作者：Happy老师

链接：https://blog.51cto.com/happylab/2500457

写在前面

前面的系列文章已介绍kubernetes架构，安装，升级和快速入门，读者通过文章的实操已对kubernetes已有初步的认识和理解，从本章开始逐步介绍kubernetes中的基础概念概念和核心概念，基础概念包括：namespace，labels，annotations，pods，volumes等；核心概念包含kubernetes中各种controller，包含以下几种：

  • 应用副本控制器：ReplicaSets，Deployments，DaemonSets，StatefulSets；

  • 批处理任务控制器: Jobs和CronJob

  • 存储控制器: PersistentVoloume，PersistentVolumeClaim，StorageClass；

  • 服务负载均衡: Service，Ingress，NetworkPolicy和DNS名称解析；

  • 配置和密钥: ConfigMaps和Secrets

    本文从最基础的概念pod开始讲解，后续逐步介绍应用部署，存储，负载均衡等相关的控制器，kubernetes内部由多个不同的控制器组成，每个控制器完成不同的功能。

1. 深入学习pod

1.1 Container和Pod概念

容器是一种便携式，轻量级别的容器虚拟化技术，使用linux cggroup技术实现各种资源的隔离，如cpu，memory，pid，mount，IPC等，相比于虚拟化技术如KVM，容器技术更加轻量级，它的产生主要解决环境的环境发布的问题，目前主流的容器技术是docker，说到容器，一般都等同于docker。

要运行容器首先需要有镜像，应用和应用依赖的环境运行在容器中，在kubernetes中不会直接运行container，而是运行pod，一个pod里面包含多个container，container之间共享相同的namespace，network，storage等。镜像存储在私有镜像或者公有镜像中，运行时通过docker image pull的方式拉取到本地运行，images的拉取策略包含有两种：

  • ImagePullPolicy为Always，不管本地是否有直接下载

  • ImagePullPolicy为IfNotPresent，默认镜像拉取得策略，本地不存在再拉取

Pods是kubernetes中最小的调度单位，Pods内运行一个或者多个container，container之间共享pod的网络ip资源，存储volume资源，计算等资源，方便pod内部的container之间能够实现快速的访问和交互。

如上图所示，Pod的使用方式通常包含两种：

  • Pod中运行一个容器，最经常使用的模式，container封装在pod中调度，两者几乎等同，但k8s不直接管理容器

  • Pod中运行多个容器，多个容器封装在pod中一起调度，适用于容器之间有数据交互和调用的场景，如app+redis，pod内部共享相同的网络命名空间，存储命名空间，进程命名空间等。

1.2 如何创建pod

kubernetes交互的方式通常分为四种：

  • 命令行，kubectl和kubernetes交互，完成资源的管理，命令行入门简单，但只能支持部分资源创建

  • API，通过resfulAPI以http的方式和kubernetes交互，适用于基于API做二次开发

  • SDK，提供各种语言原生的SDK，实现各种语言编程接入

  • YAML，通过易于理解的YAML文件格式，描述资源的定义，功能最丰富，最终转换为json格式

kubernetes中通过定义生申明式的方式定义资源，即通过在yaml文件中定义所需的资源，kubernetes通过controller-manager按照yaml文件中定义的资源去生成所需的资源(match the current state to desired state)。通常在kubernetes中通过yaml文件的方式定义资源，然后通过kubectl create -f 文件.yaml的方式应用配置，如下演示创建一个nginx应用的操作。

1、编写yaml文件，定义一个pod资源

[root@node-1 demo]# cat nginx.yamlapiVersion: v1kind: Podmetadata:  name: nginx-demo  labels:    name: nginx-demospec:  containers:  - name: nginx-demo    image: nginx:1.7.9    imagePullPolicy: IfNotPresent    ports:    - name: nginx-port-80      protocol: TCP      containerPort: 80

关于配置文件，说明如下：

  • apiVersion api使用的版本,kubectl api-versions可查看到当前系统能支持的版本列表

  • kind 指定资源类型，表示为Pod的资源类型

  • metadata 指定Pod的元数据，metadata.name指定名称，metadata.labels指定Pod的所属的标签

  • spec 指定Pod的模版属性，spec.containers配置容器的信息，spec.containers.name指定名字，spec.containers.image指定容器镜像的名称，spec.containers.imagePullPolicy是镜像的下载方式，IfNotPresent表示当镜像不存在时下载，spec.containers.ports.name指定port的名称，spec.containers.ports.protocol协议类型为TCP，spec.containers.ports.containerPort为容器端口。

2、创建pod应用

[root@node-1 demo]# kubectl apply -f nginx.yamlpod/nginx-demo created

3、访问应用

获取容器的IP地址[root@node-1 demo]# kubectl get pods -o wideNAME                    READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP            NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATESdemo-7b86696648-8bq7h   1/1     Running   0          8h    10.244.1.11   node-2   <none>           <none>demo-7b86696648-8qp46   1/1     Running   0          8h    10.244.1.10   node-2   <none>           <none>demo-7b86696648-d6hfw   1/1     Running   0          8h    10.244.1.12   node-2   <none>           <none>nginx-demo              1/1     Running   0          50s   10.244.2.11   node-3   <none>           <none>

