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K8S的安裝部署以及基礎知識

本文轉載自   查看原文   2022-01-27 15:07   1951    雲原生

Kubernetes(K8S)概述

  • Kubernetes又稱作k8s，是Google在2014年發布的一個開源項目。

  • 最初Google開發了一個叫Borg的系統（現在命名為Omega），來調度近20多億個容器。 在積累了數十年的經驗后，Google決定重寫這個容器管理系統，並貢獻給開源社區， 而這個系統就是Kubernetes。它也是Omega的開源版本。

  • 從2014年第一個版本發布以來，迅速得到了開源社區的追捧，目前，k8s已經成為了 發展最快、市場占有率最高的容器編排引擎產品。

  • Kubernetes中文社區 | 中文文檔 https://www.kubernetes.org.cn/k8s

安裝minikube

設置阿里雲鏡像

vim /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

安裝minikube

curl -LO https://storage.googleapis.com/minikube/releases/latest/minikube-linux-amd64 

sudo install minikube-linux-amd64 /usr/local/bin/minikube

安裝kubectl

curl -LO https://dl.k8s.io/release/v1.20.0/bin/linux/amd64/kubectl 
chmod +x ./kubectl #賦予操作權限
sudo install -o root -g root -m 0755 kubectl /usr/local/bin/kubectl

安裝conntrack

yum install conntrack 我們先操作一波

啟動minikube

minikube start --vm-driver=none --image-mirror-country='cn'

啟動minkube報錯解決

Minikube不能成功啟動的報錯分析及解決方案
Minikube啟動前需要對系統環境進行初始化：

啟用docker服務

sudo systemctl enable docker.service

關閉防火牆

sudo systemctl stop firewalld

關閉內存交換

sudo swapoff -a

修改為cgroupfs

cat > /etc/docker/daemon.json <<EOF
{
"exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"],
"log-driver": "json-file",
"log-opts": {
 "max-size": "100m"
},
"storage-driver": "overlay2"
}
EOF

重新加載配置

systemctl daemon-reload

重啟docker

systemctl restart docker

關閉selinux

sudo setenforce 0

文件權限

sudo chmod -R 777 /etc/kubernetes/addons/

啟動kubelet服務，注意：可能需要第一次允許minikube start后才會拉取kubelet

systemctl enable kubelet.service

初始化時的報警：

1.在使用kubeadm init命令初始化節點剛開始時，會有如下的perflight階段，該階段會進行檢查，如果其中出現了如下WARNING並且初始化失敗了。下面會對下述幾個警告進行解決：

kubeadm init ...

[init] Using Kubernetes version: v1.15.0
[preflight] Running pre-flight checks
[WARNING IsDockerSystemdCheck]: detected "cgroupfs" as the Docker cgroup driver. The recommended driver is "systemd". Please follow the guide at https://kubernetes.io/docs/setup/cri/
     [WARNING FileExisting-socat]: socat not found in system path

WARNING IsDockerSystemdCheck
解決辦法：修改或創建/etc/docker/daemon.json，加入下述內容：

{
"exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"]
}

重啟docker：

systemctl daemon-reload
systemctl restart docker

查看修改后的狀態：

docker info | grep Cgroup

2.WARNING FileExisting-socat

socat是一個網絡工具， k8s 使用它來進行 pod 的數據交互，出現這個問題直接安裝socat即可：

yum install -y socat

3.WARNING Firewalld
[WARNING Firewalld]: firewalld is active, please ensure ports [8443 10250] are open or your cluster may not function correctly

解決辦法：

##暫時關閉防火牆
systemctl stop firewalld.service
##永久關閉
systemctl disable firewalld.service

4.WARNING Service-Docker
[WARNING Service-Docker]: docker service is not enabled, please run 'systemctl enable docker.service'
解決辦法：

systemctl enable docker.service

5.WARNING Service-Kubelet
[WARNING Service-Kubelet]: kubelet service is not enabled, please run 'systemctl enable kubelet.service'
解決辦法：

systemctl enable kubelet.service

6.WARNING Swap
[WARNING Swap]: running with swap on is not supported. Please disable swap

