# kubernetes核心技术-pod
## 1.pod概述
pod是k8s系统中可以创建和管理的最小单元，是资源对象模型中由用户创建或部署的最小资源对象模型，也是在k8s上运行容器化应用的资源对象



其他的资源对象都是用来支撑或者扩展pod对象功能的，

比如：
* 控制器对象是用来管控pod对象的，
* service或者Ingress资源是用来暴露pod引用对象的
* PersistentVolume资源对象是用来为pod提供存储等等，

k8s不会直接处理容器，而是pod，pod是由一个或多个container组成

Pod是Kubernetes的最重要概念，每一个pod都有一个特殊的被称为“根容器”的Pause容器。Pause容器对应的镜像属于kubernetes平台的一部分，除了Pause容器，每个Pod还包含一个或多个紧密相关的用户业务容器。


![image.png](/static/img/c37772954f089d070c0afc88757f646d.image.png)

概括一下：
1. pod是最小的部署单元
2. 包含多个容器（一组容器集合）
3. 一个pod中容器共享网络命名空间
4. pod是短暂的

## 2.pod存在的意义
1. 创建容器使用docker，一个docker对应一个容器，一个容器对应一个应用程序
2. pod是多进程设计，运行多个应用程序。一个pod有多个容器，一个容器里面运行一个应用程序。

3. pod存在为了亲密性应用。两个应用之间进行交互；网络之间调用；两个应用需要频繁调用

![image.png](/static/img/aa025874f5ad4e9fd7096361a3ec64d5.image.png)



## 3. pod实现机制
### 共享网络

前提条件：容器在同一个namespace里面

* 容器本身之间相互隔离的，主要技术是：
    
    namespace
    
    group



![image.png](/static/img/8317035c48fa137dc71fd770955c72db.image.png)


通过Pause容器，把其他业务容器加入到Pause容器里面，让所有业务容器在同一个命名空间，实现网络共享。

### 共享存储

1. 持久化数据
引入数据卷概念Volumn，使用数据卷进行持久化存储


数据类型主要有：    
    * 日志数据
    * 业务数据


![image.png](/static/img/dc135b1944de8dd7d2d2f8c103a1b521.image.png)



![image.png](/static/img/533ea5576d05ce9a5df6df8c08493a34.image.png)

## 4. pod镜像拉取策略
```yaml
apiversion: v1
kind: Pod
metadata: 
  name: mypod
spec:
  containers: 
    - name: nginx
      image: nginx:1.14
      imagePullPolicy: Always
# IfNotPresent： 默认值，镜像在宿主机上不存在时才拉去
# Always：每次创建Pod都会重新拉取一次镜像
# Never： Pod永远不会主动拉取这个镜像
```
## 5. Pod资源限制

保证pod资源最大效果使用

![image.png](/static/img/e27cc13169beff9cff2ba5c44ebef94d.image.png)

CPU 250m等于250 milicpu，一个vCPIU或者一个超线程 = 1000milicpu。m表示是微秒/


![image.png](/static/img/b1cd50050c177bd21fa0f7ea4a642a2e.image.png)


## 6. pod重启机制
```yaml
apiVersion: v1
kind: pod
metadata:
  name: dns-test
spec:
  contianers:
  -  name: busybox
     image: busybox:1.28.4
     args:
     - /bin/sh
     - -c
     - sleep 36000
  restartPolicy: Never

# Always: 当容器终止退出后，总是重启容器，默认策略
# OnFailure： 当容器异常退出（退出状态吗 非0）时，才重启容器
# Never： 当容器终止退出，从不重启容器
# 后两个适合批量任务
```

## 7. pod健康检查
例如：java堆内存溢出：状态是正常的，但是服务不能使用了

在k8s检查状态，状态虽然是Running，但是已经不能提供服务了
```shell
kubectl get pods
```

解决方法：在应用层面进行健康检查

```yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata: 
  labels:
    test: liveness
  name: liveness-exec

spec:
  contianers:
  - name: liveness
    image: busybox
    args:
    - /bin/sh
    - -c
    - touch /tmp/healthy; sleep 30; rm -rf /tmp/healthy
    livenessProbe:
      exec:
        command:
        - cat
        - /tmp/healthy
      initialDelaySeconds: 5
      periodSeconds: 5

# livenessProbe （存活检查）
## 如果检查失败，将杀死容器，根据pod的restartPolicy来操作

# readlinessProbe(就绪检查)
## 如果检查失败，kubernetes会把pod从service endpoints中剔除


# probe支持以下三种检查方法：
## httpGet
### 发送Http请求，返回200-400范围状态码为成功

## exec
### 执行shell命令返回状态码是0为成功

## tcpSocket
### 发起TCP socket 建立成功
```
## 8.创建pod流程

