k8s学习笔记
该文章是我学习B站视频写的学习笔记
原视频在Kubernetes一小时轻松入门_哔哩哔哩_bilibili
目录
1. K8s简介
K8s即Kubernetes，是一个开源的容器编排平台，用于自动部署、扩展和管理容器化应用。
特点：
（1）具备容器编排的功能，通过配置文件定义应用程序的部署方式
（2）高可用：自动重建、删除功能
（3）可扩展性：自动根据需要扩展或缩减资源
K8s的主要功能
| 主要功能 | 详解 |
| 自我修复 | 在节点产生故障时，会保证预期的副本数量不会减少，会在产生故障的同时，停止健康 检查失败的容器并部署新的容器，保证上线服务不会中断 |
| 存储部署 | Kubernetes挂载外部存储系统，将这些存储作为集群资源的一部分来使用，增加存储使 用的灵活性 |
| 自动部署和回滚更新 | Kubernetes采用滚动更新策略更新应用，一次更新一个Pod，当更新过程中出现问题， Kubernetes会进行回滚更新，保证升级业务不受影响。 |
| 弹性伸缩 | Kubernetes可以使用命令或基于CPU使用情况，自动快速扩容和缩容应用程序，保证在 高峰期的高可用性和业务低档期回收资源，减少运行成本。 |
| 提供认证和授权 | 可以控制用户是否有权限使用API进行操作，精细化权限分配。 |
| 资源监控 | 工作节点中集成Advisor资源收集工具，可以快速实现对集群资源监控。 |
| 密匙和配置管理 | Kubernetes允许存储和管理敏感信息，例如密码，OAuth令牌和SSH密钥。您可以部署 和更新机密和应用程序配置，而无需重建容器映像，也不会在堆栈配置中暴露机密。 |
| 服务发现和负载均衡 | 为多个容器提供统一的访问入口（内部IP和一个DNS名称），并且将所有的容器进行负 载均衡，集群内应用可以通过DNS名称完成相互之间的访问。 |
2. K8s核心组件
（1）Node
集群中的一个节点，可以是物理机也可以是虚拟机
（2）Pod
Pod是Kubernetes 调度的最小可部署单位，一个 Pod 里通常包含一个或多个紧密相关的容器（同一个网络命名空间、共享卷等）。创建时自动分配IP地址（是一个集群内部IP，Pod之间可通过IP进行通信）。
Pod是在容器上加一层抽象，就可以将一个或多个容器组合在一起
一般来说一个Pod运行一个容器
注意：Pod不稳定，容易被销毁，销毁时需要重新创建，分配新IP。
（3）Service
将一组Pod组装成一个服务，Pod销毁时，Service的IP不变，所以不影响访问，Service会自动将请求转发到正常的Pod上，因此Service是对外暴露和稳定访问 Pod 的机制。
分为内部服务和外部服务；内部服务：不需要或不能暴露给外部的，只能集群内部访问，比如：MySQL服务、消息队列等；外部服务：需要暴露给外部的，比如：微服务的后端API接口，给用户提供的前端界面等。
外部服务类型：NodePort（对外指定端口，通过IP：端口形式访问服务）；Ingress（入口）：在集群外部与内部服务之间提供 HTTP/HTTPS 路由能力，通过完整域名访问。
（4）ConfigMap
ConfigMap是为了解决配置信息与应用程序耦合的问题，它可以将配置信息进行封装，可以在应用程序中读取和使用，以此将配置信息与应用程序的镜像分开，实现容器化应用程序的可移植性
ConfigMap避免配置变更带来的重新编译和部署问题
注意：ConfigMap中的配置信息是明文的，若要存储敏感信息如密码等可以采用Secret组件（使用的是Base64编码，而不是加密技术）
（5）Volume
可以将持久化存储的资源挂载到集群中的本地磁盘上，还可挂载到集群外部的远程存储上
（6）Deployment
可以定义和管理应用程序的副本数量以及更新策略，简化应用程序的部署和更新操作。可以理解为在Pod上加一层抽象，可以将一个或多个Pod组合在一起，这样就具有副本控制（定义和管理应用程序的副本数量，当有一个副本发生故障销毁时会自动创建新副本代替）、滚动更新（定义和管理应用程序的更新策略，逐渐将新版本替换掉旧版本，确保应用程序平滑升级）、自动扩缩容功能
（7）StatefulSet
可以定义和管理有状态的应用（如数据库）的副本数量，类似Deployment
注意：StatefulSet部署复杂，不是万能的
解决方法：有状态的应用可以选择在集群外单独部署
（8）Namespace
命名空间，Namespace 多用于实现多租户的资源隔离。Namespace 通过将集群内部的资源对象“分配”到不同的Namespace中，形成逻辑上分组的不同环境、项目、小组或用户组。
