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生活常识 学习资料

Kubernetes安装集群与部署应用

时间:2023-08-24
Kubernetes 快速上手 + 实践

Kubenetes 简介

Kubernetes (K8S) 是什么不同的部署方案什么时候需要 K8SK8S 集群架构 安装 K8S 集群

minikube云平台搭建裸机搭建(Bare metal)

购买服务器开始搭建 部署应用到集群

部署应用 YAML 文件

根据镜像PodDeployment 部署应用演示

Pod 报错解决更多命令工作负载分类现存问题

学习视频:Kubernetes (K8S) 3 小时快速上手 + 实践,无废话纯干货
参考文档:https://k8s.easydoc.net/

内容介绍:

什么是 kubernetes,什么时候需要 kubernetes,以及它的组成架构。用 3 种不同的方式教安装 kubernetes 集群。包括minikube,云平台搭建,裸机搭建(3 台服务器)。通过一个 demo 项目演示如何部署项目到集群中,怎么对外暴露服务端口。怎么部署数据库这种有状态的应用,以及如何数据持久化。集群中配置文件和密码文件的使用。怎么使用 Helm 应用商店快速安装第三方应用。怎么使用 Ingress 对外提供服务。

目标:学完课程,对 kubernates 有一个全面的认识,能够轻松应对各种集群部署工作。

Kubenetes 简介

官方文档(中文):Kubernetes

Kubernetes (K8S) 是什么

K8S 是一个为 容器化 应用提供集群部署和管理的开源工具,由 Google 开发。

Kubernetes 这个名字源于希腊语,意为 “舵手” 或 “飞行员”。

K8S 这个缩写是因为 k 和 s 之间有 8 个字符的关系。

Google 在 2014 年开源了 Kubernetes 项目

主要特性:

高可用,不宕机,自动灾难恢复。灰度更新,不影响业务正常运转。一键回滚到历史版本。方便的伸缩扩展(应用伸缩,机器加减)、提供负载均衡。完善的生态。 不同的部署方案

传统部署方式

应用直接在物理机上部署,机器资源分配不好控制,出现 Bug 时,可能机器的大部分资源被某个应用占用,导致其他应用无法正常运行,无法做到应用隔离。

虚拟机部署

在单个物理机上运行多个虚拟机,每个虚拟机都是完整独立的系统,性能损耗大。

容器部署

所有容器共享主机的系统,轻量级的虚拟机,性能损耗小,资源隔离,CPU 和内存可按需分配。

什么时候需要 K8S

当应用只需要跑在 1 台机器,直接 docker + docker-compose 就够了,方便轻松。

当应用需要跑在 3,4 台机器上,依旧可以每台机器单独配置运行环境 + 负载均衡器。

当应用访问数不断增加,机器逐渐增加到十几台、上百台、上千台时… 每次加机器、软件更新、版本回滚,都会变得非常麻烦、痛不欲生,,人生浪费在那些没技术含量的重复性工作上。这时候,Kubernetes 就可以一展身手了,让你轻松管理百万千万台机器的集群。

Kubernates 可以提供集中式的管理集群机器和应用,加机器、版本升级、版本回滚,都是一个命令就搞定的事。

它还有很多功能:不停机的灰度更新,确保高可用、高性能、高扩展 …

K8S 集群架构

master:主节点,控制平台,不需要很高性能,不跑任务。

通常一个就行,也可以开多个主节点来提高集群可用度。

worker:工作节点,可以是虚拟机或物理计算机,任务都在这里跑,机器性能需要好点。

通常都有很多个,可以不断加机器扩大集群;每个工作节点由主节点管理。

Pod(重要概念):K8S 调度、管理的最小单位。

一个 Pod 可以包含一个或多个容器,每个 Pod 有自己的虚拟 IP。

一个工作节点可以有多个 pod,主节点会考量负载自动调度 pod 到哪个节点运行。

Kubernetes 组件:

kube-apiserver: API 服务器,公开了 Kubernetes APIetcd:键值数据库,可以作为保存 Kubernetes 所有集群数据的后台数据库kube-scheduler:调度 Pod 到哪个节点运行kube-controller:集群控制器cloud-controller:与云服务商交互

想要了解更多 K8S 组成细节,主节点、工作节点分别有哪些程序,有什么作用,可以查看 官网详细介绍

安装 K8S 集群

安装方式介绍:

minikube
只是一个 K8S 集群模拟器,只有一个节点的集群,只为测试用,master 和 worker 都在一起。使用云平台 Kubernetes
可视化搭建,只需简单几步就可以创建好一个集群。
优点:安装简单,生态齐全,负载均衡器、存储等都给配套好,简单操作就搞定。裸机安装(Bare metal)
至少需要两台机器(主节点、工作节点个一台),需要自己安装 Kubernetes 组件,配置会稍微麻烦点。
可以到各云厂商按时租用服务器,费用低,用完就销毁。
缺点:配置麻烦,缺少生态支持,例如负载均衡器、云存储。 minikube

