Ops.CI/CD-K8S 学习笔记

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    阅读 21 分钟
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    📚Kubernetes（K8S）简介

    课程内容

    • 介绍下什么是 kubernetes，什么时候需要 kubernetes，以及它的组成架构。
    • 用 3 种不同的方式教大家如何安装 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 kubernetes 有一个全面的认识，能够轻松应对各种集群部署工作。

    Kubernetes (K8S) 是什么

    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”。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

    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
    • 有一个完善的生态
    学习课程前提
    熟悉 Docker 的基本使用，如果你还不了解 Docker，先看视频 Docker 快速上手
    熟悉 Linux 操作系统

    不同的应用部署方案

    image.png

    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 Kubernetes

    当你的应用只是跑在一台机器，直接一个 docker + docker-compose 就够了，方便轻松；
    当你的应用需要跑在 3，4 台机器上，你依旧可以每台机器单独配置运行环境 + 负载均衡器；
    当你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，再也不能好好的摸鱼了，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。“谈笑间，樯橹灰飞烟灭”，享受着一手掌控所有，年薪百万指日可待。

    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。

    Kubernetes 集群架构

    image.png

    master

    主节点，控制平台，不需要很高性能，不跑任务，通常一个就行了，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

    重要概念 Pod

    豆荚，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。

    image.png

    Kubernetes 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
    image.png

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

    💽安装 Kubernetes 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
    • 直接用云平台 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、存储等都给你配套好，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

    安装非常简单，支持各种平台，安装方法

    需要提前安装好 Docker
    # 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

    • 腾讯云 TKE（控制台搜索容器）
    • 登录阿里云控制台 - 产品搜索 Kubernetes

    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

    开始安装

    你也可以试下 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 master
hostnamectl set-hostname node1
hostnamectl set-hostname node2
    # 所有节点都修改 hosts
vim /etc/hosts
172.16.32.2 node1
172.16.32.6 node2
172.16.0.4 master
    # 所有节点关闭 SELinux
setenforce 0
sed -i --follow-symlinks 's/SELINUX=enforcing/SELINUX=disabled/g' /etc/sysconfig/selinux
    w 所有节点确保防火墙关闭
    systemctl stop firewalld
    systemctl disable firewalld

    添加安装源（所有节点）

    # 添加 k8s 安装源
cat <<EOF > kubernetes.repo
[kubernetes]
name=Kubernetes
baseurl=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64
enabled=1
gpgcheck=0
repo_gpgcheck=0
gpgkey=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/yum-key.gpg https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/rpm-package-key.gpg
EOF
mv 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-1.22.4 kubectl-1.22.4 kubeadm-1.22.4 docker-ce

    注意，据学员反馈，1.24 以上的版本会报错，跟教程有差异，所以建议大家指定版本号安装，版本号确保跟老师的一样

    启动 kubelet、docker，并设置开机启动（所有节点）

    systemctl enable kubelet
systemctl start kubelet
systemctl enable docker
systemctl 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 <<EOF > daemon.json
{
  "exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"],
  "registry-mirrors": ["https://ud6340vz.mirror.aliyuncs.com"]
}
EOF
mv daemon.json /etc/docker/

# 重启生效
systemctl daemon-reload
systemctl restart docker

    用 kubeadm 初始化集群（仅在主节点跑），

    # 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
# 如果你其他节点需要访问集群，需要从主节点复制这个文件过去其他节点
mkdir -p $HOME/.kube
cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
chown $(id -u):$(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）

    kubeadm join 172.16.32.10:6443 --token xxx --discovery-token-ca-cert-hash xxx

    安装网络插件，否则 node 是 NotReady 状态（主节点跑）

    # 很有可能国内网络访问不到这个资源，你可以网上找找国内的源安装 flannel
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）

    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
    • 直接用云平台 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、存储等都给你配套好，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。
    本文档课件需配套 视频 一起学习

    minikube

    安装非常简单，支持各种平台，安装方法

    需要提前安装好 Docker
    # 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

    • 腾讯云 TKE（控制台搜索容器）
    • 登录阿里云控制台 - 产品搜索 Kubernetes

    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

    开始安装

    你也可以试下 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 master
hostnamectl set-hostname node1
hostnamectl set-hostname node2
    # 所有节点都修改 hosts
vim /etc/hosts
172.16.32.2 node1
172.16.32.6 node2
172.16.0.4 master
    # 所有节点关闭 SELinux
setenforce 0
sed -i --follow-symlinks 's/SELINUX=enforcing/SELINUX=disabled/g' /etc/sysconfig/selinux
    所有节点确保防火墙关闭
    systemctl stop firewalld
    systemctl disable firewalld

