关于kubernate的重要概念

  • 1.cluster
    是计算，存储和网络资源的集和，kubernetes利用这些资源运行各种基于容器的应用

  • 2.Master
    是cluster的大脑，它的主要职责是调度，即决定将应用放在哪里运行，Master运行linux操作系统，可以是物理机或者虚拟机，为了实现高可用，可以运行多个Master

  • 3.node
    node的职责是运行容器应用，node由master管理，node负责监控并汇报容器的状态，同时根据master的要求管理容器的生命周期，node运行在linux操作系统上，可以是物理机或者是虚拟机

  • 4.pod
    是kubernetes的最小工作单元，每个pod包含一个或多个容器，pos中的容器会作为一个整体被master调度到一个node上运行

kubernetes引入pod主要基于下面两个目的：
1.可管理性 有些容器天生就是需要紧密联系,一起工作，pod提供了比容器更高层次的抽象，将它们封装到一个部署单元，kubernetes以pod为最小单位进行调度，扩展，共享资源，管理生命周期
2.通信和资源共享。
Pod中的所有容器使用同一个网络namespace,即相同的IP地址和
Port空间。它们可以直接用localhost通信。同样的,这些容器可以共
享存储,当Kubernetes挂载volume到Pod,本质上是将volume挂载到
Pod中的每一个容器Pods有两种使用方式:
(1)运行单一容器
one-container-per-Pod是Kubernetes最常见的模型,这种情况下,
只是将单个容器简单封装成Pod。即便是只有一个容器,Kubernetes
管理的也是Pod而不是直接管理容器
(2)运行多个容器。
问题在于:哪些容器应该放到一个Pod中?
答案是:这些容器联系必须非常紧密,而且需要直接共享资源
举个例子这个Pod包含两个容器:一个是File
Puller,一个是Web Server
File Puller会定期从外部的Content Manager中拉取最新的文件,
将其存放在共享的volume中。Web
Server从volume读取文件,响应
Consumer的请求
这两个容器是紧密协作的,它们一起为Consumer提供最新的数
据;同时它们也通过volume共享数据,所以放到一个Pod是合适的

再来看一个反例:是否需要将Tomcat和MySQL放到一个Pod中?
Tomcat从MySQL读取数据,它们之间需要协作,但还不至于需
要放到一个Pod中一起部署、一起启动、一起停止。同时它们之间是
通过JDBC交换数据,并不是直接共享存储,所以放到各自的Pod中更
合适

    1. Controller
      Kubernetes通常不会直接创建Pod,而是通过Controller来管理Pod
      的。Controller中定义了Pod的部署特性,比如有几个副本、在什么样
      的Node上运行等。为了满足不同的业务场景,Kubernetes提供了多种
      Controller,包括Deployment、ReplicaSet、DaemonSet、StatefuleSet、
      Job等
    1. Service
      Deployment可以部署多个副本,每个Pod都有自己的IP,外界如
      何访问这些副本呢?
      通过Pod的IP吗?
      要知道Pod很可能会被频繁地销毁和重启,它们的IP会发生变
      化,用IP来访问不太现实。
      答案是Service
      Kubernetes Service定义了外界访问一组特定Pod的方式。Service
      有自己的IP和端口,Service为Pod提供了负载均衡。
      Kubernetes运行容器(Pod)与访问容器(Pod)这两项任务分别
      由Controller和Service执行
    1. Namespace
      如果有多个用户或项目组使用同一个Kubernetes Cluster,如何将
      他们创建的Controller、Pod等资源分开呢?
      答案就是Namespace。
      Namespace可以将一个物理的Cluster逻辑上划分成多个虚拟
      Cluster,每个Cluster就是一个Namespace。不同Namespace里的资源是完全隔离的。
[k8s@server1 ~]$ kubectl get namespaces
NAME              STATUS   AGE
default           Active   10d
kube-node-lease   Active   10d
kube-public       Active   10d
kube-system       Active   10d
# default:创建资源时如果不指定,将被放到这个Namespace中

