10min快速了解k8s基础

Kubernetes简介

Kubernetes（简称K8S，K和S之间有8个字母）是用于自动部署，扩展和管理容器化应用程序的开源系统。它将组成应用程序的容器组合成逻辑单元，以便于管理和服务发现。Kubernetes 源自Google 15 年生产环境的运维经验，同时凝聚了社区的最佳创意和实践。

Kubernetes具有如下特性：

服务发现与负载均衡：无需修改你的应用程序即可使用陌生的服务发现机制。
存储编排：自动挂载所选存储系统，包括本地存储。
Secret和配置管理：部署更新Secrets和应用程序的配置时不必重新构建容器镜像，且不必将软件堆栈配置中的秘密信息暴露出来。
批量执行：除了服务之外，Kubernetes还可以管理你的批处理和CI工作负载，在期望时替换掉失效的容器。
水平扩缩：使用一个简单的命令、一个UI或基于CPU使用情况自动对应用程序进行扩缩。
自动化上线和回滚：Kubernetes会分步骤地将针对应用或其配置的更改上线，同时监视应用程序运行状况以确保你不会同时终止所有实例。
自动装箱：根据资源需求和其他约束自动放置容器，同时避免影响可用性。
自我修复：重新启动失败的容器，在节点死亡时替换并重新调度容器，杀死不响应用户定义的健康检查的容器。

Minikube简介

Minikube是一种轻量级的Kubernetes实现，可在本地计算机上创建VM并部署仅包含一个节点的简单集群，Minikube可用于Linux、MacOS和Windows系统。Minikube CLI提供了用于引导集群工作的多种操作，包括启动、停止、查看状态和删除。

Kubernetes核心概念

由于Kubernetes有很多核心概念，学习它们对理解Kubernetes的使用很有帮助，所以我们先来学习下这些核心概念。

Node

Kubernetes集群是指Kubernetes协调一个高可用计算机集群，每个计算机作为独立单元互相连接工作。

一个Kubernetes集群包含两种类型的资源：

Master：负责管理整个集群。协调集群中的所有活动，例如调度应用、维护应用的所需状态、应用扩容以及推出新的更新。
Node：用于托管正在运行的应用。可以是一个虚拟机或者物理机，它在Kubernetes集群中充当工作机器的角色，每个Node都有Kubelet，它管理Node而且是Node与Master通信的代理，Node还具有用于处理容器操作的工具，例如Docker或rkt。

image.png

Deployment

Deployment负责创建和更新应用程序的实例。创建Deployment后，Kubernetes Master 将应用程序实例调度到集群中的各个节点上。如果托管实例的节点关闭或被删除，Deployment控制器会将该实例替换为群集中另一个节点上的实例。这提供了一种自我修复机制来解决机器故障维护问题。

可以使用Kubernetes命令行界面Kubectl创建和管理Deployment。Kubectl使用Kubernetes API与集群进行交互。

image.png

Pod

Pod相当于逻辑主机的概念，负责托管应用实例。包括一个或多个应用程序容器（如 Docker），以及这些容器的一些共享资源（共享存储、网络、运行信息等）。

image.png

Service

Service是一个抽象层，它定义了一组Pod的逻辑集，并为这些Pod支持外部流量暴露、负载平衡和服务发现。

尽管每个Pod 都有一个唯一的IP地址，但是如果没有Service，这些IP不会暴露在群集外部。Service允许您的应用程序接收流量。Service也可以用在ServiceSpec标记type的方式暴露，type类型如下：

ClusterIP（默认）：在集群的内部IP上公开Service。这种类型使得Service只能从集群内访问。
NodePort：使用NAT在集群中每个选定Node的相同端口上公开Service。使用<NodeIP>:<NodePort>从集群外部访问Service。是ClusterIP的超集。
LoadBalancer：在当前云中创建一个外部负载均衡器(如果支持的话)，并为Service分配一个固定的外部IP。是NodePort的超集。
ExternalName：通过返回带有该名称的CNAME记录，使用任意名称（由spec中的externalName指定）公开Service。不使用代理。

image.png

Docker安装

由于Kubernetes运行需要依赖容器运行时（负责运行容器的软件），现比较通用的容器运行时有Docker、containerd和CRI-O。这里选择Docker，先在Linux服务器上安装好Docker环境。

安装yum-utils：

yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2

为yum源添加docker仓库位置：

yum-config-manager --add-repo https://download.docker.com/linux/centos/docker-ce.repo