    添加安装源（所有节点）

    # 添加 k8s 安装源
cat <<EOF > kubernetes.repo
[kubernetes]
name=Kubernetes
baseurl=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64
enabled=1
gpgcheck=0
repo_gpgcheck=0
gpgkey=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/yum-key.gpg https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/rpm-package-key.gpg
EOF
mv 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-1.22.4 kubectl-1.22.4 kubeadm-1.22.4 docker-ce

    注意，据学员反馈，1.24 以上的版本会报错，跟教程有差异，所以建议大家指定版本号安装，版本号确保跟老师的一样

    启动 kubelet、docker，并设置开机启动（所有节点）

    systemctl enable kubelet
systemctl start kubelet
systemctl enable docker
systemctl 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 <<EOF > daemon.json
{
  "exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"],
  "registry-mirrors": ["https://ud6340vz.mirror.aliyuncs.com"]
}
EOF
mv daemon.json /etc/docker/

# 重启生效
systemctl daemon-reload
systemctl restart docker

    用 kubeadm 初始化集群（仅在主节点跑），

    # 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
# 如果你其他节点需要访问集群，需要从主节点复制这个文件过去其他节点
mkdir -p $HOME/.kube
cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
chown $(id -u):$(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）

    kubeadm join 172.16.32.10:6443 --token xxx --discovery-token-ca-cert-hash xxx

    安装网络插件，否则 node 是 NotReady 状态（主节点跑）

    # 很有可能国内网络访问不到这个资源，你可以网上找找国内的源安装 flannel
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）
    image.png

    🏭部署应用到集群中

    部署应用 YAML 文件

    直接命令运行

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

    Pod
    apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: test-pod
spec:
  # 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
    apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  # 部署名字
  name: test-k8s
spec:
  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:
    metadata:
      labels:
        app: test-k8s
    spec:
      # 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 通过 label 关联起来 Pods

    image.png

    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 deployment
kubectl get deployment
# 查看 pod
kubectl get pod -o wide
# 查看 pod 详情
kubectl describe pod pod-name
# 查看 log
kubectl 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
# 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

    如果你运行 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，配置后等待一会就好了

    FLANNEL_NETWORK=10.244.0.0/16
FLANNEL_SUBNET=10.244.0.1/24
FLANNEL_MTU=1450
FLANNEL_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: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx
  labels:
    env: test
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx
    imagePullPolicy: IfNotPresent
  nodeSelector:
    disktype: ssd

    工作负载分类

    • 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。

    文档

    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

    下节我们讲解如何解决。

    🎭Service

    特性

    • Service 通过 label 关联对应的 Pod
    • Servcie 生命周期不跟 Pod 绑定，不会因为 Pod 重创改变 IP
    • 提供了负载均衡功能，自动转发流量到不同 Pod
    • 可对集群外部提供访问端口
    • 集群内部可通过服务名字访问
      image.png

    创建 Service

    创建 一个 Service，通过标签test-k8s跟对应的 Pod 关联上
    service.yaml

    apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: test-k8s
spec:
  selector:
    app: test-k8s
  type: ClusterIP
  ports:
    - port: 8080        # 本 Service 的端口
      targetPort: 8080  # 容器端口

    应用配置 kubectl apply -f service.yaml
    查看服务 kubectl get svc
    image.png
    查看服务详情 kubectl describe svc test-k8s，可以发现 Endpoints 是各个 Pod 的 IP，也就是他会把流量转发到这些节点。
    image.png
    服务的默认类型是ClusterIP，只能在集群内部访问，我们可以进入到 Pod 里面访问：
    kubectl exec -it pod-name -- bash
    curl http://test-k8s:8080