实验的部署

首先集群上的每个节点都必须安装docker，启动并设置为开机自启，安装docker参考之前的博客

部署三个节点的kubernetes cluster（本次实验在rhel7.5下完成）

k8smaster172.25.34.1
k8snode1172.25.34.2
k8snode2172.25.34.3

实验步骤

查看安装k8s所需要的版本

[root@server1 ~]# kubeadm config images list

在这里插入图片描述
关于所需安装软件的解析

  • API Server提供HTTP/HTTPS RESTful API,即Kubernetes API。
    API Server是Kubernetes Cluster的前端接口,各种客户端工具(CLI或
    UI)以及Kubernetes其他组件可以通过它管理Cluster的各种资源
    k8s.gcr.io/kube-apiserver:v1.16.2

  • Controller Manager负责管理Cluster各种资源,保证资源处于预期的状态
    k8s.gcr.io/kube-controller-manager:v1.16.2

  • Scheduler负责决定将Pod放在哪个Node上运行。Scheduler在调度
    时会充分考虑Cluster的拓扑结构,当前各个节点的负载,以及应用对
    高可用、性能、数据亲和性的需求"
    k8s.gcr.io/kube-scheduler:v1.16.2

  • service在逻辑上代表了后端的多个Pod,外界通过service访问
    Pod。service接收到的请求是如何转发到Pod的呢?这就是kube-proxy
    要完成的工作
    k8s.gcr.io/kube-proxy:v1.16.2
    k8s.gcr.io/pause:3.1

  • etcd负责保存Kubernetes Cluster的配置信息和各种资源的状态信
    息。当数据发生变化时,etcd会快速地通知Kubernetes相关组件
    k8s.gcr.io/etcd:3.3.15-0
    k8s.gcr.io/coredns:1.6.2

下载镜像的脚本.根据以上列出的镜像更改版本号

#!/bin/bash
# pull image form aliyun registry and docker tag k8s
# ##################################################
image_name=(
	kube-proxy:v1.16.2
	kube-apiserver:v1.16.2
	kube-controller-manager:v1.16.2
	kube-scheduler:v1.16.2
	pause:3.1
	etcd:3.3.15-0
	coredns:1.6.2
)
aliyun_registry="registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/"

k8s_registry="k8s.gcr.io/"
 
for image in ${image_name[@]};do
docker pull $aliyun_registry$image
docker tag $aliyun_registry$image $k8s_registry$image
done

下载完成后删除不必要的标签

eg:[root@server1 ~]# docker rmi registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/coredns:1.6.2

在这里插入图片描述
配置阿里云网络yum源(三台虚拟机都做)

[root@server1 ~]# cat /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo 
[kubernetes]
name=Kubernetes
baseurl=http://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64
enabled=1
gpgcheck=0
repo_gpgcheck=0
gpgkey=http://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/yum-key.gpg
       http://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/rpm-package-key.gpg

安装kubelet kubeadm kubectl

yum install kubelet kubeadm kubectl -y

kubelet是Node的agent,当Scheduler确定在某个Node上运行Pod
后,会将Pod的具体配置信息(image、volume等)发送给该节点的
kubelet,kubelet根据这些信息创建和运行容器,并向Master报告运行
状态

	kubelet：运行在cluster所有节点上，负责启动pod和容器
	kubeadm：用于初始化cluster
	kubectl：是kubernetes命令行工具，通过kubectk可以部署和管理应用，查看各种资源，创建，删除和更新各种组件

配置免秘和关闭swap分区

master:
ssh-keygen 
ssh-copy-id server2
ssh server2
ssh-copy-id server3
ssh server3
vim /etc/fstab #三个节点都要做
swapoff -a  ##使永久挂载的注释生效，如果不注释。会出现问题

在这里插入图片描述

用kubeadm创建cluster
在master上执行：

[root@server1 ~]# kubeadm init --apiserver-advertise-address 172.25.34.1 --pod-network-cidr=10.244.34.0/16

报错：[ERROR FileContent--proc-sys-net-bridge-bridge-nf-call-iptables]: /proc/sys/net/bridge/bridge-nf-call-iptables contents are not set to 1

