Kubernetes基础知识

1 Kubernetes简介

1.1 what && where && why?

1.1.1 what?

首先我们来回答第一个问题，什么是Kubernets?

答曰：它是一个为 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”，处于方便我们一般称它为k8s。k8s 这个缩写是因为 k 和 s 之间有八个字符的关系。 Google 在 2014 年开源了 Kubernetes 项目。

1.1.2 where?

第二个问题，什么情况下我们需要用到k8s？

答曰：当你的应用需要跑在很多机器上，每次增加机器、软件更新、版本回滚都会变得非常麻烦。这时候就需要k8s来管理这种百万千万台机器集群而不是每台机器单独手动配置。Kubernetes 可以为你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，那都是一个命令就搞定的事，不停机的灰度更新，确保高可用、高性能、高扩展。

1.1.3 why?

最后灵魂疑问，为什么选择k8s呢？

在超大集群的背景下，k8s具有以下非常动人的特性：

• 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
• 有一个完善的生态

1.2 k8s重要概念

1.2.1 k8s集群架构

k8s由主节点(master)和工作结点(worker)组成.

master node:

主节点，控制平台，不需要很高性能，不跑任务，通常一个就行了，也可以开多个主节点来提高集群可用度

worker node:

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

基础包含关系：

首先我们先来学习一下几个概念：

Node:Node是Pod真正运行的主机，可以物理机，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（比如docker或者rkt）、kubelet和kube-proxy服务。

Pod:在k8s中，最小的管理元素不是一个个独立的容器，而是Pod,Pod是最小的，管理，创建，计划的最小单元.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。

Pod 的context可以理解成多个linux命名空间的联合：

• PID 命名空间（同一个Pod中应用可以看到其它进程）
• 网络 命名空间（同一个Pod的中的应用对相同的IP地址和端口有权限）
• IPC 命名空间（同一个Pod中的应用可以通过VPC或者POSIX进行通信）
• UTS 命名空间（同一个Pod中的应用共享一个主机名称）

Node和Pod的关系：每个Node都包括以下状态信息

• 地址：包括hostname、外网IP和内网IP

• 条件（Condition）：包括OutOfDisk、Ready、MemoryPressure和DiskPressure

• 容量（Capacity）：Node上的可用资源，包括CPU、内存和Pod总数

• 基本信息（Info）：包括内核版本、容器引擎版本、OS类型等

  如果node 被删除，所拥有的Pod会自动分流到其他的Node，但是存在特殊的无法被分流的Pod

1.2.2 k8s组件

kube-apiserver API 服务器，公开了 Kubernetes API
etcd 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

基于Azure的K8s创建与连接

在进行下面操作之前首先你得注册Azure并获取订阅（可能需要抽点血，慎重哈🤣）

2.1 命令行操作

首先进入官网，打开命令行bash，输入下面的两行命令

location=eastus #声明地点是us东部
az group create --name K8s_test1 --location $location # 创建一个名为K8s_test的资源组，地点为第一行输入的额参数

创建完成后会输出资源组配置信息如下：

{
  "id": "/subscriptions/237369a6-9556-4d27-85cc-bf13e95e8244/resourceGroups/K8s_test1",
  "location": "eastus",
  "managedBy": null,
  "name": "K8s_test1",
  "properties": {
    "provisioningState": "Succeeded"
  },
  "tags": null,
  "type": "Microsoft.Resources/resourceGroups"
}

在接着我们需要在这个新建的资源组K8s_test1下创建k8s的一个集群，所以需要输入以下命令：

az aks create --resource-group K8s_test1 --name K8sCluster1 --node-count 1 --generate-ssh-keys --node-vm-size=Standard_B2s --disable-rbac

其中--resource-group后面的参数就是你想将集群放置的资源组的名称，也就是第一步创建的资源组名称，我这里是K8s_test1,而--name后的参数则是你想创建的这个集群的名字，这里我叫K8sCluster1，--node-count顾名思义就是集群中worker node的个数（至于master node是托管给Azure管的），--node-vm-size是worker node的参数，这里我们选择了最便宜的主机

