学习k8s的介绍（一）

一、kubernetes及Docker相关介绍

1、kubernetes是什么

1-1、简称为k8s或kube，是一个可移植、可扩展的开源平台，用于管理容器化的工作负载和服务，可促进声明式配置和自动化。
声明式配置语法： kubectl create/apply/delete -f xxxx.yaml/json

  • create：创建资源时，如果不存在该资源则创建，存在则创建失败
  • apply：创建资源时，如果不存在该资源则创建，存在则进行更新

1-2、k8s是谷歌推出的业界最受欢迎的容器编排工具之一，由谷歌开源。它提供了广泛的功能，包括自动化部署、自动伸缩、负载均衡、自愈性和强大的配置管理。生态系统庞大，拥有大量的插件和工具，适用于复杂的容器应用场景。

自动化部署： 将容器应用程序部署到容器运行时环境中，无需手动干预。
伸缩性： 根据需求扩展或收缩容器实例，以适应流量和负载的变化。
负载均衡： 在多个容器实例之间分配流量，以确保高可用性和性能。
自愈性： 检测和自动处理容器故障，以确保应用程序的稳定性。
配置管理： 管理容器的配置，包括环境变量、密钥和证书等。

常见的容器编排器有：

  • Docker Swarm：是Docker的官方容器编排工具，它专注于简化容器集群的管理，适用于小型和中型应用程序。
  • Apache Mesos：是一个通用的集群管理器，可以用于管理容器、虚拟机和其他工作负载。适用于大型分布式系统。

1-3、应用部署的升级过程

  • 传统部署时代：各机构是在物理服务器上运行应用程序，由于无法限制物理服务器运行的应用程序资源使用，因此会导致资源分配问题。如：某应用出现占用大部分资源时，而导致其他应用程序的性能下降。若每个应用程序独立一台物理服务器，可能会导致资源利用率不高，维护成本高的情况。
  • 虚拟化部署时代：传统部署问题无法解决，因此虚拟化技术被引入。虚拟化技术允许在单个物理服务器的CPU上运行多台虚拟机（VM）。虚拟化能使应用程序在不同的VM之间被隔离，且能提供一定程度的安全性。虚拟化技术更好的利用了物理服务器的资源；并且可轻松添加或更新应用程序，具有更高的可伸缩性，以及降低了硬件成本等好处。
  • 容器部署时代：容器类似于VM，但是更宽松的隔离特性，使容器之间可以共享操作系统（OS）。容器比起VM被认为更轻量级的。每个容器都具有自己的文件系统、CPU、内存、进程空间等。由于它们与基础架构分离，因此可以跨云和OS发型版本进行移植。
    在这里插入图片描述

容器的一些优点：
敏捷应用程序的创建和部署：与使用 VM 镜像相比，提高了容器镜像创建的简便性和效率。
持续开发、集成和部署：通过快速简单的回滚（由于镜像不可变性）， 提供可靠且频繁的容器镜像构建和部署。
关注开发与运维的分离：在构建、发布时创建应用程序容器镜像，而不是在部署时， 从而将应用程序与基础架构分离。
可观察性：不仅可以显示 OS 级别的信息和指标，还可以显示应用程序的运行状况和其他指标信号。
跨开发、测试和生产的环境一致性：在笔记本计算机上也可以和在云中运行一样的应用程序。
跨云和操作系统发行版本的可移植性：可在Ubuntu、RHEL、CoreOS、本地、 Google Kubernetes Engine 和其他任何地方运行。
以应用程序为中心的管理：提高抽象级别，从在虚拟硬件上运行 OS 到使用逻辑资源在 OS 上运行应用程序。
松散耦合、分布式、弹性、解放的微服务：应用程序被分解成较小的独立部分， 并且可以动态部署和管理 - 而不是在一台大型单机上整体运行。
资源隔离：可预测的应用程序性能。
资源利用：高效率和高密度。

2、什么是Docker

2-1、Docker是一种开源的容器化技术，可以将应用程序及其依赖打包到一个可移植的容器中。然后发布到任何流行的Linux、Windows或虚拟机中。容器是完全使用沙箱机制隔离，相互之前不会有任何接口。

2-2、Docker几个核心概念

  • 容器（Container）：是Docker的基本部署单元；是一个轻量级的、独立的运行时环境，包含应用程序及其依赖。
  • 镜像（Image）:是用于创建容器的模板；它是不可变的，它包含了一个完整的文件系统，其中包括应用程序运行所需的文件、依赖和配置信息。通过Docker镜像可创建多个相同的容器实例。
  • 镜像仓库（Image Register）：是用于存储和分发镜像的地方。常用的公共镜像仓库有官方的、社区共享的。还可以搭建是有的镜像仓库，用于存放自己的镜像。
  • Dockerfile：是一种文件，用于定义Docker镜像的构建过程。它包含了一些列的指令，用于指定基础镜像、安装软件、拷贝文件、配置环境等。通过Dockerfile可以自动化地构建镜像，确保镜像的一致性和可重复性。

