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k8s集群架構(gòu)及基本操作-創(chuàng)新互聯(lián)

首先在k8s集群中要知道有兩個部署工具:
kubeadm:自動化部署k8s集群的工具。
kubectl: k8s命令行工具,用于接收用戶輸入的指令。

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kubernetes是由什么組成的?

在硬件級別,一個kubernetes集群由很多節(jié)點組成,這些節(jié)點被分成以下兩種類型:

  • 主節(jié)點:它承載著kubernetes控制和管理整個集群系統(tǒng)的控制面板
  • 工作節(jié)點: 它們運行用戶實際部署的應(yīng)用。
    k8s集群架構(gòu)及基本操作

    控制面板(master)

    控制面板用于控制集群并使它工作。它包含多個組件,組件可以運行在單個主節(jié)點上或者通過副本分別部署在多個主節(jié)點以確保高可用性。

master中的組件有:

注意:master節(jié)點默認不參加工作,如果有需要我們可以將它設(shè)置為參加工作,但是一般不建議這么做,因為master節(jié)點用于負責(zé)控制并管理集群,所以非常重要,一般保持默認讓它不參加工作即可。

  • APIserver:apiserver是k8s集群中的前端接口,各種客戶端工具以及k8s其他組件可以通過它管理集群中的各種資源。

  • Scheduler:負責(zé)決定將pod放在那哪個node刪運行。在調(diào)度的過程中,會考慮集群的節(jié)點狀態(tài),當前各個節(jié)點的負載狀況,以及對應(yīng)調(diào)度高可用,性能等需求。

  • Controller manager:負責(zé)管理k8s集群的各種資源。保證資源處于用戶期望的狀態(tài)。

  • ectd:多數(shù)據(jù)中心,負責(zé)保存k8s集群的配置信息和各種資源的狀態(tài)信息,當數(shù)據(jù)發(fā)生變化的時候,etcd會通知k8s集群的其他組件。

  • Pod:是k8s集群里邊最小的單位。每個pod里邊運行一個或多個container(一般只運行一個)

Node節(jié)點組件有:

  • kubelet:是Node節(jié)點的代理,當Schedule確定某一個node上運行pod之后,會將pod的 具體配置信息(image,volume)等發(fā)送給該節(jié)點的kubelet,kubelet根據(jù)這些信息創(chuàng)建和運行容器,并向master報告運行狀態(tài)。
    自動修復(fù)功能: 如果某個節(jié)點中的容器宕機,它會自動殺死掉,然后重新創(chuàng)建一個容器。

  • kube-Proxy(負載均衡):service在邏輯上代表了后端的多個pod,外界通過service訪問pod。
    service接收到的請求是如何轉(zhuǎn)發(fā)到pod上?這就是kube-proxy要完成的工作。通過iptables規(guī)則來做到負載均衡。

k8s集群架構(gòu)及基本操作
各組件之間是怎樣交互的呢?:
首先用戶通過kubectl發(fā)送部署命令,傳到集群中APIserver,APIserver得到指令后,通知Controller Manager創(chuàng)建一個deployment的資源對象,得到確認后,又將指令傳給APIserver,APIserver會與etcd進行溝通,etcd會調(diào)取集群中的各種資源信息,接下來由Schedule來執(zhí)行調(diào)度,決定將pod分配給集群中的哪個節(jié)點來運行。最后kubelet會根據(jù)要求在各自節(jié)點上創(chuàng)建并運行pod。

k8s基本操作

k8s中各個組件的yaml文件存放位置:
k8s集群架構(gòu)及基本操作

kubernetes默認的名稱空間有以下四個:
k8s集群架構(gòu)及基本操作

1)創(chuàng)建一個控制器,部署一個Deployment的資源對象
[root@master ~]# kubectl run nginx-deploy --image=nginx --port=80 --replicas=2

k8s集群架構(gòu)及基本操作

參數(shù)解釋:
kubectl run:運行一個資源對象,后面跟自定義名稱
--image: 指定鏡像,也就是你要部署的服務(wù)
--port: 指定該服務(wù)的端口
--replicas:創(chuàng)建2個副本