解决方法：echo "1" >/proc/sys/net/bridge/bridge-nf-call-iptables

–apiserver-advertise-address:指明用master的哪个intserface与cluster的其他节点通信(如果master有多个intserface,建议明确指定，如果不指定，kubeadm会自动选择有默认网关的interface)
–pod-network-cidr= 指定pos网络的范围(lubernetes支持多种网络方案，而且不同的网络方案对–pod-network-cidr 有自己的要求，这里设定为 10.244.0.0/16 是因为我们将使用flannel网络方案，必须设置成这个CIDR)

成功后会显示如下的信息

Your Kubernetes control-plane has initialized successfully!

To start using your cluster, you need to run the following as a regular user:

  mkdir -p $HOME/.kube
  sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
  sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config

You should now deploy a pod network to the cluster.
Run "kubectl apply -f [podnetwork].yaml" with one of the options listed at:
  https://kubernetes.io/docs/concepts/cluster-administration/addons/

Then you can join any number of worker nodes by running the following on each as root:

kubeadm join 172.25.34.1:6443 --token jnclxq.kv2t3s3twn6m0e0f \
    --discovery-token-ca-cert-hash sha256:c93d17daed5b3d5b51ee81ea239c557923a496236647a104dcb8b6709904911b

显示信息解释如下：

  • 1.kubeadm 执行初始化前的检查
  • 2.生成token和证书
  • 3.生成kubeconfig文件，kubelet需要用这个文件与master通信
  • 5.安装附加组建kube-proxy 和kube-dns
  • 6.kubernetes master初始化成功
  • 7.提示如何配置kubectl
  • 8.提示如何安装pod网络
  • 9.提示如何注册其他节点到cluster

配置kubectl

  • kubctl是管理kubernetes cluster的命令行工具，前面我们已经在所有节点安装了kubectl， mastart初始化完成后需要做一些配置工作，然后kubectl就能使用了
    根据提示执行命令 推荐linux的普通用户执行(因为root执行会有一些问题)
useradd k8s
passwd k8s
[root@server1 ~]# vim /etc/sudoers  ##给与权限
k8s ALL=(ALL)       NOPASSWD: ALL #93行左右
su - k8s
mkdir -p $HOME/.kube
sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config

echo "source <(kubectl completion bash)" >>~/.bashrc # 为了便捷使用 启用kubectl命令的自动补全功能

安装pod网络

  • 要让kubernetes cluster能够工作，必须安装pod网络，否则pod之间无法通信
 kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml

添加node节点

#后面的认证信息在master初始化的时候可以获得
[root@server2 ~]# kubeadm join --token jnclxq.kv2t3s3twn6m0e0f 172.25.34.1:6443 --discovery-token-ca-cert-hash sha256:c93d17daed5b3d5b51ee81ea239c557923a496236647a104dcb8b6709904911b

[root@server3 ~]# kubeadm join --token jnclxq.kv2t3s3twn6m0e0f 172.25.34.1:6443 --discovery-token-ca-cert-hash sha256:c93d17daed5b3d5b51ee81ea239c557923a496236647a104dcb8b6709904911b

查看pod的状态

[k8s@server1 ~]$ kubectl get pod --all-namespaces
NAMESPACE     NAME                              READY   STATUS    RESTARTS   AGE
kube-system   coredns-5644d7b6d9-fk59p          1/1     Running   0          50m
kube-system   coredns-5644d7b6d9-tj9bp          1/1     Running   0          50m
kube-system   etcd-server1                      1/1     Running   0          49m
kube-system   kube-apiserver-server1            1/1     Running   0          49m
kube-system   kube-controller-manager-server1   1/1     Running   0          49m
kube-system   kube-flannel-ds-amd64-tm9zz       1/1     Running   0          46m
kube-system   kube-flannel-ds-amd64-ttnwn       1/1     Running   0          41m
kube-system   kube-flannel-ds-amd64-z2v9l       1/1     Running   0          42m
kube-system   kube-proxy-52qns                  1/1     Running   0          41m
kube-system   kube-proxy-8dx6g                  1/1     Running   0          50m
kube-system   kube-proxy-rmnq5                  1/1     Running   0          42m
kube-system   kube-scheduler-server1            1/1     Running   0          49m
  • Pending、ContainerCreating、ImagePullBackOff都表明Pod没有就绪,Running才是就绪状态。我们可以通过kubectl describe pod 查看Pod的具体情况
  • 可以看到在下载image时失败,如果网络质量不好,这种情况是很常见的。我们可以耐心等待,因为Kubernetes会重试 我们也可以自己手动执行docker pull去下载这个镜像