K8S 集群在启动后，会创建一个名为 default 的 Namespace，如果不特别指明 Namespace，创建的 Pod、RC、Service 都将被创建到 default 下。
当我们给每个租户创建一个 Namespace 来实现多租户的资源隔离时，还可以结合 K8S 的资源配额管理，限定不同租户能占用的资源，例如 CPU 使用量、内存使用量等。
3. Kubernetes架构
使用Master-Worker架构
通常一个k8s可能包括多个Node，Node间通过Service通信
Node组件
（1）kubelet kubelet 是 Master 在 Node 节点上的 Agent(代理)，与 Master 密切协作，管理本机运行容器的生命周期（监控工作节点的运行情况，将结果汇报给apiserver），负责 Pod 对应的容器的创建、启停（管理和维护）等任务，实现集群管理的基本功能。从apiservice接收新的或修改过的Pod规范，确保容器按 Pod 规范（PodSpec）运行。
（2）kube-proxy 在 Node 节点上实现 Pod 网络代理（每个Node启动一个网络代理），实现 Kubernetes Service 的通信，维护网络规则和负载均衡工作。
（3）容器运行时：如docker engine，负责拉取镜像、创建容器、启动或停止容器等工作。应用程序使用容器运行时来运行
Master组件
Master 是 K8S 的集群控制节点，每个 K8S 集群里需要有一个 Master 节点来负责整个集群的管理和控制，基本上 K8S 所有的控制命令都是发给它，它来负责具体的执行过程。Master 节点通常会占据一个独立的服务器。
解决问题：如何调度不同Pod到不同的Node上；如何监控节点的状态；如何删除和创建一个节点
（1）kube-apiserver 是集群的统一入口（所有请求首先经过它，再转发给对应组件进行处理），各组件协调者，以 HTTP Rest 提供接口服务（所有组件通过接口进行通信），所有对象资源的增、删、改、查和监听操作都交给 apiserver 处理后（确保只有经过认证和授权的用户才能访问集群中的资源）再提交给 Etcd 存储。
（2）kube-controller-manager 是 K8S 里所有资源对象的自动化控制中心，一个资源对应一个控制器，而 controller-manager 就是负责管理这些控制器的。
（3） kube-scheduler 监视新创建且未分配工作节点的Pod（监控节点的资源使用情况），并根据不同的需求将其分配到工作节点中。同时负责集群的资源调度、组件抽离。
（4）etcd 是一个分布式的，一致的 key-value 存储，主要用途是共享配置和服务发现，存储集群中所有对象的状态信息，比如 Pod、Service 等对象信息。不存储应用程序的数据。
（5）Cloud Controller Manager 云控制管理器，负责与云平台交互，提供一致的管理接口，使得用户可以在不同云平台中运行和管理应用程序
4. 使用Minikube搭建K8S环境
Minikube只能搭建只有一个节点的集群，适合开发、测试环境；一般来说，生产环境的集群需要多个节点，Minikube不适合生产环境
Minikube搭建和运行一个简版的k8s集群环境，kubectl（命令行工具）与集群交互
5. Kubernetes在线环境
在线环境的k8s不稳定，需要稳定的k8s建议使用自己本地部署的
6. kubectl常用命令
可以在Kubernetes kubectl 命令表 _ Kubernetes(K8S)中文文档_Kubernetes中文社区
kubectl 是 Kubernetes 的命令行工具，用于管理 Kubernetes 集群。
（1）集群信息
- 查看集群信息
kubectl cluster-info
- 查看节点状态
kubectl get nodes
- 查看 Kubernetes 版本
kubectl version
（2）资源管理
查看资源
- 查看所有命名空间的 Pod
kubectl get pods -A
- 查看指定命名空间的资源（如
default）
kubectl get pods -n default
- 查看所有资源（Pods、Deployments、Services 等）
kubectl get all
- 查看详细信息（如 Pod）
