Docker集群編排工具之Kubernetes（K8s）介紹、安裝及使用
目錄
K8s基礎原理
k8s中文社區：https://www.kubernetes.org.cn/
簡介
Kubernetes與較早的集群管理系統Mesos和YARN相比，對容器尤其是 Docker的支持更加原生，同時提供了更強大的機制實現資源調度，自動 管理容器生命周期，負載均衡，高可用等底層功能，使開發者可以專注於開發應用。
Kubernetes是一個開源的，用於管理雲平台中多個主機上的容器化的應用，Kubernetes的目標是讓部署容器化的應用簡單並且高效（powerful）,Kubernetes提供了應用部署，規划，更新，維護的一種機制。
K8s特性
Kubernetes是為生產環境而設計的容器調度管理系統，對於負載均衡、 服務發現、高可用、滾動升級、自動伸縮等容器雲平台的功能要求有原生支持
一個K8s集群是由分布式存儲（etcd）、服務節點（Minion， etcd現在稱為Node）和控制節點（Master）構成的。所有的集群狀態都保存在etcd中，Master節點上則運行集群的管理控制模塊。Node節點是真正運行應用容器的主機節點，在每個Minion節點上都會運行一個Kubelet代理，控制該節點上的容器、鏡像和存儲卷等。
K8s架構圖，介紹
Master（管理節點）
- API Server：供Kubernetes API接口，主要處理 Rest操作以及更新Etcd中的對象。 所有資源增刪改查的唯一入口。
- Scheduler：綁定Pod到Node上，資源調度。
- Controller Manager： 所有其他群集級別的功能，目前由控制器Manager執行。資源對象的 自動化控制中心。
- Etcd：所有持久化的狀態信息存儲在Etcd中。
Node（計算節點）
- Kubelet：管理Pods以及容器、鏡像、Volume等，實現對集群 對節點的管理
- Kube-proxy：提供網絡代理以及負載均衡，實現與Service通訊。
- Docker Engine：負責節點的容器的管理工作。
API SERVER（授權）
- 只有API Server與存儲通信，其他模塊通過 API Server訪問集群狀態。
- 一個工作節點的問題不影響集群體。
- 在K8s集群中，所有的配置管理操作都聲明 式而非命令式的。
- 各個模塊在內存中緩存自己的相關狀態以 提高系統性能。
Scheduler（資源調度）
- 負責集群的資源調度，根據特定的調度算法將pod調度到指定的minion上。
- 這部分工作分出來變成一個組件，意味着可以很方便地替換成其他的調度器。
- Scheduler調度器輸入是待調度pod和可用的工作節點列表，輸出則是應用調度 算法從列表中選擇一個最優的用於綁定待調度的pod節點。
Controller Manager（控制管理中心）
- Controller Manager作為集群內部的管理控制中心，負責集群內的Node、Pod副本、服務端點、命名空間、服務賬號、資源定額等的管理並執行自動化修復流程，確保集群處於預期的工作狀態
- 在Kubernetes集群中，每個Controller就是一個操作系統，它通過API Server監控系統的共享狀態，並嘗試着將系統狀態從“現有狀態”修正到“期望狀態”
POD（資源池）
- Pod是K8s集群中所有業務類型的基礎
- Pod是在K8s集群中運行部署應用或服務的最小單元，它是可以支持多容器的。
- Pod的設計理念是支持多個容器在一個Pod中共享網絡地址和文件系統。
- POD控制器Deployment、Job、DaemonSet和 PetSet
LABEL（標簽）
- Label是一個 key=value的鍵值對，由用戶指定，可以附加到 K8S資源之上。
- 給某個資源定義一個標簽，隨后可以通過label進行查詢和篩選 ，類似SQL的where語句。
- Label可以給對象創建多組標簽
Replication Controller，RC
- RC是K8s集群中最早的保證Pod高可用的API對象。通過監控運行中的Pod來保證集群中運行指定數目的Pod副本。
- 指定的數目可以是多個也可以是1個；少於指定數目，RC就會啟動運行新的Pod副本；多於指定數目，RC就會殺死多余的Pod副本。
- 即使在指定數目為1的情況下，通過RC運行Pod也比直接運行Pod更明智，因為RC也可以發揮它高可用的能力，保證永遠有1個Pod在運行。
PC總結
- RC里包括完整的POD定義模板
- RC通過Label Selector（標簽選擇器）機制實現對POD副本的自動控制。
- 通過改變RC里的POD副本以實現POD的擴容和縮容
- 通過改變RC里POD模塊中的鏡像版本，可以實現POD的滾動升級。
K8s組件
K8s安裝配置
K8s安裝方法
yum安裝 1.5.2
二進制安裝
kubeadm安裝（官方） 需要梯子，全部容器化
minkube安裝
編譯安裝
自動化安裝
K8s資源
官網 kubernetes.io
中文社區 https://www.kubernetes.org.cn/
Github https://github.com/kubernetes/kubernetes
命令行參考 https://kubernetes.io/docs/reference/generated/kub ectl/kubectl-commands#
K8s的安裝環境要求
1、linux 內核3.10以上
2、64位系統
3、內存4G
4、安裝epel
5、安裝docker
6、開啟yum cache保存安裝RPM包
K8s中有三種類型的ip
物理ip（宿主機ip）
集群ip（cluster ip）：10.254.0.0/16
pod（容器的ip）：172.16.0.0/16
K8s安裝與使用
安裝
環境：三台機器，兩個node（計算節點），一個主節點（master）
yum源需要：repo：CentOS-Base.repo docker1.12
主節點（master）
主機名：K8s-master ip：10.0.0.11 系統：centos7.2
yum install etcd -yyum install docker -yyum install kubernetes -yyum install flannel -y
計算節點（node）
K8s-node-1 10.0.0.12 centos7.2
K8s-node-2 10.0.0.13 centos7.2
yum install docker -yyum install kubernetes -yyum install flannel -y
在master節點上
修改配置
修改etcd配置文件
[root@k8s-master ~]# vim /etc/etcd/etcd.confETCD_NAME="default"ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="
http://0.0.0.0:2379"ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="
http://10.0.0.11:2379"
啟動
systemctl enable etcd.servicesystemctl start etcd.service