2-3、Docker运行容器

  • 第一步：从镜像仓库中将相应的镜像下载下来。
  • 第二步：当镜像下载完成后，可通过docker images来查看本地镜像，在显示的列表中选中想要的镜像。
  • 第三步：当选中需要的镜像，通过docker run来运行这个镜像得到想要的容器，可以运行多次得到多个容器，一个镜像相当于一个模版，一个容器相当于一个具体的运行实例。因此镜像就具有了一次构建、到处运行的特点。

2-4、Docker与虚拟机区别与联系

  • 传统虚拟机：是虚拟出一套硬件后，在其上运行一套完整的操作系统，在该系统上再运行所需应用进程。
  • Docker：Docker容器内的应用程序直接运行于宿主的内核，容器没有自己的内核，也没有进行硬件虚拟化，因此要比传统的虚拟机更为轻便、快捷。
    在这里插入图片描述2-5、docker常用命令
  • 构建镜像：docker build -t ImageName:TagName dir。
# 选项：
  -t - 提到镜像的标签。
  ImageName - 这是您要为镜像指定的名称。
  TagName - 这是您要为镜像指定的标签。
  dir - Dockerfile所在的目录，“.”表示当前目录。
# 示例
docker build -t demo-boot:1.0.0 -f Dockerfile .
  • 查看镜像：docker images
  • 删除镜像：docker rmi 镜像ID
  • 列出容器：docker ps [options]
   option	               作用   
    -a, --all	           显示全部容器（默认只显示运行中的容器）   
    -f, --filter filter   根据提供的 filter 过滤输出   
    -n, --last int	       列出最近创建的 n 个容器（默认-1，代表全部）
    -l, --latest	       显示最近创建的容器（包括所有状态的容器）
    -s, --size 	       显示总的文件大小   
    --no-trunc	           显示完整的镜像 ID   
    -q, --quiet 	       静默模式，只显示容器 ID
  • 删除容器：docker rm 容器ID
  • 运行容器：docker run [OPTIONS] IMAGE [COMMAND] [ARG…]。
option	                 作用
-d		                 守护进程，后台运行该容器
-v						 目录映射，容器目录挂载到宿主机目录，格式： <host目录>:<容器目录>
-p		                 指定端口映射，格式：主机(宿主)端口:容器端口
--name “nginx-lb”        容器名字

  • 运行示例：docker run -d -p 8001:80 --name demo-boot demo-boot:1.0.0
      镜像：demo-boot:1.0.0（demo-boot镜像名，1.0.0版本号）
      8001:80：将容器的 80 端口映射到主机的8001端口
      容器名字： demo-boot（docker ps -a 可以看到创建后的运行容器名）

  • 进入镜像： sudo docker exec -it 容器ID /bin/bash

  • 查看容器IP：docker inspect <container_id> | grep IPAddress | cut -d ‘"’ -f 4

2-6、Docker的那些端口含义

  • 程序端口：即应用程序的端口，也跟容器端口是同一个端口。启动容器后，本机或同网络其他容器可通过【容器IP + 程序端口】访问该容器的服务。外网访问需要映射主机端口。
  • 容器端口：也称为内部端口，它是指Docker容器内部暴露出来供其他进程连接访问的端口号。通常情况下，在Dockerfile文件中会使用EXPOSE命令声明容器需要监听的端口。但实际端口由程序的端口决定。
  • 主机端口：也成为外部端口，它是指主机映射到容器内部的端口号。通常情况下，需要将Docker容器暴露出来的端口映射带主机上，以便外界可以访问该应用程序。
  • 访问示例
    （1）nginx程序端口为80，映射主机端口30001
            本机或同网络访问：curl 容器IP:80
            外部访问：curl 主机IP:30001 或 curl 域名:30001
    （2）redis程序端口为6379，映射主机端口为36379
            访问方式同上
    在这里插入图片描述

3、k8s和docker的区别与联系

3-1、k8s是一种开源的容器集群管理系统，而docker是一种开源的应用容器引擎。

3-2、k8s是一套自动化部署工具，可以管理docker容器是容器编排层面的；docker是容器化技术，是容器层面的。 所以说Docker解决了应用程序的容器化问题，而k8s则负责容器容器的自动化管理和编排。这两者相辅相成。

