service的IP，在Service的生命周期中，这个地址是不会变动的
# 可以通过这个IP访问当前service对应的POD
[root@master k8sYamlForCSDN]# curl 10.99.101.216:80
<!DOCTYPE html>
	...
	...
</html>

操作二：创建集群外部也可访问的Service

# 上面创建的Service的type类型为ClusterIP，这个ip地址只用集群内部可访问
# 如果需要创建外部也可以访问的Service，需要修改type为NodePort
[root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl expose deployment deploy-nginx -n dev \
> --name=svc-deploy-nginx --type=NodePort --port=80 --target-port=80
service/svc-deploy-nginx exposed
# # 此时查看，会发现出现了NodePort类型的Service，而且有一对Port（80:31928/TC）
[root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl get service svc-deploy-nginx -n dev -o wide
NAME               TYPE       CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE   SELECTOR
svc-deploy-nginx   NodePort   10.99.149.210   <none>        80:30945/TCP   10s   run=nginx

# 接下来就可以通过集群外的主机访问 节点IP:30945访问服务了
# 例如在的电脑主机上通过浏览器访问下面的地址
http://192.168.109.100:30945/

删除Service

[root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl delete svc svc-deploy-nginx -n dev
service "svc-deploy-nginx" deleted

配置方式

不论是ClusterIP还是NodePort，yaml文件中的clusterIP: 10.109.68.72可以不配，不配置就是自动分配

# 创建一个svc-nginx.yaml
vi svc-deploy-nginx.yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: svc-deploy-nginx
  namespace: dev
spec:
  type: ClusterIP
  clusterIP: 10.109.68.72
  selector:
    run: "nginx"
  ports:
    - port: 80
      targetPort: 80
      protocol: TCP

[root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl apply -f svc-deploy-nginx.yaml 
service/svc-deploy-nginx created
[root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl get service svc-deploy-nginx -n dev -o wide
NAME               TYPE        CLUSTER-IP     EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE   SELECTOR
svc-deploy-nginx   ClusterIP   10.109.68.72   <none>        80/TCP    10s   run=nginx
[root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl delete -f svc-deploy-nginx.yaml 
service "svc-deploy-nginx" deleted

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: svc-deploy-nginx
  namespace: dev
spec:
  type: NodePort
  clusterIP: 10.109.68.72
  selector:
    run: "nginx"
  ports:
    - port: 6872
      targetPort: 80
      protocol: TCP

[root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl apply -f svc-deploy-nginx.yaml 
service/svc-deploy-nginx created
[root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl get service svc-deploy-nginx -n dev -o wide
NAME               TYPE       CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)          AGE   SELECTOR
svc-deploy-nginx   NodePort   10.105.26.121   <none>        6872:31758/TCP   4s    run=nginx
[root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl delete -f svc-deploy-nginx.yaml 
service "svc-deploy-nginx" deleted