![image.png](/static/img/47af0e5e92978bb4a8c3aa55d75b3f7a.image.png)

### Master节点
1. createpod -- apiserver -- etcd
2. scheduler -- apiserver -- etcd -- 调度算法，把pod调度某个node节点上

### Node节点
1. kubelet -- apiserver -- 读取etcd拿到分配给当前节点pod -- docker创建容器

## 9.影响pod调用的属性
1. pod资源限制对pod调用产生影响

![image.png](/static/img/e78854b7135e57dba9d8981a727b95d7.image.png)

2. 节点选择器标签影响Pod调度

首先要对节点创建标签
```shell
kubectl label node node1 env_role=prod
```

![image.png](/static/img/4b54d4ca05f0a66c5679e27a9d984e9f.image.png)

![image.png](/static/img/223525a74d2e2cc6238d0bec2e0784b4.image.png)

3. 节点亲和性影响pod调度
```yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata: 
  name: with-node-affinity
spec:
  affinity:
    nodeAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoreDuringExecution:
        nodeSelectorTerms:
        - matchExpressions:
          - key: env_role
            operator: In
            values:
            - dev
            - test
      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - weight: 1
        preference:
          matchExpressions:
          - key: group
            operator: In
            values:
            - otherprod
  containers:
  - name: webdemo
    image: nginx
    
    

```

节点亲和性 nodeAffinity 和之前nodeSelector基本一样的，根据节点上标签约束来绝对pod调度到哪些节点上。

1. 硬亲和性
    
    约束条件必须要满足
2. 软亲和性
    
    尝试满足，不保证
    

![image.png](/static/img/6b95467add2238d14cf7c18411aef8e8.image.png)

支持常用操作符：
* In 
* NotIn 
* Exists 
* Gt 
* Lt 
* DoesNotExists

3. 污点和污点容忍
```
一、基本介绍
nodeSelector和nodeAffinity: Pod调度到某些节点上，Pod属性，调度时候实现

Taint污点：节点不做普通分配调度，是节点属性

二、应用场景
1. 专用节点
2. 配置特点硬件节点
3. 基于Taint驱逐

三、具体演示
1. 查看节点污点情况
kubectl describe node k8smaster | grep Taint

污点值有三个
* NoSchedule   一定不被调度
* PreferNoSchdule  尽量不被调度
* NoExecute  不会调度，并且还会驱逐Node已有Pod


2. 为节点添加污点
kubectl taint node [node] key=value:污点的三个值

3. 删除污点
kubectl taint node k8snodel env_role:NoSchedule

4. 污点容忍

```

![](/static/img/282c38adfdef4e43d82794b0f52ffa1c.image.png)
```

```

05 kubernetes 核心技术-Pod

# 1.kubernetes 集群网络体系

![image.png](/static/img/1c8ca29c310949961776057738ee0835.image.png)


# 2. 部署架构

![image.png](/static/img/7b13e458f27ea08e785310f8fa638fc6.image.png)
```
集群架构：
  角色角度：
     - 带头大哥 master 所有请求的入口
     - 工作小弟 node。所有应用的载体
  应用角度：
     - 管理平台 master + node
     - 仓库平台 harbor
 容器角度：
     - 容器环境 
     - cri服务 
  
```

![image.png](/static/img/8e251e230acd30b16f078c6abd3906e4.image.png)
# 3. Kubernetes集群命令行工具kubectl

## 1.概述
kubectl是Kubernetes集群的命令工具，通过kubectl能够对集群本身进行管理，并能够在集群上进行容器化应用的安装部署


## 2. kubectl命令的语法
```shell
kubectl [command][TYPE][NAME][flags]
```
* command：指定要对资源执行的操作，例如create、get、describe和delete
* TYPE：指定资源类型，资源类型是大小写敏感的，开发者能够以单数、复数和缩略的形式，例如：
```shell
kubectl get pod pod1
kubectl get pods pod1
kubectl get po pod1
```
* NAME：指定资源的名称，名称是也大小写敏感的，如果省略名，则会显示所有的资源。例如：
```shell
kubectl get pods
```
* flags:指定可选的参数。例如，可用-s或者-server参数指定kubernetes API server的地址和端口。