安装Docker：

yum install docker-ce

启动Docker：

systemctl start docker

Minikube安装

首先我们需要下载Minikube的二进制安装包并安装：

curl -LO https://storage.googleapis.com/minikube/releases/latest/minikube-linux-amd64
sudo install minikube-linux-amd64 /usr/local/bin/minikube

然后使用如下命令启动Minikube：

minikube start

如果你使用的是root用户的话会无法启动并提示如下信息，那是因为Minikube不允许使用root权限启动，需要创建一个非root账号再启动；

* minikube v1.16.0 on Centos 7.6.1810
* Automatically selected the docker driver
* The "docker" driver should not be used with root privileges.
* If you are running minikube within a VM, consider using --driver=none:
*   https://minikube.sigs.k8s.io/docs/reference/drivers/none/X Exiting due to DRV_AS_ROOT: The "docker" driver should not be used with root privileges.

这里创建了一个属于docker用户组的macro用户，并切换到该用户；

# 创建用户
useradd -u 1024 -g docker macro
# 设置用户密码
passwd macro
# 切换用户
su macro

再次使用minikube start命令启动Minikube，启动成功后会显示如下信息：

* To pull new external images, you may need to configure a proxy: https://minikube.sigs.k8s.io/docs/reference/networking/proxy/
* Preparing Kubernetes v1.20.0 on Docker 20.10.0 ...- Generating certificates and keys ...- Booting up control plane ...- Configuring RBAC rules ...
* Verifying Kubernetes components...
* Enabled addons: default-storageclass, storage-provisioner
* kubectl not found. If you need it, try: 'minikube kubectl -- get pods -A'
* Done! kubectl is now configured to use "minikube" cluster and "default" namespace by default

Kubernetes的使用

创建集群

通过Minikube我们可以创建一个单节点的K8S集群，集群管理Master和负责运行应用的Node都部署在此节点上。

查看Minikube的版本号：

minikube version

minikube version: v1.16.0
commit: 9f1e482427589ff8451c4723b6ba53bb9742fbb1

查看kubectl的版本号，第一次使用会直接安装kubectl：

minikube kubectl version
复制代码

Client Version: version.Info{Major:"1", Minor:"20", GitVersion:"v1.20.0", GitCommit:"af46c47ce925f4c4ad5cc8d1fca46c7b77d13b38", GitTreeState:"clean", BuildDate:"2020-12-08T17:59:43Z", GoVersion:"go1.15.5", Compiler:"gc", Platform:"linux/amd64"}
Server Version: version.Info{Major:"1", Minor:"20", GitVersion:"v1.20.0", GitCommit:"af46c47ce925f4c4ad5cc8d1fca46c7b77d13b38", GitTreeState:"clean", BuildDate:"2020-12-08T17:51:19Z", GoVersion:"go1.15.5", Compiler:"gc", Platform:"linux/amd64"}

如果你想直接使用kubectl命令的话，可以将其复制到/bin目录下去：

# 查找kubectl命令的位置
find / -name kubectl
# 找到之后复制到/bin目录下
cp /mydata/docker/volumes/minikube/_data/lib/minikube/binaries/v1.20.0/kubectl /bin/
# 直接使用kubectl命令
kubectl version

查看集群详细信息：

kubectl cluster-info

Kubernetes control plane is running at https://192.168.49.2:8443
KubeDNS is running at https://192.168.49.2:8443/api/v1/namespaces/kube-system/services/kube-dns:dns/proxyTo further debug and diagnose cluster problems, use 'kubectl cluster-info dump'.

查看集群中的所有Node，可以发现Minikube创建了一个单节点的简单集群：

kubectl get nodes

NAME       STATUS   ROLES                  AGE   VERSION
minikube   Ready    control-plane,master   46m   v1.20.0

部署应用

一旦运行了K8S集群，就可以在其上部署容器化应用程序。通过创建Deployment对象，可以指挥K8S如何创建和更新应用程序的实例。

指定好应用镜像并创建一个Deployment，这里创建一个Nginx应用：

kubectl create deployment kubernetes-nginx --image=nginx:1.10

创建一个Deployment时K8S会产生如下操作：
- 选择一个合适的Node来部署这个应用；
- 将该应用部署到Node上；
- 当应用异常关闭或删除时重新部署应用。
查看所有Deployment：

kubectl get deployments

NAME                  READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
kubernetes-nginx      1/1     1            1           21h

