kubernetes学习笔记

作者: Harvey_L | 来源:发表于2015-07-07 18:32 被阅读13057次

    docker实现了更便捷的单机容器虚拟化的管理, docker的位置处于操作系统层与应用层之间;

    • 相对传统虚拟化(KVM,XEN):

      docker可以更加灵活的去实现一些应用层功能, 同时对资源的利用率也更高

    • 相对应用:

      docker可以把应用更操作系统(镜像)做更好的结合, 降低部署与维护的的成本

    处于这样一个位置在单机使用docker进行业务部署是可以感觉到质的提升; 但是针对跨机器, 大规模, 需要对业务质量进行保证的时候, docker本身又有些不足, 而传统的运维自动化工具无论是在docker内部部署还是用来管理docker都显得有些不伦不类.

    Kubernetes则实现了大规模,分布式, 并且确保高可用的docker集群的管理.

    1: 理解Kubernets

    理念:

    可以把kuberntes理解为容器级别的自动化运维工具, 之前的针对操作系统(linux, windows)的自动化运维工具比如puppet, saltstack, chef所做的工作是确保代码状态的正确, 配置文件状态的正确, 进程状态的正确, 本质是状态本身的维护; 而kubernetes实际上也是状态的维护, 只不过是容器级别的状态维护; 不过kubernetes在容器级别要做到不仅仅状态的维护, 还需要docker跨机器之间通信的问题.

    相关概念

    • 1: pod

    • pod是容器的集合, 每个pod可以包含一个或者多个容器; 为了便于管理一般情况下同一个pod里运行相同业务的容器

    • 同一个pod的容器共享相同的系统栈(网络,存储)

    • 同一个pod只能运行在同一个机器上

    • 2: Replicateion controller

    • 由于这个名字实在是太长了, 以下均用rc代替(kubernetes也知道这个名字比较长, 也是用rc代替)

    • rc是管理pod的, rc负责集群中在任何时候都有一定数量的pod在运行, 多了自动杀, 少了自动加;

    • rc会用预先定义好的pod模版来创建pod; 创建成功后正在运行的pod实例不会随着模版的改变而改变;

    • rc通过SELECTOR(一种系统label)与pod对应起来

    • 当rc中定义的pod数量改变是, rc会自动是运行中的pod数量与定义的数量一致

    • rc还有一种神奇的机制:

      • rolling updates; 比如现在某个服务有5个正在运行的pod, 现在pod本身的业务要更新了, 可以以逐个替换的机制来实现整个rc的更新
    • 3: service

    • services即服务, 真正提供服务的接口,将pod提供的服务暴力到外网, 每个服务后端可以有一个或者多个pod

    • 4: lable

    • label就是标签, kubernetes在pod, service, rc上打了很多个标签(K/V形式的键值对); lable的存储在etcd(一个分布式的高性能,持久化缓存)中; kubernetes用etcd一下子解决了传统服务中的服务之间通信(消息服务)与数据存储(数据库)的问题
    架构实现

    整个架构大体分为控制节点和计算节点; 控制节点发命令, 计算节点干活.

    架构图
    首先试图从图本身试图对架构做一些理解
    • 1: 真正提供服务的是node(计算节点), 计算节点的服务通过proxy,在通过防火墙后出去
    • 2: 控制节点和计算节点通过REST的API通信
    • 3: 用户的命令需要授权后调用服务端的API发送到系统
    • 4: 计算节点主要进程为kubelet与proxy
    • 5: 控制节点负责调度, 状态维护

    2: Kubernetes部署

    主机环境

    • 192.168.56.110
      • etcd
      • kubernetes master
    • 192.168.56.111
      • etcd
      • kubernetes master
    • 192.168.56.112
      • kubernetes master
        操作系统: centos7

    110和111部署etcd, 110作为kubenetes的控制节点, 111和112作为计算节点

    环境准备:

    • 安装epel源:
      <pre>
      yum install epel-release
      </pre>
    • 关闭防火墙
      <pre>
      systemctl stop firewalld
      systemctl disable firewalld
      </pre>
    1: etcd

    etcd是一个分布式, 高性能, 高可用的键值存储系统,由CoreOS开发并维护的,灵感来自于 ZooKeeper 和 Doozer,它使用Go语言编写,并通过Raft一致性算法处理日志复制以保证强一致性。

    • 简单: curl可访问的用户的API(HTTP+JSON)