## 3. kubectl help获取更多的信息
kubectl --help 可以查看更多信息
```shell
kubectl get --help
```
### 3.1 kubectl 子命令使用分类
1. 基础命令
 
 |基础命令 |中文说明 |
 |:---|:---|
 |create|通过文件名或标准输入创建资源 | 
 |expose|将一个资源公开为一个新的Service | 
 |run|在集群中运行一个特定的镜像 | 
 |set|在对象上设置特定的功能 | 
 |get|显示一个或多个资源 | 
 |explain|文档参考资料 | 
 |edit|使用默认的编辑器编辑一个资源 | 
 |delete|通过文件名、标准输入、资源名称或标签选择器来删除资源 | 
 
2. 部署和集群管理命令

 |部署命令 |中文说明 |
 |:---|:---|
 |rollout |管理资源的发布 |
 |rolling-update |对给定的复制控制器滚动更新 |
 |scale |扩容或缩容Pod数量，Deployment、ReplicaSet、RC或Job |
 |autoscale |创建一个自动选择扩容或缩容并设置Pod数量 |

 |集群管理命令 |中文说明 |
 |:---|:---|
 |certificate |修改证书资源 |
 |cluster-info |显示集群信息 |
 |top |显示资源（cpu/memory/storage）使用，需要Heapster运行 |
 |cordon |标记节点不可调度 |
 |uncordon |标记节点可调度 |
 |drain |驱逐节点上的应用，准备下线维护 |
 |taint |修改节点taint标记 |
3. 故障调试命令
  
  |故障诊断和调试命令 |中文说明 |
  |:---|:---|
  |describe |显示特定资源或者资源组的详细信息 |
  |logs |在一个Pod中打印一个容器日志，如果pod只有一个容器，容器名称是可选的 |
  |attach |附加到一个运行的容器 |
  |exec |执行命令到容器 |
  |port-forward |转发一个或多个本地端口到一个pod |
  |porxy |运行一个proxy到Kubernetes API Server |
  |cp |拷贝文件或目录到容器中 |
  |auth |检查授权 |
  
4. 其他命令
  |高级命令 |中文说明 |
  |:---|:---|
  |apply |通过文件名或标准输入对资源应用配置 |
  |patch |使用补丁修改、更新资源的字段 |
  |replace |通过文件名或标准输入替换一个资源 |
  |convert |不同的API版本之间转换配置文件 |
  
  |设置命令 |中文说明 |
  |:---|:---|
  |label |更新资源上的标签 |
  |annotate |更新资源上的注释 |
  |completion |用于实现kubectl工具自动补全 |
  
  |其他命令 |中文说明 |
  |:---|:---|
  |api-versions |打印受支持的API版本 |
  |config |修改kubeconfig文件（用于访问API，比如配置认证信息） |
  |help |所有命令帮助 |
  |plugin |运行一个命令行插件 |
  |version |打印客户端和服务版本信息 |

03 k8s的特性

04  集群yaml文件详解

**软件版本还需要修改，仅可查看安装流程**
# kubeadm部署方式



kubeadm是官方社区推出的一个用于快速部署kubernetes集群的工具，这个工具能通过两条指令完成一饿kubernetes集群部署：

* 第一、创建一个Master节点 kubeadm init
* 第二、将node节点加入到当前集群中 $kubeadm join <Master 节点的Ip和端口>


## 1. 要求：

1. 新建3个虚拟机Ip地址，分别代表Master、node1、node2。
2. 机器配置：Centos7.x x_86_x64。硬件配置：2G或更多Ram，2个CPU或者更多GPu，硬盘30G
3. 集群中所有机器之间网络互通，可以访问外网。
4. 要禁止SWAP分区
5. 

```shell
yum install wget
```

