【Java】K8S太火了！花10分钟玩转它不香么？

Z时代
2024-01-10
分类：技术分享

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Kubernetes简介

Kubernetes（简称K8S，K和S之间有8个字母）是用于自动部署，扩展和管理容器化应用程序的开源系统。它将组成应用程序的容器组合成逻辑单元，以便于管理和服务发现。Kubernetes 源自Google 15 年生产环境的运维经验，同时凝聚了社区的最佳创意和实践。

Kubernetes具有如下特性：

服务发现与负载均衡：无需修改你的应用程序即可使用陌生的服务发现机制。

存储编排：自动挂载所选存储系统，包括本地存储。

Secret和配置管理：部署更新Secrets和应用程序的配置时不必重新构建容器镜像，且不必将软件堆栈配置中的秘密信息暴露出来。

批量执行：除了服务之外，Kubernetes还可以管理你的批处理和CI工作负载，在期望时替换掉失效的容器。

水平扩缩：使用一个简单的命令、一个UI或基于CPU使用情况自动对应用程序进行扩缩。

自动化上线和回滚：Kubernetes会分步骤地将针对应用或其配置的更改上线，同时监视应用程序运行状况以确保你不会同时终止所有实例。

自动装箱：根据资源需求和其他约束自动放置容器，同时避免影响可用性。

自我修复：重新启动失败的容器，在节点死亡时替换并重新调度容器，杀死不响应用户定义的健康检查的容器。

Minikube简介

Minikube是一种轻量级的Kubernetes实现，可在本地计算机上创建VM并部署仅包含一个节点的简单集群，Minikube可用于Linux、MacOS和Windows系统。Minikube CLI提供了用于引导集群工作的多种操作，包括启动、停止、查看状态和删除。

Kubernetes核心概念

Node

Kubernetes集群是指Kubernetes协调一个高可用计算机集群，每个计算机作为独立单元互相连接工作。

一个Kubernetes集群包含两种类型的资源：

Master：负责管理整个集群。协调集群中的所有活动，例如调度应用、维护应用的所需状态、应用扩容以及推出新的更新。

Node：用于托管正在运行的应用。可以是一个虚拟机或者物理机，它在Kubernetes集群中充当工作机器的角色，每个Node都有Kubelet，它管理Node而且是Node与Master通信的代理，Node还具有用于处理容器操作的工具，例如Docker或rkt。

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Deployment

Deployment负责创建和更新应用程序的实例。创建Deployment后，Kubernetes Master 将应用程序实例调度到集群中的各个节点上。如果托管实例的节点关闭或被删除，Deployment控制器会将该实例替换为群集中另一个节点上的实例。这提供了一种自我修复机制来解决机器故障维护问题。

可以使用Kubernetes命令行界面Kubectl创建和管理Deployment。Kubectl使用Kubernetes API与集群进行交互。

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Pod

Pod相当于逻辑主机的概念，负责托管应用实例。包括一个或多个应用程序容器（如 Docker），以及这些容器的一些共享资源（共享存储、网络、运行信息等）。

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Service

Service是一个抽象层，它定义了一组Pod的逻辑集，并为这些Pod支持外部流量暴露、负载平衡和服务发现。

尽管每个Pod 都有一个唯一的IP地址，但是如果没有Service，这些IP不会暴露在群集外部。Service允许您的应用程序接收流量。Service也可以用在ServiceSpec标记type的方式暴露，type类型如下：

ClusterIP（默认）：在集群的内部IP上公开Service。这种类型使得Service只能从集群内访问。

NodePort：使用NAT在集群中每个选定Node的相同端口上公开Service。使用<NodeIP>:<NodePort>从集群外部访问Service。是ClusterIP的超集。

LoadBalancer：在当前云中创建一个外部负载均衡器(如果支持的话)，并为Service分配一个固定的外部IP。是NodePort的超集。

ExternalName：通过返回带有该名称的CNAME记录，使用任意名称（由spec中的externalName指定）公开Service。不使用代理。

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Docker安装

安装yum-utils：

yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2

为yum源添加docker仓库位置：

yum-config-manager --add-repo https://download.docker.com/linux/centos/docker-ce.repo

安装Docker：

yum install docker-ce

启动Docker：

systemctl start docker

Minikube安装

首先我们需要下载Minikube的二进制安装包并安装：

curl -LO https://storage.googleapis.com/minikube/releases/latest/minikube-linux-amd64

sudo install minikube-linux-amd64 /usr/local/bin/minikube

然后使用如下命令启动Minikube：

minikube start

如果你使用的是root用户的话会无法启动并提示如下信息，那是因为Minikube不允许使用root权限启动，需要创建一个非root账号再启动；

* minikube v1.16.0 on Centos 7.6.1810 * Automatically selected the docker driver * The "docker" driver should not be used with root privileges. * If you are running minikube within a VM, consider using --driver=none: * https://minikube.sigs.k8s.io/docs/reference/drivers/none/

X Exiting due to DRV_AS_ROOT: The "docker" driver should not be used with root privileges.

