Kubernetes学习之路（十）之资源清单定义

一、Kubernetes常用资源

以下列举的内容都是 kubernetes 中的 Object，这些对象都可以在 yaml 文件中作为一种 API 类型来配置。

类别	名称
工作负载型资源对象	Pod  Replicaset  ReplicationController  Deployments StatefulSets Daemonset Job CronJob
服务发现及负载均衡	Service  Ingress
配置与存储	Volume、Persistent Volume、CSl 、 configmap、  secret
集群资源	Namespace Node Role ClusterRole  RoleBinding  ClusterRoleBinding
元数据资源	HPA PodTemplate LimitRang

二、理解Kubernetes中的对象

在 Kubernetes 系统中，Kubernetes 对象 是持久化的条目。Kubernetes 使用这些条目去表示整个集群的状态。特别地，它们描述了如下信息：

• 什么容器化应用在运行（以及在哪个 Node 上）
• 可以被应用使用的资源
• 关于应用如何表现的策略，比如重启策略、升级策略，以及容错策略

Kubernetes 对象是 “目标性记录” —— 一旦创建对象，Kubernetes 系统将持续工作以确保对象存在。通过创建对象，可以有效地告知 Kubernetes 系统，所需要的集群工作负载看起来是什么样子的，这就是 Kubernetes 集群的 期望状态。

与 Kubernetes 对象工作 —— 是否创建、修改，或者删除 —— 需要使用 Kubernetes API。当使用 kubectl 命令行接口时，比如，CLI 会使用必要的 Kubernetes API 调用，也可以在程序中直接使用 Kubernetes API。

三、对象的Spec和状态

每个 Kubernetes 对象包含两个嵌套的对象字段，它们负责管理对象的配置：对象 spec 和 对象 status。spec 必须提供，它描述了对象的 期望状态—— 希望对象所具有的特征。status 描述了对象的 实际状态，它是由 Kubernetes 系统提供和更新。在任何时刻，Kubernetes 控制平面一直处于活跃状态，管理着对象的实际状态以与我们所期望的状态相匹配。

例如，Kubernetes Deployment 对象能够表示运行在集群中的应用。当创建 Deployment 时，可能需要设置 Deployment 的 spec，以指定该应用需要有 3 个副本在运行。Kubernetes 系统读取 Deployment spec，启动我们所期望的该应用的 3 个实例 —— 更新状态以与 spec 相匹配。如果那些实例中有失败的（一种状态变更），Kubernetes 系统通过修正来响应 spec 和状态之间的不一致 —— 这种情况，启动一个新的实例来替换。

四、Pod的配置格式

当创建 Kubernetes 对象时，必须提供对象的 spec，用来描述该对象的期望状态，以及关于对象的一些基本信息（例如，名称）。当使用 Kubernetes API 创建对象时（或者直接创建，或者基于kubectl），API 请求必须在请求体中包含 JSON 格式的信息。更常用的是，需要在 .yaml 文件中为 kubectl 提供这些信息。 kubectl 在执行 API 请求时，将这些信息转换成 JSON 格式。查看已经部署好的pod的资源定义格式：

