k8s详解

Kubernetes（简称 k8s）是一个开源的容器编排系统，用于自动化部署、扩展和管理容器化应用程序。本篇详解将介绍 k8s 的核心概念、架构和使用方法，帮助读者深入理解 k8s 并掌握其基本操作。

一、k8s 核心概念

1.1 容器
容器是一种轻量级、可移植的虚拟化技术，用于打包和运行应用程序。容器可以共享主机操作系统的内核，从而提高部署效率和资源利用率。常见的容器技术包括 Docker、Kubernetes Pod、LXC 等。
1.2 Namespace
Namespace 是 k8s 中的资源隔离单元，用于对 k8s 对象进行命名空间隔离。通过创建 Namespace，可以对同一集群中的不同应用程序进行资源隔离、权限控制和配置管理。
1.3 rootfs
rootfs 是 k8s 中的容器根文件系统，用于存储容器的文件系统和应用程序。rootfs 是读写可变的，可以实现容器的持久化存储和数据共享。

二、k8s 架构及服务

2.1 k8s 架构
k8s 的架构包括控制平面和数据平面。控制平面负责管理集群的状态和配置信息，包括 API Server、Scheduler、Controller 等组件。数据平面负责容器的运行和通信，包括 kubelet、kube-proxy、容器网络等组件。
2.2 Service
Service 是 k8s 中的服务抽象，用于暴露和访问集群内部的容器服务。Service 是一个逻辑名称，可以对应一个或多个容器，并且可以在集群中自动发现和路由。
2.2.1 Service 简介
Service 是 k8s 中最基本的服务抽象，用于将容器服务暴露给其他容器或外部客户端。Service 可以自动发现容器，并提供负载均衡、故障转移和高可用等功能。
2.2.2 Service 的创建
可以通过 kubectl 命令创建 Service，例如：

kubectl create service <service-name> --type=<type> --port=<port> --target-port=<target-port>  

其中，是 Service 的名称，是 Service 的类型，是容器监听的端口，是 Service 暴露的端口。
2.2.3 检测服务
可以通过 kubectl 命令检测 Service 的状态，例如：

kubectl get service <service-name>  

2.2.4 在运行的容器中远程执行命令
可以通过 kubectl 命令在运行的容器中远程执行命令，例如：

kubectl exec <container-name> -- <command>  

2.3 连接集群外部的服务
可以通过 k8s 的 Service 暴露集群内部的容器服务到集群外部，从而实现外部客户端对容器服务的访问。
2.3.1 介绍服务 endpoint
Service endpoint 是 Service 在集群外部的访问地址，可以用于连接集群内部的容器服务。
2.3.2 手动配置服务的 endpoint
可以通过 kubectl 命令手动配置服务的 endpoint，例如：

kubectl expose service <service-name> --type=<type> --port=<port> --target-port=<target-port>  

2.3.3 为外部服务创建别名
可以通过 kubectl 命令为外部服务创建别名，例如：

kubectl create serviceaccount <serviceaccount-name> --from-literal=<secret-name>=<secret-value>  

2.4 将服务暴露给外部客户端
可以通过 k8s 的 Loadbalance 将服务暴露给外部客户端，从而实现外部客户端对容器服务的负载均衡访问。
2.5 通过 Ingress 暴露服务
可以通过 Ingress 将服务暴露给外部客户端，从而实现外部客户端对容器服务的访问。

三、k8s卷

3.1 卷的类型
卷是 k8s 中的数据持久化和共享机制，用于将数据持久化到容器外部的存储系统中。卷的类型包括：

• EmptyDir 卷：用于存储临时数据。
• HostPath 卷：用于将宿主机上的文件系统挂载到容器中。
• Persistent 卷：用于将数据持久化到容器外部的存储系统中。
  3.2 通过卷在容器间共享数据
  可以通过卷在容器间共享数据，例如：

kubectl create persistentvolume <pv-name>  
kubectl create persistentvolumeclaim <pc-name> --request-storage=<size> --volume-name=<pv-name>  
kubectl apply -f <config-file>  

其中，是 PersistentVolume 的名称，是 PersistentVolumeClaim 的名称，是请求的存储空间大小，是容器的配置文件。
3.3 管理卷
可以通过 kubectl 命令管理卷，例如：

kubectl get pvc <pc-name>  
kubectl delete pvc <pc-name>  

其中，是 PersistentVolumeClaim 的名称。
3.4 使用卷的注意事项
在使用卷时，需要注意以下几点：

• 卷应该挂在同一宿主机上的容器中，否则可能会导致数据访问不了。
• 卷的容量应该大于或等于请求的存储空间大小，否则可能会导致容器无法启动。
• 卷的访问模式应该设置为 ReadWriteOnce，以确保数据的安全性。
• 卷的生命周期应该与容器的生命周期相同，以确保数据的持久化和共享。

四、k8s 存储类

4.1 存储类
存储类是 k8s 中的存储资源，用于为容器提供持久化存储空间。存储类包括：

• PersistentVolume：用于将数据持久化到容器外部的存储系统中。
• StorageClass：用于定义存储类的属性和特征。
• PersistentVolumeClaim：用于请求和分配存储空间。
  4.2 创建存储类
  可以通过 kubectl 命令创建存储类，例如：

kubectl create storageclass <sc-name> --provisioner=<provisioner-name> --parameters=<parameters>  

其中，是 StorageClass 的名称，是 Provisioner 的名称，是存储类的参数。
4.3 管理存储类
可以通过 kubectl 命令管理存储类，例如：

kubectl get storageclass <sc-name>  
kubectl delete storageclass <sc-name>  

其中，是 StorageClass 的名称。
4.4 使用存储类的注意事项
在使用存储类时，需要注意以下几点：

• 存储类应该与宿主机的存储系统兼容，否则可能会导致数据无法访问。
• 存储类的参数应该根据实际需求进行配置，以确保数据的安全性和可靠性。
• 存储类应该与 PersistentVolume 和 PersistentVolumeClaim 配合使用，以确保数据的持久化和共享。

五、k8s 网络

5.1 网络概述
k8s 中的网络是指容器之间的通信机制，用于实现容器间的数据传输和共享。k8s 支持多种网络模式，包括：

• Host 网络：将容器直接映射到宿主机上，容器间的通信通过宿主机实现。
• Container 网络：将容器映射到同一网络中，容器间的通信通过网络实现。
• Service 网络：将容器映射到 Service 上，容器间的通信通过 Service 实现。
  5.2 创建网络
  可以通过 kubectl 命令创建网络，例如：

kubectl create network <net-name>      

其中，是 Network 的名称。
5.3 管理网络
可以通过 kubectl 命令管理网络，例如：

kubectl get network <net-name>      
kubectl delete network <net-name>      

其中，是 Network 的名称。
5.4 使用网络的注意事项
在使用网络时，需要注意以下几点：

• 网络应该与容器的通信需求相匹配，例如，Host 网络适用于容器与宿主机之间的通信，Container 网络适用于容器间的通信。
• 网络的配置应该正确设置，例如，子网、路由、IP 等，以确保容器间的通信正常。
• 网络的安全性应该得到保障，例如，通过防火墙、入侵检测等措施，防止容器间的恶意攻击和数据泄露。