Kubernetes 声明式语言 YAML

什么是 YAML

YAML（YAML Ain’t Markup Language）是一种可读的数据序列化语言，通常用于配置文件、数据序列化和交换格式。YAML 的设计目标是易读易写，并且能够映射到动态语言中的数据结构

YA加粗样式ML 是 JSON 的超集，支持整数、浮点数、布尔、字符串、数组和对象等数据类型。也就是说，任何合法的 JSON 文档也都是 YAML 文档

和 JSON 比起来，YAML 的语法更简单，形式也更清晰紧凑，比如：

使用空白与缩进表示层次（有点类似 Python），可以不使用花括号和方括号。
可以使用 # 书写注释，比起 JSON 是很大的改进。
对象（字典）的格式与 JSON 基本相同，但 Key 不需要使用双引号。
数组（列表）是使用 - 开头的清单形式（有点类似 MarkDown）。
表示对象的 : 和表示数组的 - 后面都必须要有空格。
可以使用 — 在一个文件里分隔多个 YAML 对象。

示例1

该 YAML 对象，声明了 1 个 Master 节点，3 个 Worker 节点

# YAML对象(字典)
Kubernetes:
  master: 1
  worker: 3

示例2

Kubernetes，组合数组和对象的yaml

Kubernetes:
  master:
    - apiserver: running
    - etcd: running
  node:
    - kubelet: running
    - kube-proxy: down
    - container-runtime: [docker, containerd, cri-o]

在这里插入图片描述

什么是 API 对象

使用 kubectl api-resources 来查看当前 Kubernetes 版本支持的所有对象：

kubectl api-resources

在这里插入图片描述
在输出的“NAME”一栏，就是对象的名字，比如 ConfigMap、Pod、Service 等等，第二栏“SHORTNAMES”则是这种资源的简写，在我们使用 kubectl 命令的时候很有用，可以少敲几次键盘，比如 Pod 可以简写成 po，Service 可以简写成 svc。

在使用 kubectl 命令的时候，你还可以加上一个参数 --v=9，它会显示出详细的命令执行过程，清楚地看到发出的 HTTP 请求，比如：

kubectl get pod --v=9

在这里插入图片描述
从截图里可以看到，kubectl 客户端等价于调用了 curl，向 8443 端口发送了 HTTP GET 请求，URL 是 /api/v1/namespaces/default/pods。

目前的 Kubernetes 1.23 版本有 50 多种 API 对象，全面地描述了集群的节点、应用、配置、服务、账号等等信息，apiserver 会把它们都存储在数据库 etcd 里，然后 kubelet、scheduler、controller-manager 等组件通过 apiserver 来操作它们，就在 API 对象这个抽象层次实现了对整个集群的管理。

如何描述 API 对象

用 YAML 语言，使用“声明式”在 Kubernetes 里描述并创建 API 对象改造之前运行 Nginx 的命令：

kubectl run ngx --image=nginx:alpine

把它改写成“声明式”的 YAML，说清楚我们想要的 Nginx 应用是个什么样子，也就是“目标状态”，让 Kubernetes 自己去决定如何拉取镜像运行：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: ngx-pod
  labels:
    env: test
    owner: lfgb
    
spec:
  containers:
    - image: nginx:alpine
      name: ngx
      ports:
        - containerPort: 80

API 对象采用标准的 HTTP 协议，为了方便理解，我们可以借鉴一下 HTTP 的报文格式，把 API 对象的描述分成“header”和“body”两部分。

API 对象header

header”包含的是 API 对象的基本信息，有三个字段：apiVersion、kind、metadata。

apiVersion 表示操作这种资源的 API 版本号，由于 Kubernetes 的迭代速度很快，不同的版本创建的对象会有差异，为了区分这些版本就需要使用 apiVersion 这个字段，比如 v1、v1alpha1、v1beta1 等等。
kind 表示资源对象的类型，这个应该很好理解，比如 Pod、Node、Job、Service 等等。
metadata 这个字段顾名思义，表示的是资源的一些“元信息”，也就是用来标记对象，方便 Kubernetes 管理的一些信息。

在这个 YAML 示例里就有两个“元信息”，一个是 name，给 Pod 起了个名字叫 ngx-pod，另一个是 labels，给 Pod“贴”上了一些便于查找的标签，分别是 env 和 owner。

apiVersion、kind、metadata 都被 kubectl 用于生成 HTTP 请求发给 apiserver，你可以用 --v=9 参数在请求的 URL 里看到它们，比如：

https://192.168.49.2:8443/api/v1/namespaces/default/pods/ngx-pod

和 HTTP 协议一样，“header”里的 apiVersion、kind、metadata 这三个字段是任何对象都必须有的。

API 对象body

“body”部分则会与对象特定相关，每种对象会有不同的规格定义，在 YAML 里就表现为 spec 字段（即 specification），表示我们对对象的“期望状态”（desired status）。