    如果要在集群外部访问，可以通过端口转发实现（只适合临时测试用）：
    kubectl port-forward service/test-k8s 8888:8080

    如果你用 minikube，也可以这样minikube service test-k8s

    对外暴露服务

    上面我们是通过端口转发的方式可以在外面访问到集群里的服务，如果想要直接把集群服务暴露出来，我们可以使用NodePort 和 Loadbalancer 类型的 Service

    apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: test-k8s
spec:
  selector:
    app: test-k8s
  # 默认 ClusterIP 集群内可访问，NodePort 节点可访问，LoadBalancer 负载均衡模式（需要负载均衡器才可用）
  type: NodePort
  ports:
    - port: 8080        # 本 Service 的端口
      targetPort: 8080  # 容器端口
      nodePort: 31000   # 节点端口，范围固定 30000 ~ 32767

    应用配置 kubectl apply -f service.yaml
    在节点上，我们可以 curl http://localhost:31000/hello/easydoc 访问到应用
    并且是有负载均衡的，网页的信息可以看到被转发到了不同的 Pod

    hello easydoc 

IP lo172.17.0.8, hostname: test-k8s-68bb74d654-962lh
    如果你是用 minikube，因为是模拟集群，你的电脑并不是节点，节点是 minikube 模拟出来的，所以你并不能直接在电脑上访问到服务

    Loadbalancer 也可以对外提供服务，这需要一个负载均衡器的支持，因为它需要生成一个新的 IP 对外服务，否则状态就一直是 pendding，这个很少用了，后面我们会讲更高端的 Ingress 来代替它。

    多端口

    多端口时必须配置 name， 文档

    apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: test-k8s
spec:
  selector:
    app: test-k8s
  type: NodePort
  ports:
    - port: 8080        # 本 Service 的端口
      name: test-k8s    # 必须配置
      targetPort: 8080  # 容器端口
      nodePort: 31000   # 节点端口，范围固定 30000 ~ 32767
    - port: 8090
      name: test-other
      targetPort: 8090
      nodePort: 32000

    总结

    ClusterIP

    默认的，仅在集群内可用

    NodePort

    暴露端口到节点，提供了集群外部访问的入口
    端口范围固定 30000 ~ 32767

    LoadBalancer

    需要负载均衡器（通常都需要云服务商提供，裸机可以安装 METALLB 测试）
    会额外生成一个 IP 对外服务
    K8S 支持的负载均衡器：负载均衡器

    Headless

    适合数据库
    clusterIp 设置为 None 就变成 Headless 了，不会再分配 IP，后面会再讲到具体用法
    官网文档

    🥙StatefulSet

    什么是 StatefulSet

    StatefulSet 是用来管理有状态的应用，例如数据库。
    前面我们部署的应用，都是不需要存储数据，不需要记住状态的，可以随意扩充副本，每个副本都是一样的，可替代的。
    而像数据库、Redis 这类有状态的，则不能随意扩充副本。
    StatefulSet 会固定每个 Pod 的名字

    部署 StatefulSet 类型的 Mongodb

    apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: mongodb
spec:
  serviceName: mongodb
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: mongodb
  template:
    metadata:
      labels:
        app: mongodb
    spec:
      containers:
        - name: mongo
          image: mongo:4.4
          # IfNotPresent 仅本地没有镜像时才远程拉，Always 永远都是从远程拉，Never 永远只用本地镜像，本地没有则报错
          imagePullPolicy: IfNotPresent
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: mongodb
spec:
  selector:
    app: mongodb
  type: ClusterIP
  # HeadLess
  clusterIP: None
  ports:
    - port: 27017
      targetPort: 27017

    kubectl apply -f mongo.yaml

    StatefulSet 特性

    • Service 的 CLUSTER-IP 是空的，Pod 名字也是固定的。
    • Pod 创建和销毁是有序的，创建是顺序的，销毁是逆序的。
    • Pod 重建不会改变名字，除了IP，所以不要用IP直连
      image.png