解決辦法：

swapoff -a

7.SELINUX未關閉
Problems detected in kube-addon-manager [13ce287ce3f6]:
error: Error loading config file "/var/lib/minikube/kubeconfig": open /var/lib/minikube/kubeconfig: permission denied
error: Error loading config file "/var/lib/minikube/kubeconfig": open /var/lib/minikube/kubeconfig: permission denied
error: Error loading config file "/var/lib/minikube/kubeconfig": open /var/lib/minikube/kubeconfig: permission denied
解決辦法：

setenforce 0

或嘗試永久關閉SELINUX

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

解決辦法：

echo "1" >/proc/sys/net/bridge/bridge-nf-call-iptables

停止minikube

minikube stop

查看所有deployment

kubectl get deployment

查看所有pod

kubectl get pods

查看節點

[root@VM-12-15-centos download]` kubectl get nodes
NAME              STATUS   ROLES                  AGE   VERSION
vm-12-15-centos   Ready    control-plane,master   79m   v1.23.1

【解釋】

node是⽤於承載運行中的容器的。

有⼀個node，這個node的角⾊是master。

k8s也有集群的概念，即：cluster，包含master和node，該節點即是master節點，⼜是node節點。

創建nginx的deployment

[root@zhaowa-edu-01 ~]` kubectl create deployment my-nginx --image nginx:latest
deployment.apps/my-nginx created

【解釋】

創建deployment其實有兩種⽅式

1.基於命令行配置運行

kubectl create

kubectl run

  1. 基於yaml配置文件的

kubectl apply -f xxx.yml

查看所有pod信息以及ip和port

[root@zhaowa-edu-01 ~]` kubectl get pods -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE 
NOMINATED NODE READINESS GATES
my-nginx-b7d7bc74d-jgfks 1/1 Running 0 7m35s 172.18.0.3 
zhaowa-edu-01 <none> <none>

查看所有service

[root@zhaowa-edu-01 ~]` kubectl get service
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
kubernetes ClusterIP 10.96.0.1 <none> 443/TCP 21h

【解釋】

pod是不穩定的。服務可以保證穩定。

雙十⼀之前，訂單系統需要20個服務實例，雙⼗⼀促銷階段，擴容⾄100個服務實例。雙⼀之后，對服務縮容⾄30個服務實例。

我們是⼀個穩定的請求⽅式，統⼀個ip的。這個就是service的作用。

查詢所有命名空間

[root@zhaowa-edu-01 ~]` kubectl get namespace
NAME STATUS AGE
default Active 21h
kube-node-lease Active 21h
kube-public Active 21h
kube-system Active 21h

【解釋】

默認的就是defalut。

其它kube-*的都是k8s系統⾃⼰的命名空間。

將副本數(pod)從1個修改為3個

[root@zhaowa-edu-01 ~] ` kubectl scale deployments/my-nginx --replicas=3
deployment.apps/my-nginx scaled
[root@zhaowa-edu-01 ~] ` kubectl get deploy
NAME READY UP-TO-DATE AVAILABLE AGE
my-nginx 1/3 3 1 19m
[root@zhaowa-edu-01 ~] ` kubectl get pods
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
my-nginx-b7d7bc74d-jgfks 1/1 Running 0 19m
my-nginx-b7d7bc74d-r9gsg 0/1 ContainerCreating 0 17s
my-nginx-b7d7bc74d-vr958 0/1 ContainerCreating 0 17s

【解釋】

什么是副本個數？

pod的個數

如果我們不指定副本個數的話，那么默認就是⼀個pod

將副本數(pod)從3個修改為2個

[root@zhaowa-edu-01 ~] ` kubectl scale deployments/my-nginx --replicas=2
deployment.apps/my-nginx scaled
[root@zhaowa-edu-01 ~]` kubectl get deploy
NAME READY UP-TO-DATE AVAILABLE AGE
my-nginx 2/2 2 2 22m
[root@zhaowa-edu-01 ~]` kubectl get pod
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
my-nginx-b7d7bc74d-jgfks 1/1 Running 0 22m
my-nginx-b7d7bc74d-r9gsg 1/1 Running 0 2m39s