    • 安全: 可选的SSL客户端证书认证

    • 快速: 单实例每秒 1000 次写操作

    • 可靠: 使用Raft保证一致性

    • 1: 安装包:
      <pre>
      yum install etcd -y
      </pre>

    • 2: 编辑配置: /etc/etcd/etcd.conf

      <pre>
      # [member]
      ETCD_NAME=192.168.56.110 #member节点名字 要与后面的ETCD_INITIAL_CLUSTER对应
      ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/default.etcd" #数据存储目录
      #ETCD_SNAPSHOT_COUNTER="10000"
      #ETCD_HEARTBEAT_INTERVAL="100"
      #ETCD_ELECTION_TIMEOUT="1000"
      ETCD_LISTEN_PEER_URLS="http://192.168.56.110:2380" #集群同步地址与端口
      ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="http://192.168.56.110:4001" #client通信端口
      #ETCD_MAX_SNAPSHOTS="5"
      #ETCD_MAX_WALS="5"
      #ETCD_CORS=""
      #
      #[cluster]
      ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="http://192.168.56.110:2380" #peer初始化广播端口
      ETCD_INITIAL_CLUSTER="192.168.56.110=http://192.168.56.110:2380,192.168.56.111=http:// 192.168.56.111:2380" #集群成员, 格式: $节点名字=$节点同步端口 节点之前用","隔开
      ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="new" #初始化状态, 初始化之后会变为existing
      ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="etcd-cluster" #集群名字
      ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="http://192.168.56.110:4001" #client广播端口
      #ETCD_DISCOVERY=""
      #ETCD_DISCOVERY_SRV=""
      #ETCD_DISCOVERY_FALLBACK="proxy"
      #ETCD_DISCOVERY_PROXY=""
      #
      #[proxy]
      #ETCD_PROXY="off"
      #
      #[security]
      #ETCD_CA_FILE=""
      #ETCD_CERT_FILE=""
      #ETCD_KEY_FILE=""
      #ETCD_PEER_CA_FILE=""
      #ETCD_PEER_CERT_FILE=""
      #ETCD_PEER_KEY_FILE=""
      </pre>
      除ETCD_INITIAL_CLUSTER项目所有节点保持一致外, 其他配置中的IP均为本机IP
      etcd的配置文件不支持每行后面加注释 哈哈, 所以在实际配置过程中需要把每行#后面的注释删掉

    • 3: 启动服务
      <pre>
      systemctl enable etcd
      systemctl start etcd
      </pre>

    • 4: 验证
      <pre>

      etcdctl member list

      dial tcp 127.0.0.1:2379: connection refused

      etcd默认连接127.0.0.1的2379端口, 而咱们配置的是192.168.56.110的4001端口

      etcdctl -C 192.168.56.110:4001 member list

      no endpoints available

      如果依然出现了上面的问题, 查看服务是否启动

      netstat -lnp | grep etcd

      tcp 0 0 192.168.56.110:4001 0.0.0.0:* LISTEN 18869/etcd
      tcp 0 0 192.168.56.110:2380 0.0.0.0:* LISTEN 18869/etcd #然后查看端口是否畅通
      telnet 192.168.56.111 4001
      Trying 192.168.56.111...
      Connected to 192.168.56.111.
      Escape character is '^]'.
      ^C

      etcdctl -C 192.168.56.110:4001 member list

      10f1c239a15ba875: name=192.168.56.110 peerURLs=http://192.168.56.110:2380 clientURLs=http://192.168.56.110:4001
      f7132cc88f7a39fa: name=192.168.56.111 peerURLs=http://192.168.56.111:2380 clientURLs=http://192.168.56.111:4001 </pre>

    • 5: 准备
      <pre>
      #etcdctl -C 192.168.56.110:4001 mk /coreos.com/network/config '{"Network":"10.0.0.0/16"}'
      {"Network":"10.0.0.0/16"}
      # etcdctl -C 192.168.56.110:4001 get /coreos.com/network/config
      {"Network":"10.0.0.0/16"} </pre>
      该配置后面的kubenetes会用到

    2: kubenetes
    • 1: 控制节点安装

      • 1: 包安装
        <pre>
        yum -y install kubernetes
        </pre>

      • 2: 配置文件: /etc/kubernetes/apiserver
        <pre>
        ###
        # kubernetes system config
        #
        # The following values are used to configure the kube-apiserver
        #

        # The address on the local server to listen to.
        KUBE_API_ADDRESS="--address=0.0.0.0"

        # The port on the local server to listen on.
        KUBE_API_PORT="--port=8080"

        # Port minions listen on
        KUBELET_PORT="--kubelet_port=10250"

        # Comma separated list of nodes in the etcd cluster
        #KUBE_ETCD_SERVERS="--etcd_servers=http://127.0.0.1:4001"
        KUBE_ETCD_SERVERS="--etcd_servers=http://192.168.56.110:4001,http://192.168.56.111:4001"
        # 修改为咱们配置的etcd服务

