kubernetes Namespace Labels 详解

写在前面：如有问题，以你为准，

目前24年应届生，各位大佬轻喷，部分资料与图片来自网络

内容较长，页面右上角目录方便跳转

namespace 实现资源分组，label实现业务分组

Namespace

基础理论

最重要功能：资源分割，网络隔离（结合NNetworkPolicy）

  1. Namespace是kubernetes系统中一种非常重要的资源，它的主要作用是用来实现

多套系统的资源隔离或者多租户的资源隔离。

  1. 默认情况下，kubernetes集群中的所有Pod都是可以相互访问的。但是在实际中，可能不想让两个Pod之间进行互相的访问，那么此时就可以将两个Pod划分到不同的Namespace下。kubernetes通过将集群内部的资源分配到不同的Namespace中，可以形成逻辑上的“组”，以方便不同的组的资源进行隔离使用和管理。
  2. 可以通过kubernetes的授权机制，将不同的Namespace交给不同租户进行管理，这样就实现了多租户的资源隔离。此时还能结合kubernetes的资源配额机制，限定不同租户能占用的资源，例如CPU使用量、内存使用量等等，来实现租户可用资源的管理

如下图中，dev交给开发组部门进行管理，test交给测试组部门进行管理

不同部门之间无法直接通信，分隔资源

label是将pod进行分组和打标签

名称空间在实际开发中如何划分？

  1. ① 基于环境隔离，如：dev（开发）、test（测试）、prod（生产）等。
  2. ② 基于产品线隔离，如：前端、后端、中间件、大数据、Android、iOS、小程序等。
  3. ③ 基于团队隔离，如：企业发展事业部、技术工程事业部、云平台事业部等。

命名规则

  1. ① 不能带小数点（.）。
  2. ② 不能带下划线（_）。
  3. ③ 使用数字、小写字母或减号（-）组成的字符串

自带命名空间

kubernetes在集群启动之后，会默认创建几个namespace

default：所有未指定的Namespace的对象都会被分配在default命名空间。

kube-node-lease：集群节点之间的心跳维护，v1.13开始引入。

kube-public：此命名空间的资源可以被所有人访问（包括未认证用户）。

kube-system：所有由kubernetes系统创建的资源都处于这个命名空间。

实操

命令行实操

查看

namespace=ns

# 查看所有namespace

kubectl get namespace

kubectl get ns

# 指定查看ns

kubectl get ns default

# 指定命名空间的输出格式

kubectl get ns default -o wide/json/yaml

# 查看命名空间的详情

kubectl describe ns default

#Active命名空间正在使用中 Terminating正在删除命名空间

#ResourceQuota针对namespace做的资源限制

#LimitRange针对namespacel中的每个组件做的资源限制

创建 删除
kubectl create ns dev

kubectl delete ns dev

# 注可以通过删除 namespace 来删除隶属于该命名空间的所有pod

yaml 方式

apiVersion: v1
kind: Namespace
metadata:
  name: dev

kubectl create -f ns-dev.yaml

Label

理论

例子：前台和后台程序需要进行通信哪就要再同一个namespace下，这样就没办法进行逻辑上的分组来区分前台和后台，就要使用label来进行逻辑上的分组，同一个组的Pod使用同一个label进行区分

  1. Label是kubernetes的一个重要概念。它的作用就是在资源上添加标识，用来对它们进行区分和选择。
  2. Label的特点：
    1. 一个Label会以key/value键值对的形式附加到各种对象上，如Node、Pod、Service等。
    2. 一个资源对象可以定义任意数量的Label，同一个Label也可以被添加到任意数量的资源对象上去。
    3. Label通常在资源对象定义时确定，当然也可以在对象创建后动态的添加或删除。
  3. 可以通过Label实现资源的多纬度分组，以便灵活、方便地进行资源分配、调度、配置和部署等管理工作

重点：namespace 实现资源分组，label实现业务分组

label也用于实现Pod调度，污点和容忍

Pod控制器与现有和未来Pod之间连接

Service 与现有和未来Pod之间连接

一些常用的Label标签示例如下：

  1. 版本标签：“version”:”release”,”version”:”stable”
  2. 环境标签：“environment”:”dev”,“environment”:”test”,“environment”:”pro”
  3. 架构标签：“tier”:”frontend”,”tier”:”backend”

标签语法

  1. 标签是一组键值对（key/value），标签的 key 有两个部分：可选的前缀和标签名，通过 / 分隔。
  2. 标签前缀：
    1. 标签前缀部分是可选的。
    2. 如果指定，必须是一个 DNS 的子域名，如：k8s.eip.work 。
    3. 不能多余 253 个字符。
    4. 使用 / 和标签名分隔。

如果省略标签前缀，则标签的 key 就被认为是专属于用户的。Kubernetes 的系统组件

（如：kube-scheduler、kube-controller-manager、kube-apiserver、kubectl

或其他第三方组件）向可以的 Kubernetes 对象添加标签的时候，必须指定一个前缀。

kubernetes.io/ 和 k8s.io/ 这两个前缀是 Kubernetes 核心组件预留的

  1. 标签名：
    1. 标签名部分是必须的。
    2. 不能多余 63 个字符。
    3. 必须由字母、数字开始和结尾。
    4. 可以包含字母、数字、减号（-）、下划线（_）、小数点（.）
  2.  标签的 value ：
    1. 不能多于 63 个字符。
    2. 可以为空字符串。
    3. 如果不为空，则必须由字母、数字开始和结尾。
    4. 如果不为空，可以包含字母、数字、减号（-）、下划线（_）、小数点（.）。