檢查
[root@k8s-master ~]# etcdctl -C http://10.0.0.11:2379 cluster-healthmember 8e9e05c52164694d is healthy: got healthy result from http://10.0.0.11:2379cluster is healthy
修改/etc/kubernetes/apiserver
修改/etc/kubernetes/config
vim /etc/kubernetes/config22 KUBE_MASTER="--master=
http://10.0.0.11:8080"
啟動
查看是否啟動成功
systemctl status kube-apiserver.service kube-controller-manager.service kube-scheduler.service
在node節點
vim /etc/kubernetes/configKUBE_MASTER="--master=
http://10.0.0.11:8080"
node-1
vim /etc/kubernetes/kubeletKUBELET_ADDRESS="--address=0.0.0.0"KUBELET_HOSTNAME="--hostname-override=10.0.0.12"KUBELET_API_SERVER="--api-servers=
http://10.0.0.11:8080"
node-2
vim /etc/kubernetes/kubeletKUBELET_ADDRESS="--address=0.0.0.0"KUBELET_HOSTNAME="--hostname-override=10.0.0.13"KUBELET_API_SERVER="--api-servers=
http://10.0.0.11:8080"
啟動檢查
systemctl enable kubelet.servicesystemctl start kubelet.servicesystemctl enable kube-proxy.servicesystemctl start kube-proxy.service
檢查：
[root@k8s-master ~]# kubectl get nodesNAME STATUS AGE10.0.0.12 Ready 3m10.0.0.13 Ready 3m
配置flannel網絡
修改配置文件
master、node上均編輯/etc/sysconfig/flanneld
vim /etc/sysconfig/flanneldFLANNEL_ETCD_ENDPOINTS="
http://10.0.0.11:2379"
配置flannel的網絡范圍
etcdctl mk /atomic.io/network/config '{ "Network": "172.16.0.0/16" }'
實操：
[root@k8s-master ~]# etcdctl mk /atomic.io/network/config '{ "Network": "172.16.0.0/16" }'{ "Network": "172.16.0.0/16" }
啟動
在master執行：
在node上執行：
systemctl enable flanneld.service systemctl start flanneld.service service docker restartsystemctl restart kubelet.servicesystemctl restart kube-proxy.service
K8s常見命令操作
命令：kubectl create -f hello.yaml
文件內容：
實操：
存在的坑
因為沒有證書，拉取圖像失敗。
解決：yum install python-rhsm* -y
創建：
[root@k8s-master ~]# kubectl create -f nginx.yaml pod "hello-nginx" created
檢查是否成功
[root@k8s-master ~]# kubectl get pods -o wideNAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODEhello-nginx 1/1 Running 0 2h 172.16.42.2 10.0.0.13
RC：保證高可用
- RC是K8s集群中最早的保證Pod高可用的API對象。通過監控運行中的Pod來保證集群中運行指定數目的Pod副本。
- 指定的數目可以是多個也可以是1個；少於指定數目，RC就會啟動運行新的Pod副本；多於指定數目，RC就會殺死多余的Pod副本。
- 即使在指定數目為1的情況下，通過RC運行Pod也比直接運行Pod更明智，因為RC也可以發揮它高可用的能力，保證永遠有1個Pod在運行。
始終保持一個在活着
rc版yaml編寫：
啟動rc版容器
[root@k8s-master ~]# kubectl create -f nginx-rc.yaml replicationcontroller "nginx" created
檢查：
[root@k8s-master ~]# kubectl get pods -o wideNAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODEnginx-gt1jd 1/1 Running 0 2m 172.16.79.2 10.0.0.12
這樣的話就算刪除了這個容器RC也會立馬在起一個
版本升級
升級操作：
升級過程
回滾
操作：
檢查
[root@k8s-master ~]# kubectl get pods -o wideNAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODEmyweb-mbndc 1/1 Running 0 1m 172.16.79.3 10.0.0.12myweb-qh38r 1/1 Running 0 2m 172.16.42.2 10.0.0.13nginx-gt1jd 1/1 Running 0 1h 172.16.79.2 10.0.0.12
svc設置
[root@k8s-master ~]# kubectl create -f web-svc.yaml
[root@k8s-master ~]# kubectl get svcNAME CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGEkubernetes 10.254.0.1 <none> 443/TCP 6hmyweb 10.254.91.34 <nodes> 8080:30001/TCP 1m
然后取node節點檢查30001端口是否啟動
然后瀏覽器web訪問node節點的ip:30001進行測試
web界面管理
操作：
啟動：
kubectl create -f dashboard.yamlkubectl create -f dashboard-svc.yaml
然后訪問：http://10.0.0.11:8080/ui/