注:需要提前安装好 Docker

安装非常简单,支持各种平台,参考官方文档:安装方法

# 启动集群minikube start# 查看节点。kubectl 是一个用来跟 K8S 集群进行交互的命令行工具kubectl get node# 停止集群minikube stop# 清空集群minikube delete --all# 安装集群可视化 Web UI 控制台minikube dashboard

云平台搭建

1、腾讯云容器服务(Tencent Kubernetes Engine ,TKE)

快速创建入门集群


2、容器服务ACK_容器服务Kubernetes版_容器_云原生应用平台-阿里云 (aliyun.com)

操作步骤与腾讯云差不多…

裸机搭建(Bare metal)

主节点需要组件:

docker(也可以是其他容器运行时)kubectl 集群命令行交互工具kubeadm 集群初始化工具

工作节点需要组件:文档

docker(也可以是其他容器运行时)kubelet 管理 Pod 和容器,确保他们健康稳定运行。kube-proxy 网络代理,负责网络相关的工作 购买服务器

腾讯云,云服务器,新建 3 台服务器,来实现裸机搭建。

选择机型 设置主机确认配置

成功新建 3 个实例。

开始搭建

可以试下 这个项目,用脚本快速搭建 K8S 裸机集群
当然,为了更好的理解,你应该先手动搭建一次

每个节点分别设置对应主机名:

hostnamectl set-hostname masterhostnamectl set-hostname node1hostnamectl set-hostname node2

修改 hosts (复制的是腾讯云内网ip)(所有节点)

vim /etc/hosts10.206.0.14 master10.206.0.3 node110.206.0.5 node2# 修改完成后可以互相 ping 一下# ping node1

# 所有节点关闭 SELinuxsetenforce 0sed -i --follow-symlinks 's/SELINUX=enforcing/SELINUX=disabled/g' /etc/sysconfig/selinux

确保防火墙关闭(所有节点)

systemctl stop firewalldsystemctl disable firewalld

添加安装源(所有节点)

# 添加 k8s 安装源cat < kubernetes.repo[kubernetes]name=Kubernetesbaseurl=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64enabled=1gpgcheck=1repo_gpgcheck=1gpgkey=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/yum-key.gpg https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/rpm-package-key.gpgEOFmv kubernetes.repo /etc/yum.repos.d/# 添加 Docker 安装源yum-config-manager --add-repo http://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo

安装所需组件(所有节点)

yum install -y kubelet kubeadm kubectl docker-ce

启动 kubelet、docker,并设置开机启动(所有节点)

systemctl enable kubeletsystemctl start kubeletsystemctl enable dockersystemctl start docker

修改 docker 配置(所有节点)

# kubernetes 官方推荐 docker 等使用 systemd 作为 cgroupdriver,否则 kubelet 启动不了cat < daemon.json{ "exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"], "registry-mirrors": ["https://ud6340vz.mirror.aliyuncs.com"]}EOFmv daemon.json /etc/docker/# 重启生效systemctl daemon-reloadsystemctl restart docker

用 kubeadm 初始化集群(仅在主节点跑

注意下面第一行运行结束后得到的代码,等等要放到工作节点运行(注意去掉换行符)

kubeadm join xxxx:6443 --token xxx --discovery-token-ca-cert-hash xxx

# 初始化集群控制台 Control plane# 失败了可以用 kubeadm reset 重置kubeadm init --image-repository=registry.aliyuncs.com/google_containers##### 记录这时候运行得到的代码,等等要放到工作节点运行##### kubeadm join xxxx:6443 --token xxx --discovery-token-ca-cert-hash xxx# 记得把 kubeadm join xxx 保存起来# 忘记了重新获取:kubeadm token create --print-join-command# 复制授权文件,以便 kubectl 可以有权限访问集群mkdir -p $HOME/.kubecp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/configchown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config# 在其他机器上创建 ~/.kube/config 文件也能通过 kubectl 访问到集群

有兴趣了解 kubeadm init 具体做了什么的,可以 查看文档

把工作节点加入集群(只在工作节点跑),用上面运行得到的代码跑:

kubeadm join xxxx:6443 --token xxx --discovery-token-ca-cert-hash xxx

安装网络插件,否则 node 是 NotReady 状态(只在主节点跑

kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/documentation/kube-flannel.yml

查看节点,要在主节点查看(其他节点有安装 kubectl 也可以查看)

kubectl get nodes

搭建成功!wooooooooooo!