我们可以通过kubectl proxy命令创建一个代理，这样就可以通过暴露出来的接口直接访问K8S的API了，这里调用了查询K8S版本的接口；

[macro@linux-local root]$ kubectl proxy
Starting to serve on 127.0.0.1:8001
[root@linux-local ~]# curl http://localhost:8001/version
{"major": "1","minor": "20","gitVersion": "v1.20.0","gitCommit": "af46c47ce925f4c4ad5cc8d1fca46c7b77d13b38","gitTreeState": "clean","buildDate": "2020-12-08T17:51:19Z","goVersion": "go1.15.5","compiler": "gc","platform": "linux/amd64"
}

查看应用

通过对运行应用的Pod进行操作，可以查看容器日志，也可以执行容器内部命令。

查看K8s中所有Pod的状态：

kubectl get pods

NAME                                   READY   STATUS             RESTARTS   AGE
kubernetes-nginx-78bcc44665-8fnnn      1/1     Running            1          21h

查看Pod的详细状态，包括IP地址、占用端口、使用镜像等信息；

kubectl describe pods

Name:         kubernetes-nginx-78bcc44665-8fnnn
Namespace:    default
Priority:     0
Node:         minikube/192.168.49.2
Start Time:   Tue, 05 Jan 2021 13:57:46 +0800
Labels:       app=kubernetes-nginxpod-template-hash=78bcc44665version=v1
Annotations:  <none>
Status:       Running
IP:           172.17.0.7
IPs:IP:           172.17.0.7
Controlled By:  ReplicaSet/kubernetes-nginx-78bcc44665
Containers:nginx:Container ID:   docker://31eb1277e507ec4cf8a27b66a9f4f30fb919d17f4cd914c09eb4cfe8322504b2Image:          nginx:1.10Image ID:       docker-pullable://nginx@sha256:6202beb06ea61f44179e02ca965e8e13b961d12640101fca213efbfd145d7575Port:           <none>Host Port:      <none>State:          RunningStarted:      Wed, 06 Jan 2021 09:22:40 +0800Last State:     TerminatedReason:       CompletedExit Code:    0Started:      Tue, 05 Jan 2021 14:24:55 +0800Finished:     Tue, 05 Jan 2021 17:32:48 +0800Ready:          TrueRestart Count:  1Environment:    <none>Mounts:/var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount from default-token-dhr4b (ro)
Conditions:Type              StatusInitialized       True Ready             True ContainersReady   True PodScheduled      True
Volumes:default-token-dhr4b:Type:        Secret (a volume populated by a Secret)SecretName:  default-token-dhr4bOptional:    false
QoS Class:       BestEffort
Node-Selectors:  <none>
Tolerations:     node.kubernetes.io/not-ready:NoExecute op=Exists for 300snode.kubernetes.io/unreachable:NoExecute op=Exists for 300s
Events:          <none>
复制代码

将Pod的名称设置为环境变量，方便之后使用$POD_NAME来应用Pod的名称：

export POD_NAME=kubernetes-nginx-78bcc44665-8fnnn

查看Pod打印的日志：

kubectl logs $POD_NAME

使用exec可以在Pod的容器中执行命令，这里使用env命令查看环境变量：

kubectl exec $POD_NAME -- env
复制代码

PATH=/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin
HOSTNAME=kubernetes-nginx-78bcc44665-8fnnn
KUBERNETES_PORT_443_TCP_ADDR=10.96.0.1
KUBERNETES_SERVICE_HOST=10.96.0.1
KUBERNETES_SERVICE_PORT=443
KUBERNETES_SERVICE_PORT_HTTPS=443
KUBERNETES_PORT=tcp://10.96.0.1:443
KUBERNETES_PORT_443_TCP=tcp://10.96.0.1:443
KUBERNETES_PORT_443_TCP_PROTO=tcp
KUBERNETES_PORT_443_TCP_PORT=443
NGINX_VERSION=1.10.3-1~jessie
HOME=/root

进入容器内部并执行bash命令，如果想退出容器可以使用exit命令：

kubectl exec -ti $POD_NAME -- bash

公开暴露应用

默认Pod无法被集群外部访问，需要创建Service并暴露端口才能被外部访问。

创建一个Service来暴露kubernetes-nginx这个Deployment：

kubectl expose deployment/kubernetes-nginx --type="NodePort" --port 80

查看K8S中所有Service的状态：

kubectl get services
复制代码

NAME               TYPE        CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
kubernetes         ClusterIP   10.96.0.1        <none>        443/TCP        5h16m
kubernetes-nginx   NodePort    10.105.177.114   <none>        80:31891/TCP   5s