查看节点状态

[k8s@server1 ~]$ kubectl get nodes
NAME      STATUS   ROLES    AGE   VERSION
server1   Ready    master   50m   v1.16.2
server2   Ready    <none>   41m   v1.16.2
server3   Ready    <none>   42m   v1.16.2

为了帮助大家更好地理解Kubernetes架构,我们部署一个应用来演示各个组件之间是如何协作的

[k8s@server1 ~]$ kubectl run http-app --image=httpd --replicas=2
kubectl run --generator=deployment/apps.v1 is DEPRECATED and will be removed in a future version. Use kubectl run --generator=run-pod/v1 or kubectl create instead.
deployment.apps/http-app created
[k8s@server1 ~]$ kubectl get deployment
NAME       READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
http-app   0/2     2            0           21s
[k8s@server1 ~]$ kubectl get deployment
NAME       READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
http-app   1/2     2            1           26s
[k8s@server1 ~]$ kubectl get deployment
NAME       READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
http-app   2/2     2            2           3m48s

详细讨论整个部署过程
kubectl发送部署请求到API Server
API Server通知Controller Manager创建一个deployment资源
Scheduler执行调度任务,将两个副本Pod分发到k8s-node1和k8s-node2
k8s-node1和k8s-node2上的kubectl在各自的节点上创建并运行Pod
补充两点:
(1)应用的配置和当前状态信息保存在etcd中,执行kubectl getpod时API Server会从etcd中读取这些数据
(2)flannel会为每个Pod都分配IP。因为没有创建service,所以目前kube-proxy还没参与进来

master同时也是一个node
几乎所有的kubernetes组建本身也运行在pod里面

[k8s@server1 ~]$ kubectl get pod --all-namespaces -o wide
NAMESPACE     NAME                              READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP           NODE      NOMINATED NODE   READINESS GATES
kube-system   coredns-5c98db65d4-jnk7n          1/1     Running   0          3h24m   10.244.34.2   server1   <none>           <none>
kube-system   coredns-5c98db65d4-kxd2n          1/1     Running   0          3h24m   10.244.34.3   server1   <none>           <none>
kube-system   etcd-server1                      1/1     Running   0          3h23m   172.25.34.1   server1   <none>           <none>
kube-system   kube-apiserver-server1            1/1     Running   0          3h23m   172.25.34.1   server1   <none>           <none>
kube-system   kube-controller-manager-server1   1/1     Running   0          3h23m   172.25.34.1   server1   <none>           <none>
kube-system   kube-flannel-ds-amd64-7hhfb       1/1     Running   0          174m    172.25.34.3   server3   <none>           <none>
kube-system   kube-flannel-ds-amd64-9kbzz       1/1     Running   0          175m    172.25.34.2   server2   <none>           <none>
kube-system   kube-flannel-ds-amd64-kjptq       1/1     Running   0          177m    172.25.34.1   server1   <none>           <none>
kube-system   kube-proxy-9qfz5                  1/1     Running   0          175m    172.25.34.2   server2   <none>           <none>
kube-system   kube-proxy-srmf4                  1/1     Running   0          3h24m   172.25.34.1   server1   <none>           <none>
kube-system   kube-proxy-zcvjw                  1/1     Running   0          174m    172.25.34.3   server3   <none>           <none>
kube-system   kube-scheduler-server1            1/1     Running   0          3h23m   172.25.34.1   server1   <none>           <none>
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