3-3、k8s+docker+Jenkins自动化部署，如下图（引用掘金平台的图片）

在这里插入图片描述

4、什么是容器、容器引擎、容器编排

4-1、容器：是一个视图隔离、资源可限制、独立文件系统的进程集合。所谓“视图隔离”就是能够看到部分进程以及具有独立的主机名等；控制资源使用率则是可以对于内存大小以及CPU使用个数等进行限制。容器就是一个进程集合，他将系统的其他资源隔离开来，具有自己的独立资源视图。

4-2、容器引擎：是一种虚拟化技术，利用操作系统内核来实现对应用程序的隔离和打包，使得应用程序可以在不同的环境中运行，而不需要修改代码。

4-3、容器编排：是指自动化容器应用的部署、管理、扩展和联网的一些列管控操作、能够控制和自动化许多任务、包括调度和部署容器、在容器之间分配资源、扩缩容器应用规模、在主机不可用或资源不足时将容器从一台主机迁移到其他主机、负载均衡以及监视容器和主机运行状况等。

5、k8s中service的各端口含义

注：参考nginx-svc.yaml配置，如下

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-svc ## svc名称，对应 kubectl get svc的name
  namespace: ns-test ## 命名空间，没有可以删除，默认是default
spec:
  selector:
    app: nginx ## 关联容器标签
  ports:
  - port: 8000 ## 集群间接口：集群内部服务之间访问service的入口
    targetPort: 80 ## 程序端口：容器内部端口号
    nodePort: 30001 ## nodeport映射为30001端口，便于外部主机访问
  type: NodePort ## svc类型为nodeport

5-1、nodePort

  • nodePort提供了集群外部客户端访问service的端口，即nodeIP:nodePort提供了外部流量访问k8s集群中service的入口。比如外部用户要访问k8s集群中的Web应用，那么可以配置对应service的type=NodePort，nodePort=30001.其他用户就可以通过浏览器http://node:30001访问到该web服务。

5-2、port

  • port是暴露在cluster ip上的端口，port提供了集群内部客户端访问service的入口，即clusterIP:port。集群内其他容器可通过8000端口访问web服务。

5-3、targetPort

  • targetPort是pod上的端口，从port/nodePort上来的数据，经过kube-proxy流入到后端pod的targetPort上，最后进入容器。targetPort与制作容器时暴露的端口一致，如官方的nginx暴露80端口。

5-4、containerPort

  • containerPort是在pod控制器中定义的、pod中的容器需要暴露的端口，targetPort映射到containerPort。该端口只起到规范作用，哪怕不在yaml定义，也可以通过nodePort->targetPort的流向(外部)或者port->targetPort的流向(内部)进行访问。

5-5、总结

  • 总的来说，port和nodePort都是service的端口，前者暴露给k8s集群内部服务访问，后者暴露给k8s集群外部流量访问。从这两个端口到来的数据都需要经过反向代理kube-proxy，流入后端pod的targetPort上，最后到达pod内容器的containerPort。

  • 需要注意的，nodePort的使用只是实验性质，如果在生产环境上通过通过nginx等反向代理工具去管理nodePort绝对是灾难性的。更多是需要通过外部LoadBalancer或者ingress去做管理。

在这里插入图片描述

6、k8s的yaml主要配置说明

# Deployment.yaml的配置
apiVersion: apps/v1 		#指定api版本标签
kind: Deployment    		#定义资源的类型/角色，deployment为副本控制器，此处资源类型可以是Deployment、Ingress、Service等
metadata:      				#定义资源的元数据信息，比如资源的名称、namespace、标签等信息
  name: nginx-deployment  	#定义资源的名称，在同一个namespace空间中必须是唯一的
  labels:				  	#定义Deployment资源标签
    app: nginx    
spec:    	   				#定义deployment资源需要的参数属性，诸如是否在容器失败时重新启动容器的属性
  replicas: 3  				#定义副本数量
  selector:    				#定义标签选择器
    matchLabels:  			#定义匹配标签
      app: nginx 		 	#需与 .spec.template.metadata.labels 定义的标签保持一致
  template:       			#定义业务模板，如果有多个副本，所有副本的属性会按照模板的相关配置进行匹配
    metadata:
      labels:     			#定义Pod副本将使用的标签，需与 .spec.selector.matchLabels 定义的标签保持一致
        app: nginx
    spec:
      containers:           #定义容器属性
      - name: nginx         #定义一个容器名，一个 - name: 定义一个容器
        image: nginx:1.20   #定义容器使用的镜像以及版本
        ports:
        - containerPort: 80 #定义容器的对外的端口