创建过程看你配置，如果你很老实按上面的操作，这边的话应该5-7min就可以。

不出意外的话，控制台会输出你的ssh-keys生成地址目录和集群的相应信息大致如下：

SSH key files '/home/[用户名]/.ssh/id_rsa' and '/home/[用户名]/.ssh/id_rsa.pub' have been generated under ~/.ssh to allow SSH access to the VM. If using machines without permanent storage like Azure Cloud Shell without an attached file share, back up your keys to a safe location
{
  "aadProfile": null,
  "addonProfiles": null,
  "agentPoolProfiles": [
    {
      "availabilityZones": null,
      "count": 1,
      "creationData": null,
      "currentOrchestratorVersion": "1.23.12",
      "enableAutoScaling": false,
      "enableEncryptionAtHost": false,
      "enableFips": false,
      "enableNodePublicIp": false,
      "enableUltraSsd": false,
      "gpuInstanceProfile": null,
      "hostGroupId": null,
      "kubeletConfig": null,
      "kubeletDiskType": "OS",
      "linuxOsConfig": null,
      "maxCount": null,
      "maxPods": 110,
      "minCount": null,
      "mode": "System",
      "name": "nodepool1",
      "nodeImageVersion": "AKSUbuntu-1804gen2containerd-2022.11.02",
      "nodeLabels": null,
      "nodePublicIpPrefixId": null,
      "nodeTaints": null,
      "orchestratorVersion": "1.23.12",
      "osDiskSizeGb": 128,
      "osDiskType": "Managed",
      "osSku": "Ubuntu",
      "osType": "Linux",
      "podSubnetId": null,
      "powerState": {
        "code": "Running"
      },
      "provisioningState": "Succeeded",
      "proximityPlacementGroupId": null,
      "scaleDownMode": null,
      "scaleSetEvictionPolicy": null,
      "scaleSetPriority": null,
      "spotMaxPrice": null,
      "tags": null,
      "type": "VirtualMachineScaleSets",
      "upgradeSettings": {
        "maxSurge": null
      },
      "vmSize": "Standard_B2s",
      "vnetSubnetId": null,
      "workloadRuntime": null
    }
  ],
  "apiServerAccessProfile": null,
  "autoScalerProfile": null,
  "autoUpgradeProfile": null,
  "azurePortalFqdn": "k8scluster-k8stest1-237369-2a186e18.portal.hcp.eastus.azmk8s.io",
  "currentKubernetesVersion": "1.23.12",
  "disableLocalAccounts": false,
  "diskEncryptionSetId": null,
  "dnsPrefix": "K8sCluster-K8stest1-237369",
  "enablePodSecurityPolicy": null,
  "enableRbac": false,
  "extendedLocation": null,
  "fqdn": "k8scluster-k8stest1-237369-2a186e18.hcp.eastus.azmk8s.io",
  "fqdnSubdomain": null,
  "httpProxyConfig": null,
  "id": "",
  "identity": {
    "principalId": "56867ce4-6c0d-4952-8c3e-538a58895b32",
    "tenantId": "",
    "type": "SystemAssigned",
    "userAssignedIdentities": null
  },
  "identityProfile": {
    "kubeletidentity": {
      "clientId": "",
      "objectId": "",
      "resourceId": ""
    }
  },
  "kubernetesVersion": "1.23.12",
  "linuxProfile": {
    "adminUsername": "azureuser",
    "ssh": {
      "publicKeys": [
        {
          "keyData": ""
        }
      ]
    }
  },
  "location": "eastus",
  "maxAgentPools": 100,
  "name": "K8sCluster1",
  "networkProfile": {
    "dnsServiceIp": "",
    "dockerBridgeCidr": "",
    "ipFamilies": [
      "IPv4"
    ],
    "loadBalancerProfile": {
      "allocatedOutboundPorts": null,
      "effectiveOutboundIPs": [
        {
          "id": "",
          "resourceGroup": ""
        }
      ],
      "enableMultipleStandardLoadBalancers": null,
      "idleTimeoutInMinutes": null,
      "managedOutboundIPs": {
        "count": 1,
        "countIpv6": null
      },
      "outboundIPs": null,
      "outboundIpPrefixes": null
    },
    "loadBalancerSku": "Standard",
    "natGatewayProfile": null,
    "networkMode": null,
    "networkPlugin": "kubenet",
    "networkPolicy": null,
    "outboundType": "loadBalancer",
    "podCidr": "10.244.0.0/16",
    "podCidrs": [
      "10.244.0.0/16"
    ],
    "serviceCidr": "10.0.0.0/16",
    "serviceCidrs": [
      "10.0.0.0/16"
    ]
  },
  "nodeResourceGroup": "MC_K8s_test1_K8sCluster1_eastus",
  "oidcIssuerProfile": {
    "enabled": false,
    "issuerUrl": null
  },
  "podIdentityProfile": null,
  "powerState": {
    "code": "Running"
  },
  "privateFqdn": null,
  "privateLinkResources": null,
  "provisioningState": "Succeeded",
  "publicNetworkAccess": null,
  "resourceGroup": "K8s_test1",
  "securityProfile": {
    "azureKeyVaultKms": null,
    "defender": null
  },
  "servicePrincipalProfile": {
    "clientId": "msi",
    "secret": null
  },
  "sku": {
    "name": "Basic",
    "tier": "Free"
  },
  "storageProfile": {
    "blobCsiDriver": null,
    "diskCsiDriver": {
      "enabled": true
    },
    "fileCsiDriver": {
      "enabled": true
    },
    "snapshotController": {
      "enabled": true
    }
  },
  "systemData": null,
  "tags": null,
  "type": "Microsoft.ContainerService/ManagedClusters",
  "windowsProfile": null
}

下一步我们需要连接我们刚刚用命令行创建的K8s的这个集群，需要在命令行输入：

az aks get-credentials --resource-group=K8s_test1 --name=K8sCluster1

接着输入

kubectl get nodes

就可以看到自己部署的worker nodes的信息

2.2 UI界面操作

等待更新

参考资料

1、视频资源：

• 喜得Sid【K8s简介】

2、文档资料

• E文档【K8S简介】
• CSDN【K8s简介】