这里创建了一个属于docker用户组的macro用户，并切换到该用户；

# 创建用户 useradd -u 1024 -g docker macro # 设置用户密码 passwd macro # 切换用户

su macro

再次使用minikube start命令启动Minikube，启动成功后会显示如下信息：

* To pull new external images, you may need to configure a proxy: https://minikube.sigs.k8s.io/docs/reference/networking/proxy/
* Preparing Kubernetes v1.20.0 on Docker 20.10.0 ...
- Generating certificates and keys ...
- Booting up control plane ...
- Configuring RBAC rules ...
* Verifying Kubernetes components...
* Enabled addons: default-storageclass, storage-provisioner
* kubectl not found. If you need it, try: 'minikube kubectl -- get pods -A'* Done! kubectl is now configured to use "minikube" cluster and "default" namespace by default

Kubernetes的使用

创建集群

查看Minikube的版本号：

minikube version

minikube version: v1.16.0

commit: 9f1e482427589ff8451c4723b6ba53bb9742fbb1

查看kubectl的版本号，第一次使用会直接安装kubectl：

minikube kubectl version

Client Version: version.Info{Major:"1", Minor:"20", GitVersion:"v1.20.0", GitCommit:"af46c47ce925f4c4ad5cc8d1fca46c7b77d13b38", GitTreeState:"clean", BuildDate:"2020-12-08T17:59:43Z", GoVersion:"go1.15.5", Compiler:"gc", Platform:"linux/amd64"}

Server Version: version.Info{Major:"1", Minor:"20", GitVersion:"v1.20.0", GitCommit:"af46c47ce925f4c4ad5cc8d1fca46c7b77d13b38", GitTreeState:"clean", BuildDate:"2020-12-08T17:51:19Z", GoVersion:"go1.15.5", Compiler:"gc", Platform:"linux/amd64"}

如果你想直接使用kubectl命令的话，可以将其复制到/bin目录下去：

# 查找kubectl命令的位置 find / -name kubectl # 找到之后复制到/bin目录下 cp /mydata/docker/volumes/minikube/_data/lib/minikube/binaries/v1.20.0/kubectl /bin/ # 直接使用kubectl命令

kubectl version

查看集群详细信息：

kubectl cluster-info

Kubernetes control plane is running at https://192.168.49.2:8443 KubeDNS is running at https://192.168.49.2:8443/api/v1/namespaces/kube-system/services/kube-dns:dns/proxy

To further debug and diagnose cluster problems, use 'kubectl cluster-info dump'.

查看集群中的所有Node，可以发现Minikube创建了一个单节点的简单集群：

kubectl get nodes

NAME STATUS ROLES AGE VERSION

minikube Ready control-plane,master 46m v1.20.0

部署应用

指定好应用镜像并创建一个Deployment，这里创建一个Nginx应用：

kubectl create deployment kubernetes-nginx --image=nginx:1.10

创建一个Deployment时K8S会产生如下操作：
- 选择一个合适的Node来部署这个应用；
- 将该应用部署到Node上；
- 当应用异常关闭或删除时重新部署应用。

查看所有Deployment：

kubectl get deployments

NAME READY UP-TO-DATE AVAILABLE AGE

kubernetes-nginx 1/1 1 1 21h

我们可以通过kubectl proxy命令创建一个代理，这样就可以通过暴露出来的接口直接访问K8S的API了，这里调用了查询K8S版本的接口；

[[email protected] root]$ kubectl proxy
Starting to serve on 127.0.0.1:8001
[[email protected] ~]# curl http://localhost:8001/version
{
"major": "1",
"minor": "20",
"gitVersion": "v1.20.0",
"gitCommit": "af46c47ce925f4c4ad5cc8d1fca46c7b77d13b38",
"gitTreeState": "clean",
"buildDate": "2020-12-08T17:51:19Z",
"goVersion": "go1.15.5",
"compiler": "gc",
"platform": "linux/amd64"}

