K8S概念

为何使用K8S

由于大型单体应用转变成微服务架构，因为微服务能独立开发、部署、升级、伸缩，更加灵活。但由于微服务组件越来越多，使得配置、管理并保持系统的正常运行越来越困难，所以K8S提供了对它们的自动调度、配置、监管和故障处理的功能。开发者可以自主部署应用，选择回退版本、多版本部署、控制部署的频率。

Pod

Pod是容器组。一个Pod下的所有容器共享相同的主机名和网络，能够在内部通过回环地址与其他容器互相通信，所以注意同个pod下的容器不能绑定相同的端口号，否则会导致端口冲突。不同Pod下的容器永远不会遇到端口冲突。同一Pod中的各容器是共享一些资源的，其实就是namespace是打通了共享的资源。Pod有如下状态：

• pending（挂起） 例如没有适合的节点运行pod
• running （运行）
• failed (失败）
• succeeded（成功）
• unknown

同一pod下的共享资源有如下：
PID命名空间：Pod中的不同应用程序可以看到其他应用程序的进程ID；
网络命名空间：Pod中的多个容器能够访问同一个IP和端口范围；
IPC命名空间：Pod中的多个容器能够使用SystemV IPC或POSIX消息队列进行通信；
UTS命名空间：Pod中的多个容器共享一个主机名；
Volumes（共享存储卷）：Pod中的各个容器可以访问在Pod级别定义的Volumes

Node

Node是Pod真正运行的主机，可以是物理机，也可以是虚拟机。为了管理Pod，每个Node节点上至少要运行container runtime（例如docker）、kubelet和kube-proxy服务，Node有如下状态：

• Ready:节点正常
• NotReady: 节点断开

Namespace

相同Namespace的服务可以相互通讯，反之相互隔离。此Namespace与pod中的命名空间是不一样的，k8s 中的Namespace指的是提供了一个作用域，而Pod中命名空间是linux内核提供的命名空间（主机名、网络、文件系统、进程等各个维度）。所谓的作用域，例如通过建立Service访问Pod时，如果Service的Namespace不正确，那么就无法正常关联到Pod。k8s中的集群默认会有一个叫default的Namespace。主要是2个：

• default：App默认被创建于此。
• kube-system：kubernetes系统组件使用。

这个默认（default）的Namespace并没什么特别，但你不能删除它。这很适合刚刚开始使用k8s和一些小的服务的系统。但不建议应用于大型生产系统。因为在复杂系统中，团队会非常容易意外地或者无意识地重写或者中断其他服务Service。相反，请创建多个命名空间来把你的服务Service分割成更容易管理的块。

kubectl get ns 查看命名空间列表

--通过文件创建--
$ cat my-namespace.yaml
apiVersion: v1
kind: Namespace
metadata:
  name: new-namespace

$ kubectl create -f ./my-namespace.yaml
--或者使用apply--更新
--删除，注意会删除该空间下所有资源--
$ kubectl delete namespaces new-namespace

注意删除一个Namespace后，会把此Namespace下的所有资源删除，还有可能会出现Terminating状态的namespace，这里不细讲
kubectl delete ns 名称 --force --grace-period=0

Deployment

ReplicationController现在已经过时了，建议使用Deployment 配合ReplicaSet。ReplicationController的主要功能是保证Pod的数量、健康，弹性收缩等。但是Deployment除了有这些功能之外，还增加了回滚功能（当升级 pod 镜像或者相关参数的时候，如果有错误，可以回滚到上一个稳定版本），版本记录（每一次对 Deployment 的操作都能保存下来）。暂停和启动（升级的时候，能随时暂停和启动）。虽然ReplicaSets可以独立使用，但是它主要被作为协调作用的Pod创建，删除和更新的机制。在k8s中，有一个叫做kube-controller-manager的组件。这个组件，是一系列控制器的集合，我们创建的Controller按定义的配置进行容器编排

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: busybox-deployment-v1
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: busybox-v1
  template:
    metadata:
      labels:
        app: busybox-v1
    spec:
      containers:
      - name: busybox-host
        image: busybox:1.31.1
        command: ["sleep"]
        args: ["1000"]

Labels

spec.selector.matchLables与spec.template.metadata.lables的区别。正确的Deployment书写方式，是要让这2个值完全匹配，这样才不会报错。matchLables是必须的。例如app:nginx表示用app=nginx的标签来创建pod实例

