Kubernetes：04-实战入门|汶泽的世界

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。

一、Namespace

Namespace 是 kubernetes 系统中的一个非常重要的资源，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：

kubectl get namespace

NAME              STATUS   AGE
default           Active   8d # 所有未指定 Namespace 的对象都会被分配在 default 命名空间
kube-node-lease   Active   8d # 集群节点之间的心跳维护，v1.13开始引入
kube-public       Active   8d # 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   8d # 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

# 查看所有的 ns
kubectl get ns

# 查看指定的 ns
kubectl get ns ns名称

# 指定输出格式
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

# 查询 ns 详情
kubectl describe ns ns名称
# ns 状态: Active 表示命名空间正在使用中，Terminating 表示正在删除命名空间
# 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

创建

# 创建 namespace
kubectl create ns dev

删除

# 删除 namespace
kubectl delete ns dev

配置方式

首先准备一个 yaml 文件：ns-dev.yaml

apiVersion: v1
kine: Namespace
metadata:
  name: dev

然后就可以执行对应的创建和删除命令了

# 创建 namespace
kubectl create -f ns-dev.yaml
kubectl apply -f ns-dev.yaml

# 删除 nemespace
kubectl delete -f ns-dev.yaml

二、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：

kubectl get pod -n kube-system


NAME                                     READY   STATUS    RESTARTS      AGE
local-path-provisioner-957fdf8bc-52ftr   1/1     Running   7 (77m ago)   8d
coredns-687f7d69ff-cphb7                 1/1     Running   7 (77m ago)   8d

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 指定命名空间
kubectl run nginx --image=nginx:1.24 --port=80 --namespace dev

查看 pod 信息

# 查看 pod 基本信息
kubectl get pods -n dev

# 查看 pod 的详细信息
kubectl describe pod nginx-pod -n dev

删除指定 pod

# 删除指定 pod
kubectl delete pod nginx-pod -n dev

# 此时，显示删除 pod 成功，但是再查询，发现又新产生了一个
kubectl get pods -n dev

# 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
kubectl get deploy -n dev

# 接下来，删除此 Pod 的 Pod 控制器
kubectl delete deploy nginx -n dev

# 稍等片刻，再查询 Pod，发现 Pod 被删除了
kubectl get pods -n dev

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:1.24
      imagePullPolicy: IfNotPresent
      name: pod
      ports:
        - name: nginx-port
          containerPort: 80
          protocol: TCP

然后就可以指定对应的创建和删除命令了：

# 创建 pod
kubectl create -f pod-nginx.yaml
kubectl apply -f pod-nginx.yaml

# 删除 pod
kubectl delete -f pod-nginx.yaml

三、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"， "environment": "backend"

标签定义完毕之后，还要考虑标签的选择，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 != "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 != "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
kubectl label pod nginx-pod version=1.0 -n dev

# 为 pod 资源更新标签
kubectl label pod nginx-pod version=2.0 -n dev --overwrite

# 查看标签
kubectl get pod nginx-pod -n dev --show-labels

# 筛选标签
kubectl get pod -n dev -l version=2.0 --show-labels
kubectl get pod -n dev -l version!=2.0 --show-labels

# 删除标签
kubectl label pod nginx-pod version- -n dev

配置方式

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx
  namespace: dev
  labels:
    version: "3.0"
    env: "test"
spec:
  containers:
    - image: nginx:1.24
      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

四、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 镜像
# --port			端口
# --replicas	指定创建 pod 数量
# --namespace	 指定 namespace
kubectl run nginx --image=nginx:1.24 --port=80 --replicas=3 -n dev

# 查看创建的 pod
kubectl get pods -n dev

# 查看 deployment 的信息
kubectl get deploy -n dev

# UP-TO-DATE：成功升级的副本数量
# AVAILABLE：可用副本的数量
kubectl get deploy -n dev -o wide

# 查看 deployment 的详细信息
kubectl describe deploy nginx -n dev

# 删除 deployment
kubectl delete deploy nginx -n dev

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: # pod 模板
    metadata:
      labels:
        run: nginx
    spec:
      containers:
        - image: nginx:1.24
          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：

kubectl create -f deploy-nginx.yaml

kubectl delete -f deploy-nginx.yaml

五、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，然后却存在如下两问题：

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

这样对于访问这个访问带来了难度。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，应用可以方便的实现服务发现和负载均衡。

操作一：创建集群内部可访问的 Service

# 暴露 Service
kubectl expose deploy nginx --name=svc-nginx1 --type=ClusterIP --port=80 --target-port=80 -n dev

# 查看 service
kubectl get svc svc-nginx -n dev -o wide
NAME         TYPE        CLUSTER-IP        EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE   SELECTOR
svc-nginx1   ClusterIP   192.168.194.159   <none>        80/TCP    14s   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
curl 192.168.194.159:80

操作二：创建集群外部可访问的 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
kubectl expose deploy nginx --name=svc-nginx2 --type=NodePort --port=80 --target-port=80 -n dev

# 此时查看，会发现出现了 NodePort 类型的 Service，而且有一对 Port（80:32455/TCP）
kubectl get svc svc-nginx2 -m dev -o wide
NAME         TYPE       CLUSTER-IP        EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE   SELECTOR
svc-nginx2   NodePort   192.168.194.188   <none>        80:32455/TCP   48s   run=nginx

# 接下来就可以通过集群外的主机访问 节点 IP:32455 访问服务了
# 例如在电脑主机上通过浏览器访问下面的地址
http://127.0.0.1:32455/

删除 Service

# 删除 Service
kubectl delete svc svc-nginx2 -n dev

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
      portocol: 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。

一、Namespace

查看

创建

删除

配置方式

二、Pod

创建并运行

查看 pod 信息

删除指定 pod

配置操作

三、Label

命令方式

配置方式

四、Deployment

命令操作

配置操作

五、Service

操作一：创建集群内部可访问的 Service

操作二：创建集群外部可访问的 Service

删除 Service

配置方式

Kubernetes：05-Pod详解

Kubernetes：03-资源管理

汶泽