# Service.yaml的配置
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:					#元数据
  name: string				#Service名称
  namespace: string			#命名空间，不指定时默认为default命名空间
  labels:					#自定义标签属性列表     
    - name: string		
spec:						#详细描述    
  selector: []				#这里选择器一定要选择容器的标签，也就是pod的标签
  type: string				#service的类型，指定service的访问方式，默认ClusterIP
  clusterIP: string			#虚拟服务IP地址，当type=ClusterIP时，如不指定系统会自动分配，也可手动指定。当type=loadBalancer，需要指定
  sessionAffinity: string	#是否支持session，可选值为ClietIP，默认值为空
							#ClientIP表示将同一个客户端(根据客户端IP地址决定)的访问请求都转发到同一个后端Pod
  ports:					#service需要暴露的端口列表    
  - name: string			#端口名称
    protocol: string		#端口协议，支持TCP或UDP，默认TCP
     port: int				#服务监听的端口号
     targetPort: int		#需要转发到后端的端口号（要于containerPort对应）
     nodePort: int			#当type=NodePort时，指定映射到物理机的端口号
  status:					#当type=LoadBalancer时，设置外部负载均衡的地址，用于公有云环境    
    loadBalancer:			#外部负载均衡器    
      ingress:				#外部负载均衡器 
      ip: string			#外部负载均衡器的IP地址
      hostname: string		#外部负载均衡器的机主机

6-1、apiVersion: v1或apps/v1

  • apps是指所属组，v1是默认版本

6-2、kind:Pod、Deployment、Service、ReplicaSet、ReplicationController等

  • Pod：是k8s中最小资源管理组件，一个Pod相当于docker中的一个容器。
  • Deployment：是Pod的控制器，维持Pod的数量。部署容器一般就用它。即：kind:Deployment
  • Service：当Pod重新生成时，其容器IP等状态信息可能会变动，而Service会根据Pod的Label标签对这些状态信息进行监控和变更，保证上下游服务不受Pod的变动而影响。
  • ReplicaSet：目的是维护一组在任何时候都处于运行状态的 Pod 副本的稳定集合。 因此，它通常用来保证给定数量的、完全相同的Pod 的可用性。
  • ReplicationController： 确保在任何时候都有特定数量的 Pod 副本处于运行状态。 即：确保一个 Pod 或一组同类的Pod 总是可用的。(推荐使用配置 ReplicaSet 的 Deployment 来建立副本管理机制)。

6-3、 - name 或- port等，表明是一组集合中的一个实例配置

- port: 443
  targetPort: 8443
- port: 442
  targetPort: 8442

7、什么是Pod

  • Pod是 Kubernetes 集群中能够被创建和管理的最小部署单元,它是虚拟存在的。Pod 是一组容器的集合，并且部署在同一个Pod里面的容器是亲密性很强的一组容器，Pod 里面的容器，共享网络和存储空间。

  • Pod属于生命周期比较短暂的组件，比如，当Pod所在节点发生故障时，那么该节点上的Pod会被调度到其他节点，但需要注意的是，被重新调度的Pod是一个全新的Pod，跟之前的Pod没有任何关系。

  • 每一个Pod都有一个特殊的被称为“根容器”的Pause容器。Pause容器对应镜像属于k8s平台的一部分，除了Pause容器，每个Pod还包含一个或多个紧密相关的用户业务容器。

  • 在这里插入图片描述

8、Pod与Docker创建容器对比

  • 创建容器使用docker，1个docker对应一个容器，一个容器对应1个进程，一个容器运行一个程序。一个docker也可以创建多个容器，但是不好管理，因为docker是单进程的。

  • Pod是多进程设计，可以运行多个应用程序（容器），一个Pod中可以有多个容器，一个容器中运行一个应用程序。

  • Pod创建容器的优点：① 两个应用之间进行交互更加方便；② 网络之间调用可以直接通过127.0.0.1，不需要通过ip调用；③ 两个应用之间需要频繁调用。
    在这里插入图片描述

9、Pod实现机制

9-1、共享网络

        实现原理：创建Pod时，首先会在Pod中创建一个pause根容器，也成为info容器，然后创建其它业务容器，每创建一个业务容器，都会加入到根容器中，让所有的业务容器在同一个namespace下，只要在同一个namespace下那么所有容器共享ip、port。
在这里插入图片描述