    Endpoints 会多一个 hostname
    image.png

    访问时，如果直接使用 Service 名字连接，会随机转发请求
    要连接指定 Pod，可以这样pod-name.service-name
    运行一个临时 Pod 连接数据测试下
    kubectl run mongodb-client --rm --tty -i --restart='Never' --image docker.io/bitnami/mongodb:4.4.10-debian-10-r20 --command -- bash

    Web 应用连接 Mongodb

    在集群内部，我们可以通过服务名字访问到不同的服务
    指定连接第一个：mongodb-0.mongodb
    image.png
    image.png

    问题

    pod 重建后，数据库的内容丢失了
    下节，我们讲解如何解决这个问题。

    🍤数据持久化

    介绍

    kubernetes 集群不会为你处理数据的存储，我们可以为数据库挂载一个磁盘来确保数据的安全。
    你可以选择云存储、本地磁盘、NFS。

    • 本地磁盘：可以挂载某个节点上的目录，但是这需要限定 pod 在这个节点上运行
    • 云存储：不限定节点，不受集群影响，安全稳定；需要云服务商提供，裸机集群是没有的。
    • NFS：不限定节点，不受集群影响

    hostPath 挂载示例

    把节点上的一个目录挂载到 Pod，但是已经不推荐使用了，文档
    配置方式简单，需要手动指定 Pod 跑在某个固定的节点。
    仅供单节点测试使用；不适用于多节点集群。
    minikube 提供了 hostPath 存储，文档

    apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: mongodb
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: mongodb
  serviceName: mongodb
  template:
    metadata:
      labels:
        app: mongodb
    spec:
      containers:
        - name: mongo
          image: mongo:4.4
          # IfNotPresent 仅本地没有镜像时才远程拉，Always 永远都是从远程拉，Never 永远只用本地镜像，本地没有则报错
          imagePullPolicy: IfNotPresent
          volumeMounts:
            - mountPath: /data/db # 容器里面的挂载路径
              name: mongo-data    # 卷名字，必须跟下面定义的名字一致
      volumes:
        - name: mongo-data              # 卷名字
          hostPath:
            path: /data/mongo-data      # 节点上的路径
            type: DirectoryOrCreate     # 指向一个目录，不存在时自动创建

    更高级的抽象

    image.png

    Storage Class (SC)

    将存储卷划分为不同的种类，例如：SSD，普通磁盘，本地磁盘，按需使用。文档

    apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: slow
provisioner: kubernetes.io/aws-ebs
parameters:
  type: io1
  iopsPerGB: "10"
  fsType: ext4

    Persistent Volume (PV)

    描述卷的具体信息，例如磁盘大小，访问模式。文档，类型，Local 示例

    apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: mongodata
spec:
  capacity:
    storage: 2Gi
  volumeMode: Filesystem  # Filesystem（文件系统） Block（块）
  accessModes:
    - ReadWriteOnce       # 卷可以被一个节点以读写方式挂载
  persistentVolumeReclaimPolicy: Delete
  storageClassName: local-storage
  local:
    path: /root/data
  nodeAffinity:
    required:
      # 通过 hostname 限定在某个节点创建存储卷
      nodeSelectorTerms:
        - matchExpressions:
            - key: kubernetes.io/hostname
              operator: In
              values:
                - node2

    Persistent Volume Claim (PVC)

    对存储需求的一个申明，可以理解为一个申请单，系统根据这个申请单去找一个合适的 PV
    还可以根据 PVC 自动创建 PV。

    apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: mongodata
spec:
  accessModes: ["ReadWriteOnce"]
  storageClassName: "local-storage"
  resources:
    requests:
      storage: 2Gi

    为什么要这么多层抽象

    • 更好的分工，运维人员负责提供好存储，开发人员不需要关注磁盘细节，只需要写一个申请单。
    • 方便云服务商提供不同类型的，配置细节不需要开发者关注，只需要一个申请单。
    • 动态创建，开发人员写好申请单后，供应商可以根据需求自动创建所需存储卷。

