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# 第四章 实战入门

本章节将介绍如何在 kubernetes 集群中部署一个 nginx 服务，并且能够对其进行访问。

# Namespace

​ Namespace 是 kubernetes 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。kubernetes 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 kubernetes 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。

kubernetes 在集群启动之后，会默认创建几个 namespace

[root@master ~]# kubectl  get namespace
NAME              STATUS   AGE
default           Active   45h     #  所有未指定 Namespace 的对象都会被分配在 default 命名空间
kube-node-lease   Active   45h     #  集群节点之间的心跳维护，v1.13 开始引入
kube-public       Active   45h     #  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   45h     #  所有由 Kubernetes 系统创建的资源都处于这个命名空间

下面来看 namespace 资源的具体操作：

查看

# 1 查看所有的 ns  命令：kubectl get ns
[root@master ~]# kubectl get ns
NAME              STATUS   AGE
default           Active   45h
kube-node-lease   Active   45h
kube-public       Active   45h     
kube-system       Active   45h     
# 2 查看指定的 ns   命令：kubectl get ns ns 名称
[root@master ~]# kubectl get ns default
NAME      STATUS   AGE
default   Active   45h
# 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 ~]# kubectl get ns default -o yaml
apiVersion: v1
kind: Namespace
metadata:
  creationTimestamp: "2020-04-05T04:44:16Z"
  name: default
  resourceVersion: "151"
  selfLink: /api/v1/namespaces/default
  uid: 7405f73a-e486-43d4-9db6-145f1409f090
spec:
  finalizers:
  - kubernetes
status:
  phase: Active
  
