Kubernetes菜鳥教程詳解

一、Kubernetes介紹

Kubernetes（簡稱K8s）是一個自動化容器部署、容器調度、以及容器集群管理的開源平台，通過提供API介面，實現容器應用程序部署、服務擴展、故障恢復、自動化操作、彈性伸縮等功能。它由谷歌公司開發並捐贈給雲原生基金會（CNCF），目前已成為容器應用程序部署和管理領域的事實標準。

Kubernetes提供了豐富的功能，包括：

1、容器的自動部署和伸縮

2、自動化容器應用程序的發布和滾動更新

3、自動化容器應用程序的健康檢查和故障修復

4、容器存儲與網路的自動化管理

二、Kubernetes架構

Kubernetes的架構非常複雜，主要包括以下幾個核心組件:

1、Master：Kubernetes集群的控制中心，負責集群中的任務調度、服務發現、故障恢復等任務。

2、Node：Kubernetes集群中的工作節點，負責執行Master分配的任務。

3、Pod：是Kubernetes中的最小部署單元，是一個由一個或多個容器組成的集合。

4、Service：用於實現Pod集合的網路服務，它為Pod集合提供了一個固定的IP地址和埠號。

5、Replication Controller：用於自動對Pod進行副本管理和彈性伸縮。

6、Label：用於對Pod、Service等對象進行標記，用於篩選和管理對象。

三、Kubernetes安裝

Kubernetes的安裝方式有多種，官方提供了多種方式的安裝文檔，如：通過二進位文件安裝、通過Kubeadm安裝、通過Minikube安裝等。本文介紹基於Kubeadm安裝的方法。

1、安裝Docker和Kubeadm

// 安裝Docker
$ apt-get update && apt-get install -y apt-transport-https ca-certificates curl software-properties-common
$ curl -fsSL https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/ubuntu/gpg | sudo apt-key add -
$ add-apt-repository "deb [arch=amd64] https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/ubuntu $(lsb_release -cs) stable"
$ apt-get update && apt-get install -y docker-ce=18.06.2~ce~3-0~ubuntu

// 安裝Kubeadm
$ apt-get install -y apt-transport-https curl
$ curl -s https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/apt/doc/apt-key.gpg | apt-key add -
$ cat </etc/apt/sources.list.d/kubernetes.list
deb https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/apt/ kubernetes-xenial main
EOF
$ apt-get update && apt-get install -y kubelet=1.19.11-00 kubeadm=1.19.11-00 kubectl=1.19.11-00

2、創建Kubernetes集群

$ kubeadm init --image-repository registry.aliyuncs.com/google_containers --kubernetes-version 1.19.11 --pod-network-cidr=10.244.0.0/16

3、加入節點

$ kubeadm join ...

四、Kubernetes入門

Kubernetes入門分為以下幾個步驟：

1、創建Deployment

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  replicas: 2
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.14.2
        ports:
        - containerPort: 80

2、創建Service

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-service
spec:
  selector:
    app: nginx
  ports:
  - protocol: TCP
    port: 80
    targetPort: 80
  type: ClusterIP

3、使用瀏覽器訪問Service的ClusterIP地址即可訪問到Nginx應用

五、Kubernetes擴展

Kubernetes提供了多種擴展機制，如策略擴展、資源擴展、API擴展等。其中策略擴展是最常用的擴展機制之一，通過策略擴展可以實現對Pod、Service等對象的訪問控制、網路策略、限流等功能。

下面是一個簡單的網路策略實現：

1、創建網路策略

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: NetworkPolicy
metadata:
  name: allow-paid-service
spec:
  podSelector:
    matchLabels:
      app: paid-service
  ingress:
    - from:
      - podSelector:
          matchLabels:
            tier: frontend
  policyTypes:
  - Ingress

2、添加標籤

$ kubectl label pods paid-service tier=backend
$ kubectl label pods frontend tier=frontend

六、Kubernetes應用部署

Kubernetes應用程序的部署可以通過多種方式實現，如Kubectl、Helm、Jenkins等工具。下面介紹一種簡單的基於Kubectl的部署方式：

1、創建Deployment

$ kubectl create deployment nginx --image=nginx

2、創建Service

$ kubectl expose deployment/nginx --port=80 --type=NodePort

3、通過瀏覽器訪問NodePort即可訪問Nginx應用

七、參考資料

1、官方文檔：https://kubernetes.io/docs/home/

2、Kubernetes中文社區：https://www.kubernetes.org.cn/

3、Kubernetes教程：https://www.runoob.com/kubernetes/kubernetes-tutorial.html