    腾讯云示例

    image.png

    本地磁盘示例

    不支持动态创建，需要提前创建好

    apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: mongodb
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: mongodb
  template:
    metadata:
      labels:
        app: mongodb
    spec:
      containers:
        image: mongo:5.0
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        name: mongo
        volumeMounts:
          - mountPath: /data/db
            name: mongo-data
      volumes:
        - name: mongo-data
          persistentVolumeClaim:
             claimName: mongodata
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: mongodb
spec:
  clusterIP: None
  ports:
  - port: 27017
    protocol: TCP
    targetPort: 27017
  selector:
    app: mongodb
  type: ClusterIP
---
apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: local-storage
provisioner: kubernetes.io/no-provisioner
volumeBindingMode: WaitForFirstConsumer
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: mongodata
spec:
  capacity:
    storage: 2Gi
  volumeMode: Filesystem  # Filesystem（文件系统） Block（块）
  accessModes:
    - ReadWriteOnce       # 卷可以被一个节点以读写方式挂载
  persistentVolumeReclaimPolicy: Delete
  storageClassName: local-storage
  local:
    path: /root/data
  nodeAffinity:
    required:
      # 通过 hostname 限定在某个节点创建存储卷
      nodeSelectorTerms:
        - matchExpressions:
            - key: kubernetes.io/hostname
              operator: In
              values:
                - node2
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: mongodata
spec:
  accessModes: ["ReadWriteOnce"]
  storageClassName: "local-storage"
  resources:
    requests:
      storage: 2Gi

    问题

    当前数据库的连接地址是写死在代码里的，另外还有数据库的密码需要配置。
    下节，我们讲解如何解决。

    📑ConfigMap & Secret

    ConfigMap

    数据库连接地址，这种可能根据部署环境变化的，我们不应该写死在代码里。
    Kubernetes 为我们提供了 ConfigMap，可以方便的配置一些变量。文档

    configmap.yaml

    apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: mongo-config
data:
  mongoHost: mongodb-0.mongodb
    # 应用
kubectl apply -f configmap.yaml
# 查看
kubectl get configmap mongo-config -o yaml

    image.png

    Secret

    一些重要数据，例如密码、TOKEN，我们可以放到 secret 中。文档，配置证书

    注意，数据要进行 Base64 编码。Base64 工具

    secret.yaml

    apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  name: mongo-secret
# Opaque 用户定义的任意数据，更多类型介绍 https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/configuration/secret/#secret-types
type: Opaque
data:
  # 数据要 base64。https://tools.fun/base64.html
  mongo-username: bW9uZ291c2Vy
  mongo-password: bW9uZ29wYXNz
    # 应用
kubectl apply -f secret.yaml
# 查看
kubectl get secret mongo-secret -o yaml

    image.png

    使用方法

    作为环境变量使用
    apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: mongodb
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: mongodb
  template:
    metadata:
      labels:
        app: mongodb
    spec:
      containers:
        - name: mongo
          image: mongo:4.4
          # IfNotPresent 仅本地没有镜像时才远程拉，Always 永远都是从远程拉，Never 永远只用本地镜像，本地没有则报错
          imagePullPolicy: IfNotPresent
          env:
          - name: MONGO_INITDB_ROOT_USERNAME
            valueFrom:
              secretKeyRef:
                name: mongo-secret
                key: mongo-username
          - name: MONGO_INITDB_ROOT_PASSWORD
            valueFrom:
              secretKeyRef:
                name: mongo-secret
                key: mongo-password
          # Secret 的所有数据定义为容器的环境变量，Secret 中的键名称为 Pod 中的环境变量名称
          # envFrom:
          # - secretRef:
          #     name: mongo-secret
    挂载为文件（更适合证书文件）

    挂载后，会在容器中对应路径生成文件，一个 key 一个文件，内容就是 value，文档

    apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: mypod
spec:
  containers:
  - name: mypod
    image: redis
    volumeMounts:
    - name: foo
      mountPath: "/etc/foo"
      readOnly: true
  volumes:
  - name: foo
    secret:
      secretName: mysecret

    🍓Helm & 命名空间

    介绍

    Helm类似 npm，pip，docker hub, 可以理解为是一个软件库，可以方便快速的为我们的集群安装一些第三方软件。
    使用 Helm 我们可以非常方便的就搭建出来 MongoDB / MySQL 副本集群，YAML 文件别人都给我们写好了，直接使用。官网，应用中心

    安装 Helm

    安装 文档
    curl https://raw.githubusercontent.com/helm/helm/main/scripts/get-helm-3 | bash