# 4 查看 ns 详情  命令：kubectl describe ns ns 名称
[root@master ~]# kubectl describe ns default
Name:         default
Labels:       <none>
Annotations:  <none>
Status:       Active  # Active 命名空间正在使用中  Terminating 正在删除命名空间
# ResourceQuota 针对 namespace 做的资源限制
# LimitRange 针对 namespace 中的每个组件做的资源限制
No resource quota.
No LimitRange resource.
创建
# 创建 namespace
[root@master ~]# kubectl create ns dev
namespace/dev created
删除
# 删除 namespace
[root@master ~]# kubectl delete ns dev
namespace "dev" deleted
配置方式
首先准备一个 yaml 文件：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
​ 删除：kubectl delete -f ns-dev.yaml
# Pod
Pod 是 kubernetes 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。
kubernetes 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 ~]# kubectl get pod -n kube-system
NAMESPACE     NAME                             READY   STATUS    RESTARTS   AGE
kube-system   coredns-6955765f44-68g6v         1/1     Running   0          2d1h
kube-system   coredns-6955765f44-cs5r8         1/1     Running   0          2d1h
kube-system   etcd-master                      1/1     Running   0          2d1h
kube-system   kube-apiserver-master            1/1     Running   0          2d1h
kube-system   kube-controller-manager-master   1/1     Running   0          2d1h
kube-system   kube-flannel-ds-amd64-47r25      1/1     Running   0          2d1h
kube-system   kube-flannel-ds-amd64-ls5lh      1/1     Running   0          2d1h
kube-system   kube-proxy-685tk                 1/1     Running   0          2d1h
kube-system   kube-proxy-87spt                 1/1     Running   0          2d1h
kube-system   kube-scheduler-master            1/1     Running   0          2d1h
创建并运行
kubernetes 没有提供单独运行 Pod 的命令，都是通过 Pod 控制器来实现的
# 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 ~]# kubectl run nginx --image=nginx:1.17.1 --port=80 --namespace dev 
deployment.apps/nginx created
查看 pod 信息
# 查看 Pod 基本信息
[root@master ~]# kubectl get pods -n dev
NAME                     READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-5ff7956ff6-fg2db   1/1     Running   0          43s
# 查看 Pod 的详细信息
[root@master ~]# kubectl describe pod nginx-5ff7956ff6-fg2db -n dev
Name:         nginx-5ff7956ff6-fg2db
Namespace:    dev
Priority:     0
Node:         node1/192.168.109.101
Start Time:   Wed, 08 Apr 2020 09:29:24 +0800
Labels:       pod-template-hash=5ff7956ff6
              run=nginx
Annotations:  <none>
Status:       Running
IP:           10.244.1.23
IPs:
  IP:           10.244.1.23
Controlled By:  ReplicaSet/nginx-5ff7956ff6
Containers:
  nginx:
    Container ID:   docker://4c62b8c0648d2512380f4ffa5da2c99d16e05634979973449c98e9b829f6253c
    Image:          nginx:1.17.1
    Image ID:       docker-pullable://nginx@sha256:485b610fefec7ff6c463ced9623314a04ed67e3945b9c08d7e53a47f6d108dc7
    Port:           80/TCP
    Host Port:      0/TCP
    State:          Running
      Started:      Wed, 08 Apr 2020 09:30:01 +0800
    Ready:          True
    Restart Count:  0
    Environment:    <none>
    Mounts:
      /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount from default-token-hwvvw (ro)
Conditions:
  Type              Status
  Initialized       True
  Ready             True
  ContainersReady   True
  PodScheduled      True
Volumes:
  default-token-hwvvw:
    Type:        Secret (a volume populated by a Secret)
    SecretName:  default-token-hwvvw
    Optional:    false
QoS Class:       BestEffort
Node-Selectors:  <none>
Tolerations:     node.kubernetes.io/not-ready:NoExecute for 300s
                 node.kubernetes.io/unreachable:NoExecute for 300s
Events:
  Type    Reason     Age        From               Message
  ----    ------     ----       ----               -------
  Normal  Scheduled  <unknown>  default-scheduler  Successfully assigned dev/nginx-5ff7956ff6-fg2db to node1
  Normal  Pulling    4m11s      kubelet, node1     Pulling image "nginx:1.17.1"
  Normal  Pulled     3m36s      kubelet, node1     Successfully pulled image "nginx:1.17.1"
  Normal  Created    3m36s      kubelet, node1     Created container nginx
  Normal  Started    3m36s      kubelet, node1     Started container nginx
访问 Pod
# 获取 podIP
[root@master ~]# kubectl get pods -n dev -o wide
NAME                     READY   STATUS    RESTARTS   AGE    IP             NODE    ... 
nginx-5ff7956ff6-fg2db   1/1     Running   0          190s   10.244.1.23   node1   ...
#访问 POD
[root@master ~]# curl http://10.244.1.23:80
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
	<title>Welcome to nginx!</title>
</head>
<body>
	<p><em>Thank you for using nginx.</em></p>
</body>
</html>
删除指定 Pod
# 删除指定 Pod
[root@master ~]# kubectl delete pod nginx-5ff7956ff6-fg2db -n dev
pod "nginx-5ff7956ff6-fg2db" deleted
# 此时，显示删除 Pod 成功，但是再查询，发现又新产生了一个 
[root@master ~]# kubectl get pods -n dev
NAME                     READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-5ff7956ff6-jj4ng   1/1     Running   0          21s
# 这是因为当前 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
# 先来查询一下当前 namespace 下的 Pod 控制器
[root@master ~]# kubectl get deploy -n  dev
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 ~]# 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 ~]# 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: nginx
  namespace: dev
spec:
  containers:
  - image: nginx:1.17.1
    name: pod
    ports:
    - name: nginx-port
      containerPort: 80
      protocol: TCP
然后就可以执行对应的创建和删除命令了：
​ 创建：kubectl create -f pod-nginx.yaml
​ 删除：kubectl delete -f pod-nginx.yaml
# Label
Label 是 kubernetes 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
命令方式
# 为 pod 资源打标签
[root@master ~]# kubectl label pod nginx-pod version=1.0 -n dev
pod/nginx-pod labeled
# 为 pod 资源更新标签
[root@master ~]# kubectl label pod nginx-pod version=2.0 -n dev --overwrite
pod/nginx-pod labeled
# 查看标签
[root@master ~]# kubectl get pod nginx-pod  -n dev --show-labels
NAME        READY   STATUS    RESTARTS   AGE   LABELS
nginx-pod   1/1     Running   0          10m   version=2.0
# 筛选标签
[root@master ~]# kubectl get pod -n dev -l version=2.0  --show-labels
NAME        READY   STATUS    RESTARTS   AGE   LABELS
nginx-pod   1/1     Running   0          17m   version=2.0
[root@master ~]# kubectl get pod -n dev -l version!=2.0 --show-labels
No resources found in dev namespace.
#删除标签
[root@master ~]# kubectl label pod nginx-pod version- -n dev
pod/nginx-pod labeled
配置方式
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx
  namespace: dev
  labels:
    version: "3.0" 
    env: "test"
spec:
  containers:
  - image: nginx:1.17.1
    name: pod
    ports:
    - name: nginx-port
      containerPort: 80
      protocol: TCP
然后就可以执行对应的更新命令了：kubectl apply -f pod-nginx.yaml
# Deployment
​ 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。
命令操作
# 命令格式: kubectl run 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 ~]# kubectl run nginx --image=nginx:1.17.1 --port=80 --replicas=3 -n dev
deployment.apps/nginx created
# 查看创建的 Pod
[root@master ~]# kubectl get pods -n dev
NAME                     READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-5ff7956ff6-6k8cb   1/1     Running   0          19s
nginx-5ff7956ff6-jxfjt   1/1     Running   0          19s
nginx-5ff7956ff6-v6jqw   1/1     Running   0          19s
# 查看 deployment 的信息
[root@master ~]# kubectl get deploy -n dev
NAME    READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
nginx   3/3     3            3           2m42s
# UP-TO-DATE：成功升级的副本数量
# AVAILABLE：可用副本的数量
[root@master ~]# kubectl get deploy -n dev -o wide
NAME    READY UP-TO-DATE  AVAILABLE   AGE     CONTAINERS   IMAGES              SELECTOR
nginx   3/3     3         3           2m51s   nginx        nginx:1.17.1        run=nginx
# 查看 deployment 的详细信息
[root@master ~]# kubectl describe deploy nginx -n dev
Name:                   nginx
Namespace:              dev
CreationTimestamp:      Wed, 08 Apr 2020 11:14:14 +0800
Labels:                 run=nginx
Annotations:            deployment.kubernetes.io/revision: 1
Selector:               run=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:  run=nginx
  Containers:
   nginx:
    Image:        nginx:1.17.1
    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:   nginx-5ff7956ff6 (3/3 replicas created)
Events:
  Type    Reason             Age    From                   Message
  ----    ------             ----   ----                   -------
  Normal  ScalingReplicaSet  5m43s  deployment-controller  Scaled up replicaset nginx-5ff7956ff6 to 3
  