kubectl describe pod <pod-name> -n <namespace>
创建/删除资源
- 通过 YAML 文件创建资源
kubectl apply -f deployment.yaml
- 删除资源
kubectl delete -f deployment.yaml
kubectl delete pod <pod-name> -n <namespace>
（3）Pod 操作
- 查看 Pod 日志
kubectl logs <pod-name> -n <namespace>
- 进入 Pod 的 Shell
kubectl exec -it <pod-name> -n <namespace> -- /bin/bash
- 查看 Pod 的详细信息
kubectl describe pod <pod-name> -n <namespace>
（4）Deployment 操作
- 查看 Deployment
kubectl get deployments -n <namespace>
- 扩缩容 Deployment
kubectl scale deployment <deployment-name> --replicas=3 -n <namespace>
- 更新 Deployment（如镜像版本）
kubectl set image deployment/<deployment-name> <container-name>=<new-image> -n <namespace>
- 回滚 Deployment
kubectl rollout undo deployment/<deployment-name> -n <namespace>
（5）Service 操作
- 查看 Service
kubectl get svc -n <namespace>
- 暴露 Deployment 为 Service
kubectl expose deployment <deployment-name> --port=80 --target-port=8080 --type=NodePort -n <namespace>
（6）调试与故障排查
- 查看事件（Events）
kubectl get events -n <namespace>
- 查看资源使用情况（需安装 metrics-server）
kubectl top nodes
kubectl top pods -n <namespace>
- 端口转发（访问 Pod 内部端口）
kubectl port-forward <pod-name> 8080:80 -n <namespace>
（7）配置管理
- 查看 ConfigMap
kubectl get configmaps -n <namespace>
- 查看 Secret
kubectl get secrets -n <namespace>
（8）其他常用命令
- 查看 API 资源列表
kubectl api-resources
- 查看当前上下文（Context）
kubectl config current-context
- 切换上下文（如切换到不同集群）
kubectl config use-context <context-name>
总结
这些命令覆盖了 kubectl 的常见使用场景，适用于日常 Kubernetes 集群管理。如果需要更详细的帮助，可以使用：
kubectl --help
kubectl <command> --help # 如 kubectl get --help
一般来说不会单独创建一个Pod，而是通过创建它的上层对象如Deploment来自动创建Pod
一个简单的创建例子
7. YAML配置文件的使用
如果所有配置项都在命令行操作比较麻烦，因此一般将配置项放在配置文件中，使用配置文件创建和管理资源对象
下面是一个配置文件的例子
replicas:3表示有三个副本
使用create命令应用配置文件的内容，k8s会创建资源对象
删除资源对象
可以选择使用apply命令应用配置文件的内容，将内容应用到集群中，k8s会创建或更新资源对象
8. 配置和公开服务
一个服务配置的例子
常用服务类型
9. 使用Portainer管理集群
Portainer提供一个可视化的界面管理集群资源对象
通过官网配置文件获取
-n 指定命名空间即命名空间为portainer
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