    安装 MongoDB 示例

    # 安装
helm repo add bitnami https://charts.bitnami.com/bitnami
helm install my-mongo bitnami/mongodb

# 指定密码和架构
helm install my-mongo bitnami/mongodb --set architecture="replicaset",auth.rootPassword="mongopass"

# 删除
helm ls
heml delete my-mongo

# 查看密码
kubectl get secret my-mongo-mongodb -o json
kubectl get secret my-mongo-mongodb -o yaml > secret.yaml

# 临时运行一个包含 mongo client 的 debian 系统
kubectl run mongodb-client --rm --tty -i --restart='Never' --image docker.io/bitnami/mongodb:4.4.10-debian-10-r20 --command -- bash

# 进去 mongodb
mongo --host "my-mongo-mongodb" -u root -p mongopass

# 也可以转发集群里的端口到宿主机访问 mongodb
kubectl port-forward svc/my-mongo-mongodb 27017:27018

    命名空间

    如果一个集群中部署了多个应用，所有应用都在一起，就不太好管理，也可以导致名字冲突等。
    我们可以使用 namespace 把应用划分到不同的命名空间，跟代码里的 namespace 是一个概念，只是为了划分空间。

    # 创建命名空间
kubectl create namespace testapp
# 部署应用到指定的命名空间
kubectl apply -f app.yml --namespace testapp
# 查询
kubectl get pod --namespace kube-system

    可以用 kubens 快速切换 namespace

    # 切换命名空间
kubens kube-system
# 回到上个命名空间
kubens -
# 切换集群
kubectx minikube

    image.png

    ✈️Ingress

    介绍

    Ingress 为外部访问集群提供了一个 统一 入口，避免了对外暴露集群端口；
    功能类似 Nginx，可以根据域名、路径把请求转发到不同的 Service。
    可以配置 https

    跟 LoadBalancer 有什么区别？
    LoadBalancer 需要对外暴露端口，不安全；
    无法根据域名、路径转发流量到不同 Service，多个 Service 则需要开多个 LoadBalancer；
    功能单一，无法配置 https
    image.png

    使用

    要使用 Ingress，需要一个负载均衡器 + Ingress Controller
    如果是裸机（bare metal) 搭建的集群，你需要自己安装一个负载均衡插件，可以安装 METALLB
    如果是云服务商，会自动给你配置，否则你的外部 IP 会是 “pending” 状态，无法使用。

    文档：Ingress
    Minikube 中部署 Ingress Controller：nginx
    Helm 安装： Nginx

    apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: simple-example
spec:
  ingressClassName: nginx
  rules:
  - host: tools.fun
    http:
      paths:
      - path: /easydoc
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: service1
            port:
              number: 4200
      - path: /svnbucket
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: service2
            port:
              number: 8080

    腾讯云配置 Ingress 演示

    image.png

    🎉其他补充

    kubernetes 可以管理大量的容器化应用，方便的进行伸缩扩展集群，随时回退版本。
    kubernetes 需要云厂商的支持才是完整的，好在当前各大云厂商都已经提供了 k8s 集群服务，生态很完善，非常方便。
    我们自己搭建的叫裸机，用来做测试、学习很好，可以把自己淘汰的电脑用起来搭建出一个集群玩玩。

    WEB 可视化管理集群

    如果你觉得命令行管理集群太麻烦，你可以用 Helm 快速搭建一个 kubernetes-dashboard，这样你就有了一个 WEB 界面，可以可视化的进行一些操作和管理。
    如果是 minikube 更加简单，一个命令minikube dashboard就好了。

    数据库更好的做法

    数据库这种有状态的应用，更好的做法是直接使用云厂商提供的数据库，运行会更加稳定，也有完善的数据备份。

    用脚本搭建集群

    Github 上有用户已经把裸机搭建需要做的工作写成了脚本，一个脚本就帮你初始化好集群工作：kainstall

    公网搭建 K8S 集群

    网友提供的：参考文档

    kubernetes
    本文系转载，阅读原文
    https://k8s.easydoc.net/
    seasonley
    607 声望693 粉丝

    一切皆数据

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