查看应用

查看K8s中所有Pod的状态：

kubectl get pods

NAME READY STATUS RESTARTS AGE

kubernetes-nginx-78bcc44665-8fnnn 1/1 Running 1 21h

查看Pod的详细状态，包括IP地址、占用端口、使用镜像等信息；

kubectl describe pods

Name: kubernetes-nginx-78bcc44665-8fnnn Namespace: default Priority: 0 Node: minikube/192.168.49.2 Start Time: Tue, 05 Jan 2021 13:57:46 +0800 Labels: app=kubernetes-nginx pod-template-hash=78bcc44665 version=v1 Annotations: <none> Status: Running IP: 172.17.0.7 IPs: IP: 172.17.0.7 Controlled By: ReplicaSet/kubernetes-nginx-78bcc44665 Containers: nginx: Container ID: docker://31eb1277e507ec4cf8a27b66a9f4f30fb919d17f4cd914c09eb4cfe8322504b2 Image: nginx:1.10 Image ID: docker-pullable://[email protected]:6202beb06ea61f44179e02ca965e8e13b961d12640101fca213efbfd145d7575 Port: <none> Host Port: <none> State: Running Started: Wed, 06 Jan 2021 09:22:40 +0800 Last State: Terminated Reason: Completed Exit Code: 0 Started: Tue, 05 Jan 2021 14:24:55 +0800 Finished: Tue, 05 Jan 2021 17:32:48 +0800 Ready: True Restart Count: 1 Environment: <none> Mounts: /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount from default-token-dhr4b (ro) Conditions: Type Status Initialized True Ready True ContainersReady True PodScheduled True Volumes: default-token-dhr4b: Type: Secret (a volume populated by a Secret) SecretName: default-token-dhr4b Optional: false QoS Class: BestEffort Node-Selectors: <none> Tolerations: node.kubernetes.io/not-ready:NoExecute op=Exists for 300s node.kubernetes.io/unreachable:NoExecute op=Exists for 300s

Events: <none>

将Pod的名称设置为环境变量，方便之后使用$POD_NAME来应用Pod的名称：

export POD_NAME=kubernetes-nginx-78bcc44665-8fnnn

查看Pod打印的日志：

kubectl logs $POD_NAME

使用exec可以在Pod的容器中执行命令，这里使用env命令查看环境变量：

kubectl exec $POD_NAME -- env

PATH=/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin
HOSTNAME=kubernetes-nginx-78bcc44665-8fnnn
KUBERNETES_PORT_443_TCP_ADDR=10.96.0.1
KUBERNETES_SERVICE_HOST=10.96.0.1
KUBERNETES_SERVICE_PORT=443
KUBERNETES_SERVICE_PORT_HTTPS=443
KUBERNETES_PORT=tcp://10.96.0.1:443
KUBERNETES_PORT_443_TCP=tcp://10.96.0.1:443
KUBERNETES_PORT_443_TCP_PROTO=tcp
KUBERNETES_PORT_443_TCP_PORT=443
NGINX_VERSION=1.10.3-1~jessieHOME=/root

进入容器内部并执行bash命令，如果想退出容器可以使用exit命令：

kubectl exec -ti $POD_NAME -- bash

公开暴露应用

创建一个Service来暴露kubernetes-nginx这个Deployment：

kubectl expose deployment/kubernetes-nginx --type="NodePort" --port 80

查看K8S中所有Service的状态：

kubectl get services

NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE kubernetes ClusterIP 10.96.0.1 <none> 443/TCP 5h16m

kubernetes-nginx NodePort 10.105.177.114 <none> 80:31891/TCP 5s

查看Service的详情，通过NodePort属性可以得到暴露到外部的端口；

kubectl describe services/kubernetes-nginx

Name: kubernetes-nginx Namespace: default Labels: app=kubernetes-nginx Annotations: <none> Selector: app=kubernetes-nginx Type: NodePort IP Families: <none> IP: 10.106.227.54 IPs: 10.106.227.54 Port: <unset> 80/TCP TargetPort: 80/TCP NodePort: <unset> 30158/TCP Endpoints: 172.17.0.7:80 Session Affinity: None External Traffic Policy: Cluster

Events: <none>

通过CURL命令通过Minikube IP:NodePort IP可以访问Nginx服务，此时将打印Nginx主页信息；

curl $(minikube ip):30158

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Welcome to nginx!</title>
<style>
body {
width: 35em;
margin: 0 auto;
font-family: Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif;
}
</style>
</head>
<body>
<h1>Welcome to nginx!</h1>
<p>If you see this page, the nginx web server is successfully installed and
working. Further configuration is required.</p>
<p>For online documentation and support please refer to
<a href="http://nginx.org/">nginx.org</a>.<br/>
Commercial support is available at
<a href="http://nginx.com/">nginx.com</a>.</p>
<p><em>Thank you for using nginx.</em></p>
</body></html>