查看Service的详情，通过NodePort属性可以得到暴露到外部的端口；

kubectl describe services/kubernetes-nginx

Name:                     kubernetes-nginx
Namespace:                default
Labels:                   app=kubernetes-nginx
Annotations:              <none>
Selector:                 app=kubernetes-nginx
Type:                     NodePort
IP Families:              <none>
IP:                       10.106.227.54
IPs:                      10.106.227.54
Port:                     <unset>  80/TCP
TargetPort:               80/TCP
NodePort:                 <unset>  30158/TCP
Endpoints:                172.17.0.7:80
Session Affinity:         None
External Traffic Policy:  Cluster
Events:                   <none>

通过CURL命令通过Minikube IP:NodePort IP可以访问Nginx服务，此时将打印Nginx主页信息；

curl $(minikube ip):30158

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Welcome to nginx!</title>
<style>body {width: 35em;margin: 0 auto;font-family: Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif;}
</style>
</head>
<body>
<h1>Welcome to nginx!</h1>
<p>If you see this page, the nginx web server is successfully installed and
working. Further configuration is required.</p><p>For online documentation and support please refer to
<a href="http://nginx.org/">nginx.org</a>.<br/>
Commercial support is available at
<a href="http://nginx.com/">nginx.com</a>.</p><p><em>Thank you for using nginx.</em></p>
</body>
</html>

标签的使用

通过给资源添加Label，可以方便地管理资源（如Deployment、Pod、Service等）。

查看Deployment中所包含的Label；

kubectl describe deployment

Name:                   kubernetes-nginx
Namespace:              default
CreationTimestamp:      Tue, 05 Jan 2021 13:57:46 +0800
Labels:                 app=kubernetes-nginx
Annotations:            deployment.kubernetes.io/revision: 1
Selector:               app=kubernetes-nginx
Replicas:               1 desired | 1 updated | 1 total | 1 available | 0 unavailable
StrategyType:           RollingUpdate
MinReadySeconds:        0
RollingUpdateStrategy:  25% max unavailable, 25% max surge

通过Label查询Pod：

kubectl get pods -l app=kubernetes-nginx

NAME                                READY   STATUS    RESTARTS   AGE
kubernetes-nginx-78bcc44665-8fnnn   1/1     Running   1          21h

通过Label查询Service：

kubectl get services -l app=kubernetes-nginx

NAME               TYPE       CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
kubernetes-nginx   NodePort   10.106.227.54   <none>        80:30158/TCP   4m44s

给Pod添加Label：

kubectl label pod $POD_NAME version=v1

查看Pod的详细信息，可以查看Label信息：

kubectl describe pods $POD_NAME

Name:         kubernetes-nginx-78bcc44665-8fnnn
Namespace:    default
Priority:     0
Node:         minikube/192.168.49.2
Start Time:   Tue, 05 Jan 2021 13:57:46 +0800
Labels:       app=kubernetes-nginxpod-template-hash=78bcc44665version=v1

通过Label查询Pod：

kubectl get pods -l version=v1

通过Label删除服务：

kubectl delete service -l app=kubernetes-nginx

NAME               TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
kubernetes         ClusterIP   10.96.0.1       <none>        443/TCP        30h

可视化管理

Dashboard是基于网页的K8S用户界面。你可以使用Dashboard将容器应用部署到K8S集群中，也可以对容器应用排错，还能管理集群资源。

查看Minikube内置插件，默认情况下Dashboard插件未启用：

minikube addons list

|-----------------------------|----------|--------------|
|         ADDON NAME          | PROFILE  |    STATUS    |
|-----------------------------|----------|--------------|
| dashboard                   | minikube | disabled     |
| default-storageclass        | minikube | enabled ✅   |
|-----------------------------|----------|--------------|

启用Dashboard插件：

minikube addons enable dashboard

开启Dashboard，通过--url参数不会打开管理页面，并可以在控制台获得访问路径：

minikube dashboard --url

* Verifying dashboard health ...
* Launching proxy ...
* Verifying proxy health ...
http://127.0.0.1:44469/api/v1/namespaces/kubernetes-dashboard/services/http:kubernetes-dashboard:/proxy/