//查看Deployment資源對象
[root@master ~]# kubectl  get deployments. -o wide

k8s集群架構(gòu)及基本操作

參數(shù)解釋:
-o wide: 加上該參數(shù),顯示的內(nèi)容更寬泛一點
READY:表示所達到的期望值,2/2 表示有2個可用。
AVAILABLE:表示為可用的數(shù)

它會自動的去下載鏡像(nginx鏡像),也可以提前將鏡像上傳到服務(wù)器上,從本地進行下載。

//查看pod運行到哪個節(jié)點之上:(包括顯示pod的ip地址)
[root@master ~]# kubectl get pod -o wide

k8s集群架構(gòu)及基本操作
以上pod分配的ip地址是在我們初始化集群時,指定官方提供的pod網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)段。

一個pod中會有兩種容器(其中):
USR,MNT,PID是相互隔離的
UTS,IPC,NET是相互共享的

2)service-暴露資源:(暴露端口給外網(wǎng))
#如果外網(wǎng)想要訪問k8s中提供的服務(wù),就必須創(chuàng)建一個service的資源對象。

[root@master ~]# kubectl expose deployment  nginx-deploy --name=myweb --port=80 --type=NodePort
service/myweb exposed

參數(shù)解釋:
expose: 暴露端口
nginx-deploy:暴露名稱為nginx-deploy的資源對象
--name: 自定義名稱myweb
--port:指定端口80
--type:指定類型nodeport

#其實上面就相當于是創(chuàng)建了個service。

//查看service映射出來的資源對象:
[root@master ~]# kubectl get service
k8s集群架構(gòu)及基本操作

解釋:
CLUSTER-IP:統(tǒng)一的一個集群接口,為集群內(nèi)部通信的地址。
80:32326/TCP:80為服務(wù)端口,后面的端口是暴露給外網(wǎng)的(隨機生成,范圍是30000-32767)

//外網(wǎng)測試通過該暴露的端口來訪問集群web界面:
url:http://172.16.1.30:30400/
k8s集群架構(gòu)及基本操作
k8s集群架構(gòu)及基本操作
k8s集群架構(gòu)及基本操作
需要知道的是集群中的任何一臺主機都是可以進行訪問的,不是只有master。

3)手動刪除節(jié)點上的容器,然后再次查看Deployment資源對象,查看Pod是否維持在用戶所期望的數(shù)量?IP地址是否有變化?

[root@master ~]# kubectl  get pod -o wide  #查看pod分配的節(jié)點
NAME                            READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP           NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES
nginx-deploy-59f5f764bb-h7pv2   1/1     Running   0          44m   10.244.1.2   node01   <none>           <none>
nginx-deploy-59f5f764bb-x2cwj   1/1     Running   0          44m   10.244.2.2   node02   <none>           <none>
在node01上刪除容器:
[root@node01 ~]# docker ps

k8s集群架構(gòu)及基本操作

[root@node01 ~]# docker rm -f 47e17e93d911

//再次查看Deployment資源對象:
[root@master ~]# kubectl  get deployments. -o wide
NAME           READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE   CONTAINERS     IMAGES   SELECTOR
nginx-deploy   2/2     2            2           48m   nginx-deploy   nginx    run=nginx-deploy
//查看pod
[root@master ~]# kubectl  get pod -o wide
NAME                            READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP           NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES
nginx-deploy-59f5f764bb-h7pv2   1/1     Running   0          50m   10.244.1.2   node01   <none>           <none>
nginx-deploy-59f5f764bb-x2cwj   1/1     Running   0          50m   10.244.2.2   node02   <none>           <none>