        # Address range to use for services
        KUBE_SERVICE_ADDRESSES="--portal_net=192.168.56.150/28"
        # 外网网段, kubenetes通过改网络把服务暴露出去

        # default admission control policies
        KUBE_ADMISSION_CONTROL="--admission_control=NamespaceAutoProvision,LimitRanger,ResourceQuota"
        # Add your own!
        KUBE_API_ARGS=""
        </pre>
        kubenetse的配置文件不支持每行后面加注释, 实际生产中需要将每行后面的解释删掉

      • 3: 启动服务

        API的启动脚本有问题
        /usr/lib/systemd/system/kube-apiserver.service
        <pre>
        [Unit]
        Description=Kubernetes API Server
        Documentation=https://github.com/GoogleCloudPlatform/kubernetes

        [Service]
        PermissionsStartOnly=true
        ExecStartPre=-/usr/bin/mkdir /var/run/kubernetes
        ExecStartPre=-/usr/bin/chown -R kube:kube /var/run/kubernetes/
        EnvironmentFile=-/etc/kubernetes/config
        EnvironmentFile=-/etc/kubernetes/apiserver
        User=kube
        ExecStart=/usr/bin/kube-apiserver
        $KUBE_LOGTOSTDERR
        $KUBE_LOG_LEVEL
        $KUBE_ETCD_SERVERS
        $KUBE_API_ADDRESS
        $KUBE_API_PORT
        $KUBELET_PORT
        $KUBE_ALLOW_PRIV
        $KUBE_SERVICE_ADDRESSES
        $KUBE_ADMISSION_CONTROL
        $KUBE_API_ARGS
        Restart=on-failure
        LimitNOFILE=65536

        [Install]
        WantedBy=multi-user.target
        </pre>
        启动服务
        <pre>
        systemctl enable kube-apiserver kube-controller-manager kube-scheduler
        systemctl restart kube-apiserver kube-controller-manager kube-scheduler </pre>

      • 4: 验证
        <pre>

        ps aux | grep kube

        kube 20505 5.4 1.6 45812 30808 ? Ssl 22:05 0:07 /usr/bin/kube-apiserver --logtostderr=true --v=0 --etcd_servers=http://192.168.56.110:2380,http://192.168.56.110:2380 --address=0.0.0.0 --allow_privileged=false --portal_net=192.168.56.0/24 --admission_control=NamespaceAutoProvision,LimitRanger,ResourceQuota
        kube 20522 1.8 0.6 24036 12064 ? Ssl 22:05 0:02 /usr/bin/kube-controller-manager --logtostderr=true --v=0 --machines=127.0.0.1 --master=http://127.0.0.1:8080
        kube 20539 1.3 0.4 17420 8760 ? Ssl 22:05 0:01 /usr/bin/kube-scheduler --logtostderr=true --v=0 --master=http://127.0.0.1:8080

        kubectl cluster-info

        Kubernetes master is running at http://localhost:8080
        </pre>

    • 2: 计算节点安装

      • 1: 包安装
        <pre>
        yum -y install kubernetes docker flannel bridge-utils net-tools
        </pre>

      • 2: 配置文件

        • /etc/kubernetes/config
          <pre>
          ###
          # kubernetes system config
          #
          # The following values are used to configure various aspects of all
          # kubernetes services, including
          #
          # kube-apiserver.service
          # kube-controller-manager.service
          # kube-scheduler.service
          # kubelet.service
          # kube-proxy.service
          # logging to stderr means we get it in the systemd journal
          KUBE_LOGTOSTDERR="--logtostderr=true"
          # journal message level, 0 is debug
          KUBE_LOG_LEVEL="--v=0"
          # Should this cluster be allowed to run privileged docker containers
          KUBE_ALLOW_PRIV="--allow_privileged=false"
          # How the controller-manager, scheduler, and proxy find the apiserver
          KUBE_MASTER="--master=http://192.168.56.110:8080" #将改IP改为控制节点IP
          </pre>
        • /etc/kubernetes/kubelet
          <pre>
          ###
          # kubernetes kubelet (minion) config
          # The address for the info server to serve on (set to 0.0.0.0 or "" for all interfaces)
          KUBELET_ADDRESS="--address=192.168.56.111" #本机地址
          # The port for the info server to serve on
          KUBELET_PORT="--port=10250"
          # You may leave this blank to use the actual hostname
          KUBELET_HOSTNAME="--hostname_override=192.168.56.111" #本机地址
          # location of the api-server
          KUBELET_API_SERVER="--api_servers=http://192.168.56.110:8080" #控制节点地址
          # Add your own!
          KUBELET_ARGS="--pod-infra-container-image=docker.io/kubernetes/pause:latest"
          #kubenet服务的启动需要依赖以pause这个镜像, 默认kubenet会从google镜像服务下载, 而由于***原因, 下载不成功, 这里我们指定为的docker的镜像
          #镜像下载: docker pull docker.io/kubernetes/pause
          </pre>
        • /etc/sysconfig/flanneld
          <pre>
          # Flanneld configuration options
          # etcd url location. Point this to the server where etcd runs
          FLANNEL_ETCD="http://192.168.56.110:4001,http://192.168.56.111:4001" #修改为etcd服务地址
          # etcd config key. This is the configuration key that flannel queries
          # For address range assignment
          FLANNEL_ETCD_KEY="/coreos.com/network"
          # Any additional options that you want to pass
          #FLANNEL_OPTIONS=""
          </pre>
      • 3: 服务修改