访问站点内容：[root@node-1 demo]# curl http://10.244.2.11<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 andworking. Further configuration is required.p><p>For online documentation and support please refer to<a href="http://nginx.org/">nginx.orga>.<br/>Commercial support is available at<a href="http://nginx.com/">nginx.coma>.p><p><em>Thank you for using nginx.em>p>body>html>

前面我们我们学习过kubernetes支持滚动升级RollingUpdate，弹性扩容replicas等特性，如何给Pod做滚动升级保障业务不中断，如何提高Pod的副本个数保障高可用呢？答案是：不支持。Pod是单个，无法支持一些高级特性，高级特性需要通过高级的副本控制器如ReplicaSets，Deployments，StatefulSets，DaemonSets等才能支持。Pod在实际应用中很少用，除了测试和运行一些简单的功能外，实际使用建议使用Deployments代替，Pod的定义以Template的方式嵌入在副本控制器中。

1.3. 如何编写yaml文件

前面我们提到过kubernetse是申明式的方式部署应用，应用的部署都定义在yaml文件中来实现，如何来编写应用的yaml文件呢，下面我来分享两个实际使用的技巧：

1、通过定义模版快速生成，kubectl create apps -o yaml --dry-run的方式生成，--dry-run仅仅是试运行，并不实际在k8s集群中运行，通过指定-o yaml输出yaml格式文件，生成后给基于模版修改即可，如下：

[root@node-1 demo]# kubectl create deployment demo --image=nginx:latest  --dry-run -o yamlapiVersion: apps/v1kind: Deploymentmetadata:  creationTimestamp: null  labels:    app: demo  name: demospec:  replicas: 1  selector:    matchLabels:      app: demo  strategy: {}  template:    metadata:      creationTimestamp: null      labels:        app: demo    spec:      containers:      - image: nginx:latest        name: nginx        resources: {}status: {}

2、explain命令，explain命令堪称是语法查询器，可以查到每个字段的含义，使用说明和使用方式，如想要查看Pod的spec中containers其他支持的字段，可以通过kubectl explain Pod.spec.containers的方式查询，如下：

[root@node-1 demo]# kubectl explain Pods.spec.containersKIND:     PodVERSION:  v1

RESOURCE: containers 

DESCRIPTION:     List of containers belonging to the pod. Containers cannot currently be     added or removed. There must be at least one container in a Pod. Cannot be     updated.

     A single application container that you want to run within a pod.

FIELDS:   args  #命令参数     Arguments to the entrypoint. The docker image's CMD is used if this is not     provided. Variable references $(VAR_NAME) are expanded using the     container's environment. If a variable cannot be resolved, the reference in     the input string will be unchanged. The $(VAR_NAME) syntax can be escaped     with a double $$, ie: $$(VAR_NAME). Escaped references will never be     expanded, regardless of whether the variable exists or not. Cannot be     updated. More info:     https://kubernetes.io/docs/tasks/inject-data-application/define-command-argument-container/#running-a-command-in-a-shell

   image    #镜像定义     Docker image name. More info:     https://kubernetes.io/docs/concepts/containers/images This field is     optional to allow higher level config management to default or override     container images in workload controllers like Deployments and StatefulSets.   ports     #端口定义     List of ports to expose from the container. Exposing a port here gives the     system additional information about the network connections a container     uses, but is primarily informational. Not specifying a port here DOES NOT     prevent that port from being exposed. Any port which is listening on thedefault "0.0.0.0" address inside a container will be accessible from the     network. Cannot be updated.   readinessProbe    #可用健康检查     Periodic probe of container service readiness. Container will be removedfrom service endpoints if the probe fails. Cannot be updated. More info:     https://kubernetes.io/docs/concepts/workloads/pods/pod-lifecycle#container-probes   resources     #资源设置     Compute Resources required by this container. Cannot be updated. More info:     https://kubernetes.io/docs/concepts/configuration/manage-compute-resources-container/...省略部分输出...   volumeMounts  #挂载存储     Pod volumes to mount into the container's filesystem. Cannot be updated.   workingDir        Container's working directory. If not specified, the container runtime's     default will be used, which might be configured in the container image.     Cannot be updated.

关于explain内容解释说明

  • 表示后面接一个字符串

  • 表示后面是一个列表的对象，列表需要以-开始，且可以写多个

  • 表示一个对象，对象内部包含多个属性

如继续上面的内容，如果需要查看resource资源定义，可以通过explain pods.spec.containers.resource来查看具体的使用方法。

通过上面两个工具的介绍，平时在日常工作中找到编写yaml文件部署应用的地图，建议手工多写几次，注意语法锁进，多写几次就熟悉了。Pod中设计到有很多的特性，如资源分配，健康检查，存储挂载等(参考附录文章)，后续我们做详细介绍，Pod将以Template的方式嵌入到副本控制器如Deployments中。

附录

容器镜像介绍：https://kubernetes.io/docs/concepts/containers/images/

Pod介绍：https://kubernetes.io/docs/concepts/workloads/pods/pod-overview/

Resource限定内存资源：https://kubernetes.io/docs/tasks/configure-pod-container/assign-memory-resource/

Resource限定CPU资源：https://kubernetes.io/docs/tasks/configure-pod-container/assign-cpu-resource/

Pod挂载存储：https://kubernetes.io/docs/tasks/configure-pod-container/configure-volume-storage/

Pod配置健康检查：https://kubernetes.io/docs/tasks/configure-pod-container/configure-liveness-readiness-probes/

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