## 2. 准备环境
![image.png](/static/img/2ec22252063ae80a75aaee2372c1c97f.image.png)

|角色|IP|
|:---|:---|
|master|192.168.1.11|
|node1|192.168.1.12|
|node2|192.168.1.13|

```shell
# 关闭防火墙
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld

# 关闭selinux
sed -i 's/enforcing/disabled/' /etc/selinue/config. # 永久
setenforce 0 # 临时

# 关闭swap
swapoff -a # 临时
sed -ri 's/.*swap.*/#$/' /etc/fstab   # 永久

# 根据规划设置主机名
hostnamectl set-hostname <hostname>


# 在master添加hosts
cat >> /etc/hosts <<EOF
192.168.44.141 master
192.168.44.142 node1
192.168.44.143 node2
EOF


# 将桥接的IPV4流量传递到iptables的链
cat > /etc/sysctl.d/k8s.confg << EOF
net.bridge.bridge-nf-call-iptables=1
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables=1
EOF
sysctl --system # 生效

# 时间同步
yum install ntpdate -y
ntpdate time.windows.com


```
> TODO 想想将以上的脚本写为shell，直接在三个服务中运行



## 3. 所有节点安装Docker/kubeadm/kubelet
Kubernetes默认CRI（容器运行时）为Docker，因此先安装Docker

### 3.1 安装Docker
```shell
wget https://mirros.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo -o /etc/yum.repos.d/docker-ce.repo

yum -y install docker-ce-18.06.1.ce-3.e17
systemctl enable docker && systemctl start docker

docker --version

```
```shell
cat > /etc/docker/daemon.json << EOF
{
    "registry-mirrors":["https://b9pmyelo.mirror.aliyuncs.com"]
}
EOF


```
### 3.2 添加阿里云YUM软件源
```shell
cat > /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo << EOF
[kubernets]
name=Kubernets
baseurl=https://mirros.aliyun.com/kubernetes/yum/repos/kubernets-el7-x86_64
enabled=1
gpgcheck=0
repo_gpgcheck=0
```

### 3.3 安装kubeadm，kubelet和kubectl
```shell
yum install -y kubelet-1.18.0 kubeadm-1.18.0 kubectl-1.18.0
systemctl enable kubelet

```
### 3.4 部署kubernets Master
在192.168.31.61（Master）执行：
```shell
kubeadm init \
--apiserver-advertises-address=192.168.44.141 \
--image-repository registry.aliyuncs.com/google_containers \
--kubernetes-version v1.18.0 \
--service-cidr=10.96.0.0/12 \
--pod-network-cidr=10.244.0.0/16

```
由于默认拉取景象地址为k8s.gcr.lo国内无法访问，这里指定阿里云镜像仓库地址。
使用kubectl工具：
```shell
mkdir -p $HOME/.kube
sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf  $HOME/.kube/config
sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config

kubectl get nodes
```
### 3.5 加入kubernetes Node
在192.168.1.12/13（node）运行。
向集群添加新节点，执行在kubeadm init输出的kubeadm join明亮：
```shell
kubeadm join 192.168.1.11:6443 --token esce21.q6hetwm8si29qxwn --discovery-token-ca-cert-hash


```
默认token有效期24小时，当过期之后，该token就不可用了，这时就需要重新创建token，操作如下：
```shell
kubeadm token create --print-join-command
```

### 3.6 部署CNI网络插件
```shell
wget https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/masster/Documentation/kube-flannel.yml
```
默认镜像地址无法访问，sed命令修改为docker hub镜像仓库
```shell
kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml

kubectl get pods -n kube-system
```

### 3.7 测试Kubernetes集群
在Kubernetes集群中创建一个pod，验证是否正常运行：
```
kubectl create deployment nginx --imgae=nginx
kubectl expose deployment nginx --port=80 --type=NodePort
kubectl get pod.svc

```
# 二进制包部署方式
[【尚硅谷】Kubernetes（k8s）入门到实战教程丨全新升级完整版](https://www.bilibili.com/video/BV1GT4y1A756/?p=9&share_source=copy_web&vd_source=ef6c842229f8fecfc4dcb8aa804c79b8)
## 1.环境搭建（同上）
## 2.操作系统初始化（同上）
## 3. 为etcd和apiserver 自签证书
### 3.1 准备cfssl证书