k8s重要概念介紹

組件名稱 作用
Cluster 資源的集合。我們的k8s利⽤這些資源運⾏各種基於容器的應用。是計算、存儲和網絡資源的集合
Master Cluster的⼤腦。司令部。主要的任務就是用來調度的。決定我們的應用應該放到哪⾥去執行。
為了高可⽤，也可以運⾏多個master。職責是運行容器應用。
Node 來負責運⾏容器應⽤。Node是由Master去管理的，負責監控和容器狀態的匯報。
Pod k8s的最小工作單元，包含1orN個容器。
Pod的使用方式：
⼀個pod運⾏⼀個容器
最常⽤的就是這種情況。
⼀個pod運⾏多個容器
⼀定是非常緊密相關的⼀組容器，並且需要資源的共享。⼀起啟動、⼀起停止。
Controller k8s通過它來管理Pod
包含：Deployment、ReplicaSet、DaemonSet、StatefulSet、Job。
Deployment
就是我們最常⽤的Controller。它可以管理Pod的多個副本。（即：--replicas=3），並且可以確保Pod按照期望的狀態去運⾏。
ReplicaSet
它也是管理Pod的多個副本。
我們使⽤deployment的時候，會⾃動的創建ReplicaSet，最終是有ReplicaSet去創建的pod，而我們並不是去直接的使⽤它。
DaemonSet
⽤於每個Node最多只運⾏⼀個Pod副本的創建。
StatefulSet
保證副本按照固定的順序啟動、更新、刪除。
Service 為Pod提供了負載均衡、固定的IP和Port
pod是不穩定的，ip會變化的。所以我們需要⼀個固定的ip或port。
區別：
Controller ——> 負責k8s運行容器的。
Service ——> 負責k8s訪問容器的。
Namespace 解決同一個Cluster中，如何區別分開Controller、Pod等資源的問題,資源隔離！

kubernetes架構

k8s架構圖

image-20220126213004794

重要概念

當我們執行部署應用並指定兩個副本的時候，執行流程如下所示：

  • Kuberctl發送部署請求到API Server。

  • API Server通知Controller Manager創建一個deployment資源。

  • Scheduler執行調度任務，將兩個副本Pod分發到node1和node2上。

  • node1和node2上的kubelet在各自的節點上創建並運行Pod。

k8s架構中，主要是由Master和Node組成的。

下面我們來針對這兩部分進行詳細的介紹。

Master

  • API-Server

屬於前端交互接⼝。提供基於Http/https RESTful API。

接收對應的指令。

  • Scheduler

負責決定將pod放到那個Node上去運⾏的。

  • Controller Manager

⾮常關鍵的組件。管理Cluster中的各種資源。

  • etcd

負責保存k8s的配置信息和各種資源的狀態信息。

如果數據發⽣了變化，etcd會快速通知相關的組件。

image-20220126214003293

Node

  • kubelet

創建和運⾏容器。

  • kube-proxy

負責我們請求的轉發。

如果對於多個副本，它會實現負載均衡。

image-20220126215412463

Deployment

創建資源的方式

  • 方式一

用kubectl命令直接創建。

比如：kubectl run nginx-deployment--image=nginx:1.7.9--replicas=2

在命令行中通過參數指定資源的屬性。（但是，在K8S v1.18.0以后，–replicas已棄用 ,推薦用 kubectl apply 創建 pods）

  • 方式二

通過配置文件和kubectl apply創建。

步驟：

1.編寫yml配置文件。（下一頁有書寫樣例，nginx.yml）

2.執行命令：kubectl apply -f /home/muse/nginx.yml

nginx.yml配置文件

  • replicas: 2

部署的副本實例數量，默認為1

  • metadata:

metadata定義Pod的元數據，至少要定義一個 label。label的key和value可以任意指定

  • spec:

描述Pod的規格，此部分定義Pod中每一個容 器的屬性，name和image是必需的

image-20220127121944302

構建過程解析

用戶通過kubectl——>創建Deployment——>創建ReplicaSet——>創建Pod

image-20220127124117214

Failover

設置了pod數為3個

當Node1異常的時候，會在Node2上面生成新的Pod來維護總數為3個pod

當Node1恢復正常的時候，新創建的pod也依然會在Node2上，並不會做遷移動作。

image-20220127125326168

label

默認配置下，Scheduler會將Pod調度到所有可用的Node。不過有些情況我們可以通過lable將Pod部署到指定的Node，比如將有大量磁盤I/O的Pod部署到配置了SSD的 Node；或者Pod需要GPU，需要運行在配置了GPU的節點上。

  • 給k8s-node1添加標簽——disktype=ssd
kubectl label node k8s-node1disktype=ssd
  • 修改nginx.yml配置文件，指定nodeSelector為上一步新建的label。
nodeSelector: 
 disktype: ssd
  • 重新部署Deployment
kubectl apply -f nginx.yml
  • 查看節點的標簽信息
kubectl get node --show-labels