# 删除 
[root@master ~]# kubectl delete deploy nginx -n dev
deployment.apps "nginx" deleted
配置操作
创建一个 deploy-nginx.yaml，内容如下：
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx
  namespace: dev
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      run: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        run: nginx
    spec:
      containers:
      - image: nginx:1.17.1
        name: nginx
        ports:
        - containerPort: 80
          protocol: TCP
然后就可以执行对应的创建和删除命令了：
​ 创建：kubectl create -f deploy-nginx.yaml
​ 删除：kubectl delete -f deploy-nginx.yaml
# Service
通过上节课的学习，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。
image-20200408194716912
操作一：创建集群内部可访问的 Service
# 暴露 Service
[root@master ~]# kubectl expose deploy nginx --name=svc-nginx1 --type=ClusterIP --port=80 --target-port=80 -n dev
service/svc-nginx1 exposed
# 查看 service
[root@master ~]# kubectl get svc svc-nginx -n dev -o wide
NAME         TYPE        CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE     SELECTOR
svc-nginx1   ClusterIP   10.109.179.231   <none>        80/TCP    3m51s   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 ~]# curl 10.109.179.231:80
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Welcome to nginx!</title>
</head>
<body>
<h1>Welcome to nginx!</h1>
.......
</body>
</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 ~]# kubectl expose deploy nginx --name=svc-nginx2 --type=NodePort --port=80 --target-port=80 -n dev
service/svc-nginx2 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 ~]# kubectl get svc  svc-nginx-1  -n dev -o wide
NAME          TYPE        CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE    SELECTOR
svc-nginx2    NodePort    10.100.94.0      <none>        80:31928/TCP   9s     run=nginx
# 接下来就可以通过集群外的主机访问 节点 IP:31928 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://192.168.109.100:31928/
删除 Service
[root@master ~]# kubectl delete svc svc-nginx-1 -n dev                                   service "svc-nginx-1" deleted
配置方式
创建一个 svc-nginx.yaml，内容如下：
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: svc-nginx
  namespace: dev
spec:
  clusterIP: 10.109.179.231
  ports:
  - port: 80
    protocol: TCP
    targetPort: 80
  selector:
    run: nginx
  type: ClusterIP
然后就可以执行对应的创建和删除命令了：
​ 创建：kubectl create -f svc-nginx.yaml
​ 删除：kubectl delete -f svc-nginx.yaml
小结
​ 至此，已经掌握了 Namespace、Pod、Deployment、Service 资源的基本操作，有了这些操作，就可以在 kubernetes 集群中实现一个服务的简单部署和访问了，但是如果想要更好的使用 kubernetes，就需要深入学习这几种资源的细节和原理。
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