        kubernetes的默认服务启动有问题, 需要做写调整

        cat /usr/lib/systemd/system/kubelet.service
        <pre>
        [Unit]
        Description=Kubernetes Kubelet Server
        Documentation=https://github.com/GoogleCloudPlatform/kubernetes
        After=docker.service
        Requires=docker.service

        [Service]
        WorkingDirectory=/var/lib/kubelet
        EnvironmentFile=-/etc/kubernetes/config
        EnvironmentFile=-/etc/kubernetes/kubelet
        ExecStart=/usr/bin/kubelet
        $KUBE_LOGTOSTDERR
        $KUBE_LOG_LEVEL
        $KUBELET_API_SERVER
        $KUBELET_ADDRESS
        $KUBELET_PORT
        $KUBELET_HOSTNAME
        $KUBE_ALLOW_PRIV
        $KUBELET_ARGS
        LimitNOFILE=65535
        LimitNPROC=10240
        Restart=on-failure

        [Install]
        WantedBy=multi-user.target
        </pre>
        调整docker网络
        <pre>
        systemctl start docker
        systemctl stop docker
        ifconfig docker0 down
        brctl delbr docker0
        </pre>

        启动服务
        <pre>
        systemctl enable kube-proxy kubelet flanneld docker
        systemctl restart kube-proxy kubelet flanneld docker
        </pre>

      • 验证
        <pre>
        # kubectl get nodes
        NAME LABELS STATUS
        192.168.56.111 kubernetes.io/hostname=192.168.56.111 Ready
        192.168.56.112 kubernetes.io/hostname=192.168.56.112 Ready
        </pre>

    3: Kubernetes使用

    3.1 基本应用

    kubenetes的管理实际上就是针对pod, rc, services的管理, 命令行针对kubenetes的管理建议基于配置文件进行, 这样更便于管理, 也更规范
    <pre>
    kubectl create -h
    Create a resource by filename or stdin.
    JSON and YAML formats are accepted.
    Usage:
    kubectl create -f FILENAME [flags]
    Examples:
    // Create a pod using the data in pod.json.
    $ kubectl create -f pod.json
    // Create a pod based on the JSON passed into stdin.
    $ cat pod.json | kubectl create -f -
    </pre>

    • 格式规范:
      <pre>
      apiVersion: v1beta3 #API版本, 要在 kubectl api-versions
      kind: ReplicationController #Pod, ReplicationController, Service
      metadata: #元数据, 主要是name与label
      name: test
      spec: #配置, 根据不同的kind, 具体配置项会有所不同
      ***
      </pre>
      kubenetes支持yaml或者json的文件输入, json的用API来处理的时候比较方便, yaml对人更友好一些, 以下用yaml格式.

      一个典型的业务大概架构类似这样:
      <pre>
      +-----------+
      | |
      | logic | #逻辑处理服务
      | |
      +---+--+----+
      | |
      +----+ +----+
      | |
      | |
      +----v-----+ +----v----+
      | | | |
      | DB | | redis | #调用其他服务
      | | | |
      +----------+ +---------+
      </pre>