要想从外部访问Dashboard，需要从使用kubectl设置代理才行，--address设置为你的服务器地址；

kubectl proxy --port=44469 --address='192.168.5.94' --accept-hosts='^.*' &

从外部访问服务器需要开启防火墙端口；

# 切换到root用户
su -
# 开启端口
firewall-cmd --zone=public --add-port=44469/tcp --permanent
# 重启防火墙
firewall-cmd --reload

通过如下地址即可访问Dashboard：

http://192.168.5.94:44469/api/v1/namespaces/kubernetes-dashboard/services/http:kubernetes-dashboard:/proxy/

查看K8S集群中的资源状态信息：

image.png

通过yaml脚本创建K8S资源：

image.png

查看K8S中所有Pod的状态信息，通过更多按钮可以查看容器日志和执行内部命令。

image.png

总结

当我们的应用需要部署在多个物理机上时，传统的做法是一个个物理机器去部署。如果我们使用了K8S的话，就可以把这些物理机认为是一个集群，只需通过K8S把应用部署到集群即可，无需关心物理机的部署细节。同时K8S提供了水平扩容、自动装箱、自动修复等功能，大大减少了应用集群化部署的工作量。

第二部分

Kubernetes是Google开源的容器集群管理系统，是Google多年⼤规模容器管理技术Borg的开源版本，主要功能包括:

基于容器的应用部署、维护和滚动升级
负载均衡和服务发现
跨机器和跨地区的集群调度
自动伸缩
无状态服务和有状态服务
广泛的Volume支持
插件机制保证扩展性

Kubernetes发展非常迅速，已经成为容器编排领域的领导者，接下来我们将讲解Kubernetes中涉及到的一些主要概念。

1、Pod

Pod是一组紧密关联的容器集合，支持多个容器在一个Pod中共享网络和文件系统，可以通过进程间通信和文件共享这种简单高效的方式完成服务，是Kubernetes调度的基本单位。Pod的设计理念是每个Pod都有一个唯一的IP。

Pod具有如下特征：

包含多个共享IPC、Network和UTC namespace的容器，可直接通过localhost通信
所有Pod内容器都可以访问共享的Volume，可以访问共享数据
优雅终止:Pod删除的时候先给其内的进程发送SIGTERM，等待一段时间(grace period)后才强制停止依然还在运行的进程
特权容器(通过SecurityContext配置)具有改变系统配置的权限(在网络插件中大量应用)
支持三种重启策略（restartPolicy），分别是：Always、OnFailure、Never
支持三种镜像拉取策略（imagePullPolicy），分别是：Always、Never、IfNotPresent
资源限制，Kubernetes通过CGroup限制容器的CPU以及内存等资源，可以设置request以及limit值
健康检查，提供两种健康检查探针，分别是livenessProbe和redinessProbe，前者用于探测容器是否存活，如果探测失败，则根据重启策略进行重启操作，后者用于检查容器状态是否正常，如果检查容器状态不正常，则请求不会到达该Pod
Init container在所有容器运行之前执行，常用来初始化配置
容器生命周期钩子函数，用于监听容器生命周期的特定事件，并在事件发生时执行已注册的回调函数，支持两种钩子函数：postStart和preStop，前者是在容器启动后执行，后者是在容器停止前执行

2、Namespace

Namespace（命名空间）是对一组资源和对象的抽象集合，比如可以用来将系统内部的对象划分为不同的项目组或者用户组。常见的pod、service、replicaSet和deployment等都是属于某一个namespace的(默认是default)，而node, persistentVolumes等则不属于任何namespace。

常用namespace操作：

kubectlgetnamespace, 查询所有namespace
kubectl createnamespacens-name，创建namespace
kubectldeletenamespacens-name, 删除namespace

删除命名空间时，需注意以下几点：

删除一个namespace会自动删除所有属于该namespace的资源。
default 和 kube-system 命名空间不可删除。
PersistentVolumes是不属于任何namespace的，但PersistentVolumeClaim是属于某个特定namespace的。
Events是否属于namespace取决于产生events的对象。

3、Node

Node是Pod真正运行的主机，可以是物理机也可以是虚拟机。Node本质上不是Kubernetes来创建的， Kubernetes只是管理Node上的资源。为了管理Pod，每个Node节点上至少需要运行container runtime（Docker）、kubelet和kube-proxy服务。

常用node操作：

kubectlgetnodes，查询所有node
kubectl cordon $nodename, 将node标志为不可调度
kubectl uncordon $nodename, 将node标志为可调度

taint(污点)

使用kubectl taint命令可以给某个Node节点设置污点，Node被设置上污点之后就和Pod之间存在了一种相斥的关系，可以让Node拒绝Pod的调度执行，甚至将Node已经存在的Pod驱逐出去。每个污点的组成：key=value:effect，当前taint effect支持如下三个选项：