02  实战：k8s两种部署方式

## 1.概述和特征
### 概述
最早在2014年google开源的
主要做的是：容器化操作



传统化部署：脚本式或者安装的方式来实现
新的方式：容器化安装，带环境安装，关键技术：docker，docker一般用于单机编排

k8s：可以管理docker，进行容器化应用部署，使用k8s利于应用扩展，
    
    目标：实施让部署容器化应用更加简洁和高效
### kubernetes的设计理念
大多数用户，希望kubernetes项目带来的体验是确定的：

我有应用的容器景象，请在一个给定的集群上把应用运行起来。此外，用户还希望kubernetes提供路由网关、水平扩展、监控、备份、灾难恢复等一系列运维能力。

**这其实就是最经典的PasS项目的能力**，用户使用docker的Compose+Swarm，完全可以自己开发出这些功能。

而kubernetes项目着重解决的问题是：

### 有哪些优势？
1. 自动装箱和回滚更新
   
   自动装箱即自我部署。Kubernetes采用滚动更新策略更新应用，一次更新一个pod，当更新过程中出现问题，Kubernetes会进行回滚更新，保证升级业务不受影响
   
3. 自我修复（自愈能力）
    
    在节点产生故障时，保证预期的副本数量不会减少，在产生故障的同时，终止健康检查失败的容器并部署新的容器，保证上线服务不会中断
    
5. 水平扩展
6. 服务发现（或者叫负载均衡）：对外提供统一接口的功能

    为多个容器提供统一的访问入口（内部IP地址和一个DNS名称），使所有的容器负载均衡，集群内应用可以通过DNS名称完成互相反问。
8. 密钥和配置管理

    kubernetes允许存储和管理敏感信息，如密码、OAuth令牌和SSh密钥。用户可以部署和更新机密和应用程序配置，而无须重建容器镜像，也不会在堆栈配置中暴露机密。
10. 存储编排

    Kubernetes挂载外部存储系统，将这些存储作为集群资源的一部分来使用，增强存储使用的灵活性。

12. 弹性伸缩

    kubernetes可以使用命令或基于CPU使用情况自动快速扩容和缩容应用程序，保证在高峰期的高可用性和业务低档期回收资源，降低运行成本
14. 提供认证和授权

    控制用户是否有权限使用API进行操作，精细化权限分配
16. 资源监控
    
    工作节点纪恒Advisor资源收集工具，可以快速实现对集群资源的监控
## 2.k8s架构组件
1. Master组件：主控节点

    * apiserver：集群统一入口，以restful方式，交给etcd存储
    * scheduler：节点的调度，选择node节点应用部署
    * controller-manager：处理集群中常规后台任务，一个资源对应一个控制器
    * etcd：存储，用于保存集群中各种数据，例如状态数据等。
3. Node组件：工作节点
    
    * kuberlet；master派到node节点代表，管理本机容器
    * kube-proxy：提供网络代理，负载均衡等操作。
    * docker

## 3.k8s核心概念
### pod
* pod是k8s中最小的部署单元，一组容器的集合
* 1个pod中的容器是共享网络的
* 生命周期是短暂的，重启之后就找不到了。
* 一组pod叫做命名空间
### Controlller
* 确保预期的pod副本数量
* 无状态的应用部署：有两个节点，其中1个节点故障，其节点中的容器可以移到另一个节点中直接用。随便用
* 有状态的应用部署：需要依赖存储，网络ip要唯一。有状态是必须要在特定条件下才能用
* 确保所有的node运行同一个pod
* 一次性任务和定时任务

### Service
* 定义一组pod的访问规则


## 4. 搭建k8s集群
### 搭建k8s环境平台规划
1. 单master集群

![image.png](https://www.choumaomi.com/static/img/b0dd4ebc9786983867eaaa6bb9e8cc14.image.png)

2. 多master集群（也可以叫做：高可用集群）
![image.png](https://www.choumaomi.com/static/img/3c208e240172c45d273b2dc60cfdfb74.image.png)

### 服务器硬件配置要求
* 测试环境：

![image.png](https://www.choumaomi.com/static/img/7e7e3c271c8ebdf127142f93b76d3a1b.image.png)
* 正式环境：更高要求


### 搭建k8s集群部署方式
* kubeadm
Kubeadm是一个K8s部署工具，提供kubeadm init和kubeadm join，用于快速部署kubernetes集群


* 二进制包
从github下载发行版的二进制包，手动部署每个组件，组成Kubernetes集群。可以学习很多工作原理，有利于后期维护

kubernetes核心技术-pod

1.pod概述

1.kubernetes 集群网络体系

1. yaml文件概述

kubeadm部署方式

1.概述和特征

概述