标签的使用

查看Deployment中所包含的Label；

kubectl describe deployment

Name: kubernetes-nginx Namespace: default CreationTimestamp: Tue, 05 Jan 2021 13:57:46 +0800 Labels: app=kubernetes-nginx Annotations: deployment.kubernetes.io/revision: 1 Selector: app=kubernetes-nginx Replicas: 1 desired | 1 updated | 1 total | 1 available | 0 unavailable StrategyType: RollingUpdate MinReadySeconds: 0

RollingUpdateStrategy: 25% max unavailable, 25% max surge

通过Label查询Pod：

kubectl get pods -l app=kubernetes-nginx

NAME READY STATUS RESTARTS AGE

kubernetes-nginx-78bcc44665-8fnnn 1/1 Running 1 21h

通过Label查询Service：

kubectl get services -l app=kubernetes-nginx

NAME               TYPE       CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGEkubernetes-nginx   NodePort   10.106.227.54   <none>        80:30158/TCP   4m44s

给Pod添加Label：

kubectl label pod $POD_NAME version=v1

查看Pod的详细信息，可以查看Label信息：

kubectl describe pods $POD_NAME

Name: kubernetes-nginx-78bcc44665-8fnnn Namespace: default Priority: 0 Node: minikube/192.168.49.2 Start Time: Tue, 05 Jan 2021 13:57:46 +0800 Labels: app=kubernetes-nginx pod-template-hash=78bcc44665

version=v1

通过Label查询Pod：

kubectl get pods -l version=v1

通过Label删除服务：

kubectl delete service -l app=kubernetes-nginx

NAME               TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGEkubernetes         ClusterIP   10.96.0.1       <none>        443/TCP        30h

可视化管理

查看Minikube内置插件，默认情况下Dashboard插件未启用：

minikube addons list

|-----------------------------|----------|--------------|
|         ADDON NAME          | PROFILE  |    STATUS    |
|-----------------------------|----------|--------------|
| dashboard                   | minikube | disabled     |
| default-storageclass        | minikube | enabled ✅   ||-----------------------------|----------|--------------|

启用Dashboard插件：

minikube addons enable dashboard

开启Dashboard，通过--url参数不会打开管理页面，并可以在控制台获得访问路径：

minikube dashboard --url

* Verifying dashboard health ... * Launching proxy ... * Verifying proxy health ...

http://127.0.0.1:44469/api/v1/namespaces/kubernetes-dashboard/services/http:kubernetes-dashboard:/proxy/

要想从外部访问Dashboard，需要从使用kubectl设置代理才行，--address设置为你的服务器地址；

kubectl proxy --port=44469 --address='192.168.5.94' --accept-hosts='^.*' &

从外部访问服务器需要开启防火墙端口；

# 切换到root用户
su -
# 开启端口
firewall-cmd --zone=public --add-port=44469/tcp --permanent
# 重启防火墙firewall-cmd --reload

通过如下地址即可访问Dashboard：

http://192.168.5.94:44469/api/v1/namespaces/kubernetes-dashboard/services/http:kubernetes-dashboard:/proxy/

查看K8S集群中的资源状态信息：

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通过yaml脚本创建K8S资源：

【Java】K8S太火了！花10分钟玩转它不香么？

查看K8S中所有Pod的状态信息，通过更多按钮可以查看容器日志和执行内部命令。

【Java】K8S太火了！花10分钟玩转它不香么？

总结

当我们的应用需要部署在多个物理机上时，传统的做法是一个个物理机器去部署。如果我们使用了K8S的话，就可以把这些物理机认为是一个集群，只需通过K8S把应用部署到集群即可，无需关心物理机的部署细节。同时K8S提供了水平扩容、自动装箱、自动修复等功能，大大减少了应用集群化部署的工作量。

参考资料

官方文档：https://kubernetes.io/zh/docs...

以上是【Java】K8S太火了！花10分钟玩转它不香么？的全部内容，来源链接： utcz.com/a/104111.html

【Java】K8S太火了！花10分钟玩转它不香么？

Kubernetes简介

Minikube简介

Kubernetes核心概念

Node

Deployment

Pod

Service

Docker安装

Minikube安装

Kubernetes的使用

创建集群

部署应用

查看应用

公开暴露应用

标签的使用

可视化管理

总结

参考资料

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