StatefulSet

Deployment不足以覆盖所有的应用编排问题，因为在它看来，一个应用的所有Pod是完全一样的，所以它们之间就没有顺序，也无所谓运行在哪台宿主机上。需要时，Deployment就通过Pod模板创建新的Pod，不需要时，就"杀掉"任意一个Pod。但是在实际场景中，并不是所有应用都满足这样的要求。比如:主从关系、主备关系、还有就是数据存储类的多个实例通常会在本地磁盘上保存一份数据，而这些实例一旦被杀掉，即使重建出来，实例与数据之间的对应关系也已经丢失，从而导致应用失败。这种实例之间有不对等关系，或者有依赖关系的应用，被称为“有状态应用(Stateful Application)”，为了支持这种，Kubernetes在Deployment基础上扩展出了StatefulSet。这块功能可以用其他方式解决，对于公用的基础依赖，应该单独抽离出来，配合Deployment也可以落地实现

Service

通过Service来访问Pod，外部的Service可以通过其他的Service的ClusterIP来访问Pod。每个PodIP由网络插件动态随机分配（Pod重启后IP地址会改变）。ClusterIP只在集群内部可访问

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-svc
  labels:
    app: nginx
spec:
  type: ClusterIP
  ports:
    - port: 80
      targetPort: 80
  selector:  #service通过selector和pod建立关联
    app: nginx

不设置type，这种Service查看详情会发现
spec:clusterIP=None，这种被称为headless serivces，通过这种方式selector选择的pod可以直接从service的endpoints暴露的ip端口进行连接，而不是通过service的CLUSTER-IP间接访问pod

kubectl describe svc myservice查看详情

ClusterIP类型

当使用ClusterIP类型，可以使用以下方式访问，这种方式的负载均衡已经确定，可以使用Istio组件来替换默认的负载均衡

$ kubectl proxy --port=8080 
curl http://localhost:8080/api/v1/proxy/namespaces/<NAMESPACE>/services/<SERVICE-NAME>:<PORT-NAME>/

NodePort类型

当使用NodePort类型，在所有Node上开放一个特定端口，任何发送到该端口的流量都被转发到对应服务。NodePort 服务主要有两点区别于普通的“ClusterIP”服务。第一，它的类型是“NodePort”。有一个额外的端口，称为 nodePort，它指定节点上开放的端口值 。如果你不指定这个端口，系统将选择一个随机端口。大多数时候我们应该让 Kubernetes 来选择端口，让开发者自己来选择可用端口比较麻烦。这种方式每个端口只能是一种服务，而且端口范围只能是 30000-32767。不建议在生产环境上用这种方式暴露服务。如果你运行的服务不要求一直可用，或者对成本比较敏感，你可以使用这种方法。这样的应用的最佳例子是 demo 应用，或者某些临时应用

apiVersion: v1 
kind: Service 
metadata:   
  name: my-nodeport-service 
selector:     
  app: my-app 
spec: 
  type: NodePort 
  ports:   
  - name: http 
    port: 80 
    targetPort: 80 
    nodePort: 30036 
    protocol: TCP 

LoadBalancer类型

使用LoadBalancer类型。这个方式的最大缺点是每一个用 LoadBalancer 暴露的服务都会有它自己的实际的IP地址，用在公有云上，不允考虑

Endpoints

Endpoints把k8s外部应用或服务的address和port发布到k8s，作为内部Service的依赖。如果endpoints和service是同一个名字，那么就自动关联

apiVersion: v1
kind: Endpoints
metadata:
  name: mysql-process
  namespace: mysql
subsets:
  # k8s外部服务的地址和端口
  - addresses:
      - ip: 10.0.0.82
    ports:
      - port: 3306

内部虚拟IP，只有k8s内部的控制器可连接

apiVersion: v1
    kind: Service
    metadata:
      name: mysql-process
      namespace: mysql
    spec:
      ports:
        - port: 3306

Ingress

Ingress是对service的更高层次的抽象，service是工作在tcp/ip层，基于ip和port的，那么ingress是针对http 7层路由机制，将客户端的请求直接转发到service对应的后端pod服务上
使用Ingress类型。最强大的，最灵活。Nginx ingress是k8s所推荐的默认的ingress。缺点：当路由配置非常大的时候，Nginx reload 会耗时非常久，可以达到几秒甚至十几秒，Nginx ingress的插件能力和可扩展性比较差

apiVersion: extensions/v1beta1 
kind: Ingress 
metadata: 
  name: my-ingress 
spec: 
  backend: 
    serviceName: other 
    servicePort: 8080 
  rules: 
  - host: foo.mydomain.com 
    http: 
      paths: 
      - backend: 
          serviceName: foo 
          servicePort: 8080 
  - host: mydomain.com 
    http: 
      paths: 
      - path: /bar/* 
        backend: 
          serviceName: bar 
          servicePort: 8080 

发布文件配置说明

appVersion
1.extensions/v1beta1是用于kubernetes版本在1.6之前
2.apps/v1beta1是用于1.6-1.9版本之间
3.apps/v1是1.9版本以后使用
目前使用的是1.16.3版本可以正常使用apps/v1，使用下面命令查看是否支持某项声明

kubectl api-versions