NoSchedule：表示k8s将不会将Pod调度到具有该污点的Node上
PreferNoSchedule：表示k8s将尽量避免将Pod调度到具有该污点的Node上
NoExecute：表示k8s将不会将Pod调度到具有该污点的Node上，同时会将Node上已经存在的Pod驱逐出去

常用命令如下：

kubectl taint node node0 key1=value1:NoShedule，为node0设置不可调度污点
kubectl taint node node0 key-，将node0上key值为key1的污点移除
kubectl taint node node1 node-role.kubernetes.io/master=:NoSchedule，为kube-master节点设置不可调度污点
kubectl taint node node1 node-role.kubernetes.io/master=PreferNoSchedule，为kube-master节点设置尽量不可调度污点

容忍(Tolerations)

设置了污点的Node将根据taint的effect：NoSchedule、PreferNoSchedule、NoExecute和Pod之间产生互斥的关系，Pod将在一定程度上不会被调度到Node上。但我们可以在Pod上设置容忍(Toleration)，意思是设置了容忍的Pod将可以容忍污点的存在，可以被调度到存在污点的Node上。

4、Service

Service是对一组提供相同功能的Pods的抽象，并为他们提供一个统一的入口，借助 Service 应用可以方便的实现服务发现与负载均衡，并实现应用的零宕机升级。Service通过标签(label)来选取后端Pod，一般配合ReplicaSet或者Deployment来保证后端容器的正常运行。

service 有如下四种类型，默认是ClusterIP：

ClusterIP: 默认类型，自动分配一个仅集群内部可以访问的虚拟IP
NodePort: 在ClusterIP基础上为Service在每台机器上绑定一个端口，这样就可以通过 NodeIP:NodePort 来访问该服务
LoadBalancer: 在NodePort的基础上，借助cloud provider创建一个外部的负载均衡器，并将请求转发到 NodeIP:NodePort
ExternalName: 将服务通过DNS CNAME记录方式转发到指定的域名

另外，也可以将已有的服务以Service的形式加入到Kubernetes集群中来，只需要在创建 Service 的时候不指定Label selector，而是在Service创建好后手动为其添加endpoint。

5、Volume 存储卷

默认情况下容器的数据是非持久化的，容器消亡以后数据也会跟着丢失，所以Docker提供了Volume机制以便将数据持久化存储。Kubernetes提供了更强大的Volume机制和插件，解决了容器数据持久化以及容器间共享数据的问题。

Kubernetes存储卷的生命周期与Pod绑定

容器挂掉后Kubelet再次重启容器时，Volume的数据依然还在
Pod删除时，Volume才会清理。数据是否丢失取决于具体的Volume类型，比如emptyDir的数据会丢失，而PV的数据则不会丢

目前Kubernetes主要支持以下Volume类型：

emptyDir：Pod存在，emptyDir就会存在，容器挂掉不会引起emptyDir目录下的数据丢失，但是pod被删除或者迁移，emptyDir也会被删除
hostPath：hostPath允许挂载Node上的文件系统到Pod里面去
NFS（Network File System）：网络文件系统，Kubernetes中通过简单地配置就可以挂载NFS到Pod中，而NFS中的数据是可以永久保存的，同时NFS支持同时写操作。
glusterfs：同NFS一样是一种网络文件系统，Kubernetes可以将glusterfs挂载到Pod中，并进行永久保存
cephfs：一种分布式网络文件系统，可以挂载到Pod中，并进行永久保存
subpath：Pod的多个容器使用同一个Volume时，会经常用到
secret：密钥管理，可以将敏感信息进行加密之后保存并挂载到Pod中
persistentVolumeClaim：用于将持久化存储（PersistentVolume）挂载到Pod中
...