Label Selector

  1. 通常来讲，会有多个 Kubernetes 对象包含相同的标签。通过使用标签选择器（label selector），用户/客户端可以选择一组对象。标签选择器是 Kubernetes 中最主要的分类和筛选手段。
  2. Kubernetes 的 api-server 支持两种形式的标签选择器，equality-based 基于等式的 和 set-based 基于集合的 。标签选择器可以包含多个条件，并使用逗号进行分隔，此时只要满足所有条件的 Kubernetes对象才会被选中。
  3. 基于等式的标签选择器，可以使用三种操作符 = 、== 、!=。前两个操作符含义是一样的，都代表相等；后一个操作符代表不相等。

标签定义完毕之后，还要考虑到标签的选择，这就要用到Label Selector，即：

    1. Label用于给某个资源对象定义标识。
    2. Label Selector用于查询和筛选拥有某些标签的资源对象

当前有两种Label Selector：

  1. 基于等式的Label Selector。
    1. name=slave：选择所有包含Label中的key=“name”并且value=“slave”的对象。
    2. env!=production：选择所有包含Label中的key=“env”并且value!=“production”的对象。
  2. 基于集合的Label Selector。
    1. name in (master,slave)：选择所有包含Label中的key=“name”并且value=“master”或value=“slave”的对象。
    2. name not in (master,slave)：选择所有包含Label中的key=“name”并且value!=“master”和value!=“slave”的对象。
  3. 标签的选择条件可以使用多个，此时将多个Label Selector进行组合，使用逗号（,）进行分隔即可。
    1. name=salve,env!=production。
    2. name not in (master,slave),env!=production

注解 annotations

注解（annotation） 可以用来向 Kubernetes 对象的 meta.annotations 字段添加任意的信息。Kubernetes 的客户端或者自动化工具可以存取这些信息以实现自定义的逻辑

label 实操

命令行

创建与查看
[root@master k8s]# kubectl get pod -n snj-test --show-labels

NAME             READY   STATUS    RESTARTS   AGE   LABELS

snj-nginx-test   1/1     Running   0          47s   <none>

[root@master k8s]# kubectl label pod -n snj-test snj-nginx-test  version=1.0

pod/snj-nginx-test labeled

[root@master k8s]# kubectl get pod -n snj-test --show-labels

NAME             READY   STATUS    RESTARTS   AGE    LABELS

snj-nginx-test   1/1     Running   0          4m6s   version=1.0
更新与删除

更新关键字段：--overwrite

删除：key-

[root@master k8s]# kubectl label pod -n snj-test snj-nginx-test  version=2.0

error: 'version' already has a value (1.0), and --overwrite is false

[root@master k8s]# kubectl label pod -n snj-test snj-nginx-test  version=2.0 --overwrite

pod/snj-nginx-test labeled

[root@master k8s]# kubectl get pod -n snj-test --show-labels

NAME             READY   STATUS    RESTARTS   AGE     LABELS

snj-nginx-test   1/1     Running   0          5m16s   version=2.0



[root@master k8s]# kubectl label pod -n snj-test snj-nginx-test version-

pod/snj-nginx-test unlabeled

[root@master k8s]# kubectl get pod -n snj-test --show-labels

NAME             READY   STATUS    RESTARTS   AGE     LABELS

snj-nginx-test   1/1     Running   0          8m33s   <none>

yaml

apiVersion: v1

kind: Pod

metadata:

  name: nginx-pod

  labels: # 标签

    app: nginx

    environment: prod

spec:

  containers:

  - name: nginx

    image: nginx

label selector 实操

命令行

key=标签

value=标签值

# 选择了标签名为 `environment` 且 标签值为 `production` 的Kubernetes对象

kubectl get pods -l environment=production,tier=frontend



# 选择了标签名为 `tier` 且标签值不等于 `frontend` 的对象，以及不包含标签 `tier` 的对象

kubectl get pods -l tier != frontend



# 选择所有包含 `partition` 标签的对象

kubectl get pods -l partition



# 选择所有不包含 `partition` 标签的对象

kubectl get pods -l !partition

基于集合标签选择器，可以根据标签名的一组值进行筛选。支持的操作符有三种：

in、notin、exists

# 选择所有的包含 `environment` 标签且值为 `production` 或 `qa` 的对象

kubectl get pods -l environment in (production, qa)



# 选择所有的 `tier` 标签不为 `frontend` 和 `backend`的对象，或不含 `tier` 标签的对象

kubectl get pods -l tier notin (frontend, backend)



# 选择包含 `partition` 标签（不检查标签值）且 `environment` 不是 `qa` 的对象

kubectl get pods -l partition,environment notin (qa)

yaml

  1. 示例：Job、Deployment、ReplicaSet 和 DaemonSet 同时支持基于等式的选择方式和基于集合的选择方式。

具体的可以看pod和pod 控制器解析笔记

apiVersion: apps/v1

kind: Deployment

metadata:

  name:  nginx

  namespace: default

  labels:

    app:  nginx

spec:

  selector:

    matchLabels:

    # matchLabels 是一个 {key,value} 组成的 map。

    # map 中的一个 {key,value} 条目相当于 matchExpressions 中的一个元素，

    # 其 key 为 map 的 key，operator 为 In， values 数组则只包含 value 一个元素。

    # matchExpression 等价于基于集合的选择方式

      # 支持的 operator 有 In、NotIn、Exists 和 DoesNotExist。

      # 当 operator 为 In 或 NotIn 时，values 数组不能为空。

      # 所有的选择条件都以 AND 的形式合并计算，即所有的条件都满足才可以算是匹配

      app: nginx

    matchExpressions:

      - {key: tier, operator: In, values: [cache]}

      - {key: environment, operator: NotIn, values: [dev]}

  replicas: 1

  template:

    metadata:

      labels:

        app:  nginx

    spec:

      containers:

      - name:  nginx

        image:  nginx:latest

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