部署应用到集群 部署应用 YAML 文件 根据镜像

命令行中,根据镜像运行起 1 个 pod:

kubectl run testapp --image=ccr.ccs.tencentyun.com/k8s-tutorial/test-k8s:v1

使用以下指令查看运行中的 pod:kubectl get pod,参数 -o wide 显示更多信息

Pod

根据 .yaml 文件运行起 1 个 pod:(注意 kind: Pod)

kubectl apply -f ./pod.yaml

# pod.yamlapiVersion: v1kind: Podmetadata: name: test-podspec: # 定义容器,可以多个 containers: - name: test-k8s # 容器名字 image: ccr.ccs.tencentyun.com/k8s-tutorial/test-k8s:v1 # 镜像

Deployment

根据 .yaml 文件运行起多个 pod:(注意 kind: Deployment )

kubectl apply -f ./deployment.yaml

# deployment.yamlapiVersion: apps/v1kind: Deploymentmetadata: # 部署名字 name: test-k8sspec: replicas: 2 # 用来查找关联的 Pod,所有标签都匹配才行 selector: matchLabels: app: test-k8s # 定义 Pod 相关数据 template: # 下面内容其实就是前面pod.yaml中的内容 metadata: labels: app: test-k8s spec: # 定义容器,可以多个 containers: - name: test-k8s # 容器名字,生成容器后会跟一串随机字符串 image: ccr.ccs.tencentyun.com/k8s-tutorial/test-k8s:v1 # 镜像

Deployment 通过 label 关联 Pods:

部署应用演示

部署一个 nodejs web 应用,源码地址:Github

# 部署应用kubectl apply -f app.yaml# 查看 deploymentkubectl get deployment# 查看 podkubectl get pod -o wide# 查看 pod 详情kubectl describe pod pod-name# 查看 logkubectl logs pod-name# 进入 Pod 容器终端, -c container-name 可以指定进入哪个容器。kubectl exec -it pod-name -- bash # 进入后 exit 退出# 伸缩扩展副本kubectl scale deployment test-k8s --replicas=5# 把集群内端口映射到节点kubectl port-forward pod-name 8090:8080# 查看历史kubectl rollout history deployment test-k8s# 回到上个版本kubectl rollout undo deployment test-k8s# 回到指定版本kubectl rollout undo deployment test-k8s --to-revision=2# 删除部署kubectl delete deployment test-k8s

Pod 报错解决

如果运行 kubectl describe pod/pod-name 发现 Events 中有下面这个错误:

networkPlugin cni failed to set up pod "test-k8s-68bb74d654-mc6b9_default" network: open /run/flannel/subnet.env: no such file or directory

在每个节点创建文件 /run/flannel/subnet.env 写入以下内容即可解决:

FLANNEL_NETWORK=10.244.0.0/16FLANNEL_SUBNET=10.244.0.1/24FLANNEL_MTU=1450FLANNEL_IPMASQ=true

更多命令

# 查看全部kubectl get all# 重新部署kubectl rollout restart deployment test-k8s# 命令修改镜像,--record 表示把这个命令记录到操作历史中kubectl set image deployment test-k8s test-k8s=ccr.ccs.tencentyun.com/k8s-tutorial/test-k8s:v2-with-error --record# 暂停运行,暂停后,对 deployment 的修改不会立刻生效,恢复后才应用设置kubectl rollout pause deployment test-k8s# 恢复kubectl rollout resume deployment test-k8s# 输出到文件kubectl get deployment test-k8s -o yaml >> app2.yaml# 删除全部资源kubectl delete all --all

更多官网关于 Deployment 的介绍

将 Pod 指定到某个节点运行:nodeselector
限定 CPU、内存总量:文档

apiVersion: v1kind: Podmetadata: name: nginx labels: env: testspec: containers: - name: nginx image: nginx imagePullPolicy: IfNotPresent nodeSelector: disktype: ssd

工作负载分类

参考文档:https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/workloads/

Deployment
适合无状态应用,所有 Pod 等价,可替代。StatefulSet
有状态的应用,适合数据库这种类型。DaemonSet
在每个节点上跑一个 Pod,可以用来做节点监控、节点日志收集等。Job & CronJob
Job 用来表达的是一次性的任务,而 CronJob 会根据其时间规划反复运行。 现存问题

每次只能访问一个 Pod,没有负载均衡自动转发到不同 Pod。访问还需要端口转发。Pod 重创后 IP 变了,名字也变了。

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