这个 Pod里，它的 spec 里就是一个 containers 数组，里面的每个元素又是一个对象，指定了名字、镜像、端口等信息：

spec:
  containers:
  - image: nginx:alpine
    name: ngx
    ports:
    - containerPort: 80

把这些字段综合起来，我们就能够看出，这份 YAML 文档完整地描述了一个类型是 Pod 的 API 对象，要求使用 v1 版本的 API 接口去管理，其他更具体的名称、标签、状态等细节都记录在了 metadata 和 spec 字段等里。

API 生成、删除pod

使用 kubectl apply、kubectl delete，再加上参数 -f，你就可以使用这个 YAML 文件，创建或者删除对象了：

kubectl apply -f ngx-pod.yml
kubectl delete -f ngx-pod.yml

在这里插入图片描述
Kubernetes 收到这份“声明式”的数据，再根据 HTTP 请求里的 POST/DELETE 等方法，就会自动操作这个资源对象，至于对象在哪个节点上、怎么创建、怎么删除完全根据内置功能处理。

如何编写 YAML

官方参考文档
API 对象的所有字段都可以在里面找到。不过官方文档内容太多太细，查阅起来有些费劲，下面有几个简单实用的小技巧。

kubectl api-resources 命令

它会显示出资源对象相应的 API 版本和类型，
比如 Pod 的版本是“v1”，
Ingress 的版本是“networking.k8s.io/v1”。

kubectl explain

kubectl explain 相当于是 Kubernetes 自带的 API 文档，会给出对象字段的详细说明，这样我们就不必去网上查找了。比如想要看 Pod 里的字段该怎么写，就可以这样：

kubectl explain pod
kubectl explain pod.metadata
kubectl explain pod.spec
kubectl explain pod.spec.containers

在这里插入图片描述

文档样板

可以让 kubectl 为我们“代劳”，生成一份“文档样板”，免去我们打字和对齐格式的工作。

kubectl 的两个特殊参数 –dry-run=client 和 -o yaml，前者是空运行，后者是生成 YAML 格式，结合起来使用就会让 kubectl 不会有实际的创建动作，而只生成 YAML 文件。

例如，想要生成一个 Pod 的 YAML 样板示例，可以在 kubectl run 后面加上这两个参数：

kubectl run ngx --image=nginx:alpine --dry-run=client -o yaml

可以将变量 $out 扩展为其包含的值，而不是作为一个整体。可以使用 ${out} 语法来执行这个操作，像这样：

export out="--dry-run=client -o yaml"
kubectl run ngx --image=nginx:alpine $out

屏幕输出的 YAML 文件内容：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  creationTimestamp: null
  labels:
    run: ngx
  name: ngx
spec:
  containers:
  - image: nginx:alpine
    name: ngx
    resources: {}
  dnsPolicy: ClusterFirst
  restartPolicy: Always
status: {}

apiVersion: 指定 Kubernetes API 的版本，这里使用的是 v1 版本。
kind: 指定资源的类型，这里是一个 Pod。
metadata: 包含有关 Pod 的元数据，例如名称和标签。
creationTimestamp: Pod 的创建时间戳。由于这个 Pod 还没有被创建，因此值为 null。
labels: 包含一个标签，名称为 run，值为 ngx。
name: 指定 Pod 的名称，这里是 ngx。
spec: 包含有关 Pod 规范的信息，例如容器配置和资源限制。
containers: 指定要在 Pod 中运行的容器列表。
image: 指定容器要使用的镜像，这里是 nginx:alpine。
name: 指定容器的名称，这里也是 ngx。
resources: 指定容器的资源限制。在这个示例中，没有定义任何资源限制。
dnsPolicy: 指定 Pod 的 DNS 解析策略，这里是 ClusterFirst，表示使用集群中的 DNS 服务进行解析。
restartPolicy: 指定 Pod 终止后的重启策略，这里是 Always，表示总是重启 Pod。
status: 包含有关 Pod 状态的信息。在这个示例中，没有提供任何状态信息，因为 Pod 还没有被创建。

或者生成到指定文件：

kubectl run ngx --image=ngx:alpine $out > demo.yml

在这里插入图片描述

然后查阅对象的说明文档，添加或者删除字段来定制这个 YAML 了。

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