6、PersistentVolume(PV) 持久化存储卷

PersistentVolume(PV)是集群之中的一块网络存储。跟 Node 一样，也是集群的资源。PersistentVolume (PV)和PersistentVolumeClaim (PVC)提供了方便的持久化卷: PV提供网络存储资源，而PVC请求存储资源并将其挂载到Pod中。

PV的访问模式(accessModes)有三种:

ReadWriteOnce(RWO):是最基本的方式，可读可写，但只支持被单个Pod挂载。
ReadOnlyMany(ROX):可以以只读的方式被多个Pod挂载。
ReadWriteMany(RWX):这种存储可以以读写的方式被多个Pod共享。

不是每一种存储都支持这三种方式，像共享方式，目前支持的还比较少，比较常用的是 NFS。在PVC绑定PV时通常根据两个条件来绑定，一个是存储的大小，另一个就是访问模式。

PV的回收策略(persistentVolumeReclaimPolicy)也有三种

Retain，不清理保留Volume(需要手动清理)
Recycle，删除数据，即 rm -rf /thevolume/* (只有NFS和HostPath支持)
Delete，删除存储资源

7、Deployment 无状态应用

一般情况下我们不需要手动创建Pod实例，而是采用更高一层的抽象或定义来管理Pod，针对无状态类型的应用，Kubernetes使用Deloyment的Controller对象与之对应。其典型的应用场景包括：

定义Deployment来创建Pod和ReplicaSet
滚动升级和回滚应用
扩容和缩容
暂停和继续Deployment

常用的操作命令如下：

kubectl run www--image=10.0.0.183:5000/hanker/www:0.0.1--port=8080 生成一个Deployment对象
kubectlgetdeployment--all-namespaces 查找Deployment
kubectl describe deployment www 查看某个Deployment
kubectl edit deployment www 编辑Deployment定义
kubectldeletedeployment www 删除某Deployment
kubectl scale deployment/www--replicas=2 扩缩容操作，即修改Deployment下的Pod实例个数
kubectlsetimage deployment/nginx-deployment nginx=nginx:1.9.1更新镜像
kubectl rollout undo deployment/nginx-deployment 回滚操作
kubectl rollout status deployment/nginx-deployment 查看回滚进度
kubectl autoscale deployment nginx-deployment--min=10--max=15--cpu-percent=80 启用水平伸缩（HPA - horizontal pod autoscaling），设置最小、最大实例数量以及目标cpu使用率
kubectl rollout pause deployment/nginx-deployment 暂停更新Deployment
kubectl rollout resume deploy nginx 恢复更新Deployment

更新策略

.spec.strategy 指新的Pod替换旧的Pod的策略，有以下两种类型

RollingUpdate 滚动升级，可以保证应用在升级期间，对外正常提供服务。
Recreate 重建策略，在创建出新的Pod之前会先杀掉所有已存在的Pod。

Deployment和ReplicaSet两者之间的关系

使用Deployment来创建ReplicaSet。ReplicaSet在后台创建pod，检查启动状态，看它是成功还是失败。
当执行更新操作时，会创建一个新的ReplicaSet，Deployment会按照控制的速率将pod从旧的ReplicaSet移动到新的ReplicaSet中

8、StatefulSet 有状态应用

Deployments和ReplicaSets是为无状态服务设计的，那么StatefulSet则是为了有状态服务而设计，其应用场景包括：

稳定的持久化存储，即Pod重新调度后还是能访问到相同的持久化数据，基于PVC来实现
稳定的网络标志，即Pod重新调度后其PodName和HostName不变，基于Headless Service(即没有Cluster IP的Service)来实现
有序部署，有序扩展，即Pod是有顺序的，在部署或者扩展的时候要依据定义的顺序依次进行操作(即从0到N-1，在下一个Pod运行之前所有之前的Pod必须都是Running和Ready状态)，基于init containers来实现
有序收缩，有序删除(即从N-1到0)

支持两种更新策略：

OnDelete:当 .spec.template更新时，并不立即删除旧的Pod，而是等待用户手动删除这些旧Pod后自动创建新Pod。这是默认的更新策略，兼容v1.6版本的行为
RollingUpdate:当 .spec.template 更新时，自动删除旧的Pod并创建新Pod替换。在更新时这些Pod是按逆序的方式进行，依次删除、创建并等待Pod变成Ready状态才进行下一个Pod的更新。

9、DaemonSet 守护进程集

DaemonSet保证在特定或所有Node节点上都运行一个Pod实例，常用来部署一些集群的日志采集、监控或者其他系统管理应用。典型的应用包括:

日志收集，比如fluentd，logstash等
系统监控，比如Prometheus Node Exporter，collectd等
系统程序，比如kube-proxy, kube-dns, glusterd, ceph，ingress-controller等

指定Node节点

DaemonSet会忽略Node的unschedulable状态，有两种方式来指定Pod只运行在指定的Node节点上:

nodeSelector:只调度到匹配指定label的Node上
nodeAffinity:功能更丰富的Node选择器，比如支持集合操作
podAffinity:调度到满足条件的Pod所在的Node上