9-2、共享存储

        Volume是容器中的一种存储方式，可以被认为是容器内的一个目录。Volume可以在容器内部被挂载并用于存储数据，包括应用程序的数据、配置文件、日志等。k8s支持多种类型的Volume，每种类型的用途和特点如下：
① EmptyDir：在容器中创建空目录，用于临时存储数据，当Pod被删除时，数据也会被删除。
② HostPath：使用节点上的文件系统作为Volume，在容器中挂载节点上的目录或文件，可以实现数据持久化存储。
③ ConfigMap：将配置文件作为Volume挂载到容器中，可以通过ConfigMap管理容器的配置信息
④ Secret：将敏感数据（如密码、证书等）作为Volume挂载到容器中，可以通过Secret管理容器的敏感数据
在这里插入图片描述

9-3、资源限制

        Pod在进行资源调度时，可以对调度的资源大小进行限制，例如：我们限制Pod调度是使用的资源大小为：2C4G(即：2核CPU、4G内存)，那么调度对应的node节点时，只会占用对应的资源，对于不满足资源的节点，将不会进行调度。
在这里插入图片描述

10、k8s常用命令

  • 10-1、查看命名空间：kubectl get ns [ns名称] [-o 格式参数]

    ns名称：不指定命名空间，表示查询所有。
    格式参数：wide默认、json、yaml。

  • 10-2、命令空间/创建/删除

    kubectl create/delete ns ns名称

  • 10-3、查看pod信息：kubectl get pod [-n 命名空间][-A等]

    -n 命名空间：指定命名空间，不指定就会使用默认空间。
    -A：表示查询所有命名空间的pod信息。

  • 10-4、创建、运行、删除pod

  # 运行pod
  # 模板：kubectl run 控制器名称 --image=镜像名称:版本 --port=端口 --namespace ns名称
  kubectl run mynginx --image=nginx:1.20 --port=80 --namespace ns_test
  # 创建pod
  kubectl apply/create -f pod-*.yaml
  # 删除pod
  kubectl delete -f pod-*.yaml
  • 10-5、去除点污点，设为可调度

kubectl taint nodes --all node-role.kubernetes.io/master-
注：node-role.kubernetes.io/master-：表示去除所有名为“node-role.kubernetes.io/master”的污点。

  • 10-6、设置污点，设为不可调度
    kubectl taint nodes master node-role.kubernetes.io/master=:NoSchedule
    污点可选参数：
            NoSchedule: 一定不能被调度
            PreferNoSchedule: 尽量不要调度
            NoExecute: 不仅不会调度, 还会驱逐Node上已有的Pod

  • 10-7、检查组件运行状态

# 1. 检查组件运行状态
kubectl get cs
----------------------------------------------------------------------------
NAME                 STATUS    MESSAGE             ERROR
scheduler            Healthy   ok  -- 调度服务  作用是将pod调度到node
controller-manager   Healthy   ok  -- 自动化修复服务  作用：Node宕机后自动修复
etcd-0               Healthy   {"health":"true"}  -- 服务注册与发现
----------------------------------------------------------------------------

# 2. 查看节点状态
kubectl get nodes

# 3. 使用Pod的ip+pod里面运行容器的端口
# 集群中的任意一个机器以及任意的应用都能通过Pod分配的ip来访问这个Pod
curl  192.168.26.6

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通常来说&#xff0c;C语言是结构化的程序设计语言&#xff0c;这里的结构包括顺序结构、选择结构、循环结构&#xff0c;C语言能够实现这三种结构&#xff0c;如果我们仔细分析&#xff0c;我们日常生活中所见的事情都可以拆分为这三种结构或者它们的组合。 下面我会仔细讲解我…
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代理模式 1、静态代理 2、动态代理 jdk自带动态代理 3、Cglib代理

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文章目录 代理模式1、静态代理2、动态代理jdk自带动态代理 3、Cglib代理 来和大家聊聊代理模式 代理模式 代理模式&#xff1a;即通过代理对象访问目标对象&#xff0c;实现目标对象的方法。这样做的好处是&#xff1a;可以在目标对象实现的基础上&#xff0c;增强额外的功能操…
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STM32 CUBEIDE Outline is disabled due to scalability mode

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项目场景&#xff1a; 问题描述 Outline is disabled due to scalability mode 看不到函数 解决方案&#xff1a;
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QT 项目中添加文件夹（分类文件）

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为了更方便的整理项目的文件&#xff0c;添加文件夹把文件进行分类。 1.首先在项目文件中创建新的文件夹 2.把需要归类的文件放入新建的文件中 3.右键然后选择add..... 4.运行此程序&#xff0c;会报错因为文件路径改变了&#xff0c;需要在.pro中修改路径 注意事项 文件夹内部…
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