可以看pod還是維持在我們所期望的數(shù)量,并且pod的ip地址也是沒有變化的,你會發(fā)現(xiàn)當你刪除節(jié)點上的容器時,它會馬上自動生成一個新的pod。這是為什么呢?
其實是通過集群中controller manager組件來保證資源處于用戶所期望的狀態(tài),就是說當你定義副本時,你定義了2個,它會保證你一直運行著2個pod,如果少了,會進行增加。

kube-proxy實現(xiàn)負載均衡的底層原理

1)首先我們創(chuàng)建一個deployment+service的資源對象,定義副本數(shù)量3個

[root@master yaml]# vim nginx.yaml 
kind: Deployment
apiVersion: extensions/v1beta1
metadata:
  name: nginx-deploy
spec:
  replicas: 3
  template:
    metadata:
      labels:
        app: web-server
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-svc
spec:
  type: NodePort
  selector:
    app: web-server
  ports:
  - protocol: TCP
    port: 8080
    targetPort: 80
    nodePort: 30000
//執(zhí)行yaml文件:
[root@master yaml]# kubectl apply -f  nginx.yaml 
deployment.extensions/nginx-deploy configured
service/nginx-svc created
//查看pod:
[root@master yaml]# kubectl  get pod 
NAME                            READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-deploy-56558c8dc7-gq9dt   1/1     Running   0          18s
nginx-deploy-56558c8dc7-jj5fv   1/1     Running   0          18s
nginx-deploy-56558c8dc7-z5sq4   1/1     Running   0          17s

//查看service:
k8s集群架構(gòu)及基本操作
2)分別進入pod修改每個pod的默認訪問界面(確保界面不同)。。。。。。。

3)訪問界面,驗證是否會有輪詢效果:

[root@master yaml]# curl 172.16.1.30:30000
nginx-version:No1
[root@master yaml]# curl 172.16.1.30:30000
nginx-version:No2
[root@master yaml]# curl 172.16.1.30:30000
nginx-version:No3
[root@master yaml]# curl 172.16.1.30:30000
nginx-version:No2
[root@master yaml]# curl 172.16.1.30:30000
nginx-version:No1
[root@master yaml]# curl 172.16.1.30:30000
nginx-version:No3
[root@master yaml]# curl 172.16.1.30:30000
nginx-version:No1
[root@master yaml]# curl 172.16.1.30:30000
nginx-version:No2

可以看到訪問頁面是會有輪詢效果的,雖然靠的是kube-proxy組件來實現(xiàn)負載均衡的底層原理的,但主要通過iptables規(guī)則來實現(xiàn)負載均衡的。
詳細過程如下:

//首先我們查看一下Cluster ip的地址:
k8s集群架構(gòu)及基本操作

//接下來通過查看iptables規(guī)則:
[root@master yaml]# iptables-save
//找到集群ip的轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則:
k8s集群架構(gòu)及基本操作
##它會跳轉(zhuǎn)到另一個規(guī)則,我們來查看這個值:
k8s集群架構(gòu)及基本操作
以上的值是它實現(xiàn)負載均衡隨機算出的平均值,我們前面有3個副本,第一次是1/3的概率(%0.3),分配完,第二次和第三次就是1/2的概率了(%0.5)。第三次就沒有詳細的顯示出它的一個概率了,但我們知道它的概率也是%0.5。

//接下來我們分別通過上面它跳轉(zhuǎn)的另一個規(guī)則,來查看ip地址:
k8s集群架構(gòu)及基本操作
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k8s集群架構(gòu)及基本操作
// DNAT是目標地址轉(zhuǎn)換,我們接下來查看pod的信息:
k8s集群架構(gòu)及基本操作
可以看到是負載均衡的分配到各個節(jié)點,這就體現(xiàn)了它的一個原理。

———————— 本文至此結(jié)束,感謝閱讀 ————————

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新聞名稱:k8s集群架構(gòu)及基本操作-創(chuàng)新互聯(lián)
文章出自:http://www.chinadenli.net/article8/jgpip.html

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