目前支持两种策略

OnDelete: 默认策略，更新模板后，只有手动删除了旧的Pod后才会创建新的Pod
RollingUpdate: 更新DaemonSet模版后，自动删除旧的Pod并创建新的Pod

10、Ingress

Kubernetes中的负载均衡我们主要用到了以下两种机制：

Service：使用Service提供集群内部的负载均衡，Kube-proxy负责将service请求负载均衡到后端的Pod中
Ingress Controller：使用Ingress提供集群外部的负载均衡

Service和Pod的IP仅可在集群内部访问。集群外部的请求需要通过负载均衡转发到service所在节点暴露的端口上，然后再由kube-proxy通过边缘路由器将其转发到相关的Pod，Ingress可以给service提供集群外部访问的URL、负载均衡、HTTP路由等，为了配置这些Ingress规则，集群管理员需要部署一个Ingress Controller，它监听Ingress和service的变化，并根据规则配置负载均衡并提供访问入口。

常用的ingress controller：

nginx
traefik
Kong
Openresty

11、Job & CronJob 任务和定时任务

Job负责批量处理短暂的一次性任务 (short lived>CronJob即定时任务，就类似于Linux系统的crontab，在指定的时间周期运行指定的任务。

12、HPA（Horizontal Pod Autoscaling）水平伸缩

Horizontal Pod Autoscaling可以根据CPU、内存使用率或应用自定义metrics自动扩展Pod数量 (支持replication controller、deployment和replica set)。

控制管理器默认每隔30s查询metrics的资源使用情况(可以通过 --horizontal-pod-autoscaler-sync-period 修改)
支持三种metrics类型
- 预定义metrics(比如Pod的CPU)以利用率的方式计算
- 自定义的Pod metrics，以原始值(raw value)的方式计算
- 自定义的object metrics
支持两种metrics查询方式:Heapster和自定义的REST API
支持多metrics

可以通过如下命令创建HPA：kubectl autoscale deployment php-apache--cpu-percent=50--min=1--max=10

13、Service Account

Service account是为了方便Pod里面的进程调用Kubernetes API或其他外部服务而设计的

授权

Service Account为服务提供了一种方便的认证机制，但它不关心授权的问题。可以配合RBAC(Role Based Access Control)来为Service Account鉴权，通过定义Role、RoleBinding、ClusterRole、ClusterRoleBinding来对sa进行授权。

14、Secret 密钥

Sercert-密钥解决了密码、token、密钥等敏感数据的配置问题，而不需要把这些敏感数据暴露到镜像或者Pod Spec中。Secret可以以Volume或者环境变量的方式使用。有如下三种类型：

Service Account:用来访问Kubernetes API，由Kubernetes自动创建，并且会自动挂载到Pod的 /run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount 目录中;
Opaque:base64编码格式的Secret，用来存储密码、密钥等;
kubernetes.io/dockerconfigjson: 用来存储私有docker registry的认证信息。

15、ConfigMap 配置中心

ConfigMap用于保存配置数据的键值对，可以用来保存单个属性，也可以用来保存配置文件。ConfigMap跟secret很类似，但它可以更方便地处理不包含敏感信息的字符串。ConfigMap可以通过三种方式在Pod中使用，三种分别方式为:设置环境变量、设置容器命令行参数以及在Volume中直接挂载文件或目录。

可以使用 kubectl create configmap从文件、目录或者key-value字符串创建等创建 ConfigMap。也可以通过 kubectl create-f value.yaml 创建。

16、Resource Quotas 资源配额

资源配额(Resource Quotas)是用来限制用户资源用量的一种机制。

资源配额有如下类型：

计算资源，包括cpu和memory
- cpu, limits.cpu, requests.cpu
- memory, limits.memory, requests.memory
存储资源，包括存储资源的总量以及指定storage class的总量
- requests.storage:存储资源总量，如500Gi
- persistentvolumeclaims:pvc的个数
- storageclass.storage.k8s.io/requests.storage
- storageclass.storage.k8s.io/persistentvolumeclaims
对象数，即可创建的对象的个数
- pods, replicationcontrollers, configmaps, secrets
- resourcequotas, persistentvolumeclaims
- services, services.loadbalancers, services.nodeports

它的工作原理为:

资源配额应用在Namespace上，并且每个Namespace最多只能有一个 ResourceQuota 对象
开启计算资源配额后，创建容器时必须配置计算资源请求或限制(也可以用LimitRange设置默认值)
用户超额后禁止创建新的资源