[root@zhaowa-edu-01 k8sConfigFiles]# kubectl get node
NAME STATUS ROLES AGE VERSION
zhaowa-edu-01 Ready control-plane,master 22h v1.20.2
[root@zhaowa-edu-01 k8sConfigFiles]# kubectl get node --show-labels
NAME STATUS ROLES AGE VERSION LABELS
zhaowa-edu-01 Ready control-plane,master 22h v1.20.2 
beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,kubernetes.io/arch=amd64,kube
rnetes.io/hostname=zhaowa-edu-
01,kubernetes.io/os=linux,minikube.k8s.io/commit=b017ea15ffbf8bcd6ce31e13ba16f59fd40910
79,minikube.k8s.io/name=minikube,minikube.k8s.io/updated_at=2021_09_18T13_04_08_0700,mi
nikube.k8s.io/version=v1.20.0,node-role.kubernetes.io/control-plane=,noderole.kubernetes.io/master=
[root@zhaowa-edu-01 k8sConfigFiles]# kubectl label node zhaowa-edu-01 disktype=ssd
node/zhaowa-edu-01 labeled
[root@zhaowa-edu-01 k8sConfigFiles]# kubectl get node --show-labels
NAME STATUS ROLES AGE VERSION LABELS
zhaowa-edu-01 Ready control-plane,master 22h v1.20.2 
beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,disktype=ssd,kubernetes.io/ar
ch=amd64,kubernetes.io/hostname=zhaowa-edu-
01,kubernetes.io/os=linux,minikube.k8s.io/commit=b017ea15ffbf8bcd6ce31e13ba16f59fd40910
79,minikube.k8s.io/name=minikube,minikube.k8s.io/updated_at=2021_09_18T13_04_08_0700,mi
nikube.k8s.io/version=v1.20.0,node-role.kubernetes.io/control-plane=,noderole.kubernetes.io/master=
[root@zhaowa-edu-01 k8sConfigFiles]# kubectl label node zhaowa-edu-01 disktypenode/zhaowa-edu-01 labeled
[root@zhaowa-edu-01 k8sConfigFiles]# kubectl get node --show-labels
NAME STATUS ROLES AGE VERSION LABELS
zhaowa-edu-01 Ready control-plane,master 22h v1.20.2 
beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,kubernetes.io/arch=amd64,kube
rnetes.io/hostname=zhaowa-edu-
01,kubernetes.io/os=linux,minikube.k8s.io/commit=b017ea15ffbf8bcd6ce31e13ba16f59fd40910
79,minikube.k8s.io/name=minikube,minikube.k8s.io/updated_at=2021_09_18T13_04_08_0700,mi
nikube.k8s.io/version=v1.20.0,node-role.kubernetes.io/control-plane=,noderole.kubernetes.io/master=

刪除deployment

假設現在配置的是2個pod數。那么如果我們只是刪除其中的一個pod，依然會被deployment根據配置，再補充為2個pod。

  • 當我們刪除掉deployment的時候，pod也會隨之自動被刪除。

    • 刪除pod

      kubectl delete pod nginx-deployment-7f4fc68488-5v4m7

    • 刪除deployment

      kubectl delete deployment nginx-deployment

DaemonSet

Deployment部署的副本pod會分布在各個Node上，每個Node都可能運行好幾個副本。
Daemonsetl的不同之處在於：每個Node上最多只能運行一個副本。

Daemon Set的典型應用場景
1.在每個節點上運行存儲 Daemon,比如 glusterd或 ceph
2.在每個節點上運行日志收集 Daemon,如 flunentdi或 logstashe
3.在毎個節點上運行監控 Daemon,比如 Prometheus Node Exporter或 collectd

查看k8s自己就用 Daemonsetie運行系統組件

image-20220127131730912

Job

容器按照持續運行時間，可以分為服務類容器和工作類容器。

  • 服務類容器通常持續提供服務，需 要一直運行，比如HTTP Server、Daemon等。
  • 工作類容器則是一次性任務，比如批處理程序，完成后容器就退出。

Kubernetes的Deployment、ReplicaSet和DaemonSet都用於管理服務類容器；

對於工作類容器，我們使用Job。

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Service

  • 我們不應該期望Pod是健壯的，而是要假設Pod中的容器很可能因為各種原因發生故障而死掉。

  • Deployment等Controller會通過動態創建和銷毀Pod來保證應用整體的健壯性。換句話說，Pod是脆弱的，但應用是健壯的。

  • Service提供了固定的ip和端口，並且里面包含一組pod，即使Pod的ip發生變化，但是面對客戶端的是Service的固定ip和端口。

Rolling Update

滾動更新是一次只更新一小部分副本，成功后再更新更多的副本，最終完成所有副本的更新。滾動更新的最大好處是零停機，整個更新過程始終有副本在運行，從而保證了業務的連續性。

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