    思路: 每个pod内提供一组完整的服务

    • 1: 准备镜像

      • postgres: 数据库镜像
      • redis: 缓存服务镜像
      • wechat: 微信服务镜像
    • 2: rc配置wechat-rc.yaml:
      <pre>
      apiVersion: v1beta3
      kind: ReplicationController
      metadata:
      name: wechatv4
      labels:
      name: wechatv4
      spec:
      replicas: 1
      selector:
      name: wechatv4
      template:
      metadata:
      labels:
      name: wechatv4
      spec:
      containers:
      - name: redis
      image: redis
      ports:
      - containerPort: 6379
      - name: postgres
      image: opslib/wechat_db
      ports:
      - containerPort: 5432
      - name: wechat
      image: opslib/wechat1
      ports:
      - containerPort: 80
      </pre>
      导入rc
      <pre>
      # kubectl create -f wechat-rc.yaml
      replicationcontrollers/wechat
      </pre>
      确认
      <img src="./getpods.png" width=800>
      :
      在docker中可以利用link功能将容器之间连接起来, 而在kubenetes中是没有这样的系统的, 但是由于同一个pod内是共享网络存储相关空间的,在wechat的镜像中的配置文件中, 连接数据库和redis的配置项中的IP可以直接写'127.0.0.1', 类似这样:
      <pre>
      sql_connection='postgresql://wechat:wechatpassword@127.0.0.1/wechat'
      cached_backend='redis://127.0.0.1:6379/0'
      </pre>

    • 3: 服务配置wechat-service.yaml
      <pre>
      apiVersion: v1beta3
      kind: Service
      metadata:
      name: wechat
      labels:
      name: wechat
      spec:
      ports:
      - port: 80
      selector:
      name: wechatv4
      </pre>
      导入
      <pre>
      # kubectl create -f wechat-service.yaml
      services/wechat
      </pre>
      查看
      <pre>
      kubectl get service wechat
      NAME LABELS SELECTOR IP(S) PORT(S)
      wechat name=wechat name=wechatv4 192.168.56.156 80/TCP
      </pre>
      确认
      <pre>
      # curl -i http://192.168.56.156
      HTTP/1.1 200 OK
      Content-Length: 0
      Access-Control-Allow-Headers: X-Auth-Token, Content-type
      Server: TornadoServer/4.2
      Etag: "da39a3ee5e6b4b0d3255bfef95601890afd80709"
      Date: Mon, 06 Jul 2015 09:04:49 GMT
      Access-Control-Allow-Origin: *
      Access-Control-Allow-Methods: GET, POST, PUT, DELETE
      Content-Type: application/json
      </pre>

    3.2 业务更新

    基本的业务部署完成后, 在服务要更新的时候, kubenetes可以利用滚动更新,基本上实现了业务的热更新.
    <pre>

    kubectl rolling-update wechatv3 -f wechatv3.yaml

    Creating wechatv4
    At beginning of loop: wechatv3 replicas: 0, wechatv4 replicas: 1
    Updating wechatv3 replicas: 0, wechatv4 replicas: 1
    At end of loop: wechatv3 replicas: 0, wechatv4 replicas: 1
    Update succeeded. Deleting wechatv3
    wechatv4
    </pre>

    3.3 应用管理

    当需要同一服务需要启动多个实例, 服务本身一样, 但是启动服务的配置不一样时候
    一般我们可能会有3种需求:

    • 1: 不同的container设置不同的资源权限
    • 2: 不同的container挂载不同的目录
    • 3: 不同的container执行不同的启动命令

    可以在配置文件中针对不同的container设置不同的设置.
    <pre>
    apiVersion: v1beta3
    kind: ReplicationController
    metadata:
    name: new
    labels:
    name: new
    spec:
    replicas: 1
    selector:
    name: new
    template:
    metadata:
    labels:
    name: new
    spec:
    containers:
    - name: redis
    image: redis
    ports:
    - containerPort: 6379
    - name: postgres
    image: opslib/wechat_db
    ports:
    - containerPort: 5432
    - name: wechat
    image: opslib/wechat1
    command: #container的启动命令有外部定义
    - '/bin/bash'
    - '-c'
    - '/usr/bin/wechat_api'
    - '--config=/etc/wechat/wechat.conf'
    resources: #限制container的资源
    request: #请求的资源
    cpu: "0.5"
    memory: "512Mi"
    limits: #最大可以使用的资源
    cpu: "1"
    memory: "1024Mi"
    ports:
    - containerPort: 80
    volumeMounts: #挂载目录
    - name: data
    mountPath: /data
    volumes:
    - name: data
    </pre>

    参考文章:

    相关文章

      网友评论

      • 4d45856bde1c:好文,只不过错别字有些多。
      • Harvey_L:kubernetes更新的是镜像, 是不会自动更新你的代码的
      • 99621da5e990:你好,想问下kubernetes针对镜像的更新,应用代码是不是都更新在新的镜像中?还是挂载在volume中

      本文标题:kubernetes学习笔记

      本文链接:https://www.haomeiwen.com/subject/xcgyqttx.html