[root@k8s-master ~]# kubectl get pod myapp-848b5b879b-5f69p -o yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  creationTimestamp: --24T07::57Z
  generateName: myapp-848b5b879b-
  labels:
    pod-template-hash: ""
    run: myapp
  name: myapp-848b5b879b-5f69p
  namespace: default
  ownerReferences:
  - apiVersion: apps/v1
    blockOwnerDeletion: true
    controller: true
    kind: ReplicaSet
    name: myapp-848b5b879b
    uid: caf2ec54-a76f-11e8-84d2-000c2972dc1f
  resourceVersion: ""
  selfLink: /api/v1/namespaces/default/pods/myapp-848b5b879b-5f69p
  uid: 09bc0ba1-a771-11e8-84d2-000c2972dc1f
spec:
  containers:
  - image: ikubernetes/myapp:v1
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    name: myapp
    resources: {}
    terminationMessagePath: /dev/termination-log
    terminationMessagePolicy: File
    volumeMounts:
    - mountPath: /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount
      name: default-token-j5pf5
      readOnly: true
  dnsPolicy: ClusterFirst
  nodeName: k8s-node01
  priority:
  restartPolicy: Always
  schedulerName: default-scheduler
  securityContext: {}
  serviceAccount: default
  serviceAccountName: default
  terminationGracePeriodSeconds:
  tolerations:
  - effect: NoExecute
    key: node.kubernetes.io/not-ready
    operator: Exists
    tolerationSeconds:
  - effect: NoExecute
    key: node.kubernetes.io/unreachable
    operator: Exists
    tolerationSeconds:
  volumes:
  - name: default-token-j5pf5
    secret:
      defaultMode:
      secretName: default-token-j5pf5
status:
  conditions:
  - lastProbeTime: null
    lastTransitionTime: --24T07::57Z
    status: "True"
    type: Initialized
  - lastProbeTime: null
    lastTransitionTime: --24T07::59Z
    status: "True"
    type: Ready
  - lastProbeTime: null
    lastTransitionTime: null
    status: "True"
    type: ContainersReady
  - lastProbeTime: null
    lastTransitionTime: --24T07::57Z
    status: "True"
    type: PodScheduled
  containerStatuses:
  - containerID: docker://a5e7004f45b1ec4a4297e50db6d0b5b11573e36ed8de814ea8b6cdacd13b8f9a
    image: ikubernetes/myapp:v1
    imageID: docker-pullable://ikubernetes/myapp@sha256:9c3dc30b5219788b2b8a4b065f548b922a34479577befb54b03330999d30d513
    lastState: {}
    name: myapp
    ready: true
    restartCount:
    state:
      running:
        startedAt: --24T07::58Z
  hostIP: 192.168.56.12
  phase: Running
  podIP: 10.244.1.11
  qosClass: BestEffort
  startTime: --24T07::57Z

创建资源的方法：

• apiserver在定义资源时，仅接收JSON格式的资源定义;
• yaml格式提供配置清单，apiservere可自动将其转为json格式，而后再提交；

大部分资源的配置清单格式都由5个一级字段组成：

   apiVersion: group/version　　指明api资源属于哪个群组和版本，同一个组可以有多个版本
        $ kubectl api-versions

    kind: 资源类别，标记创建的资源类型，k8s主要支持以下资源类别
        Pod,ReplicaSet,Deployment,StatefulSet,DaemonSet,Job,Cronjob

    metadata:元数据，主要提供以下字段
        name：同一类别下的name是唯一的
        namespace：对应的对象属于哪个名称空间
        labels：标签，每一个资源都可以有标签，标签是一种键值数据
        annotations：资源注解

        每个的资源引用方式(selflink)：
            /api/GROUP/VERSION/namespace/NAMESPACE/TYPE/NAME

    spec: 定义目标资源的期望状态（disired state），资源对象中最重要的字段

    status: 显示资源的当前状态（current state），本字段由kubernetes进行维护

K8s存在内嵌的格式说明，可以使用kubectl explain 进行查看，如查看Pod这个资源的定义：

[root@k8s-master ~]# kubectl explain pods
KIND:     Pod
VERSION:  v1

DESCRIPTION:
     Pod is a collection of containers that can run on a host. This resource is
     created by clients and scheduled onto hosts.

FIELDS:
   apiVersion    <string>
     APIVersion defines the versioned schema of this representation of an
     object. Servers should convert recognized schemas to the latest internal
     value, and may reject unrecognized values. More info:
     https://git.k8s.io/community/contributors/devel/api-conventions.md#resources

   kind    <string>
     Kind is a string value representing the REST resource this object
     represents. Servers may infer this from the endpoint the client submits
     requests to. Cannot be updated. In CamelCase. More info:
     https://git.k8s.io/community/contributors/devel/api-conventions.md#types-kinds

   metadata    <Object>
     Standard object's metadata. More info:
     https://git.k8s.io/community/contributors/devel/api-conventions.md#metadata

   spec    <Object>
     Specification of the desired behavior of the pod. More info:
     https://git.k8s.io/community/contributors/devel/api-conventions.md#spec-and-status

   status    <Object>
     Most recently observed status of the pod. This data may not be up to date.
     Populated by the system. Read-only. More info:
     https://git.k8s.io/community/contributors/devel/api-conventions.md#spec-and-status

从上面可以看到apiVersion，kind等定义的键值都是<string>，而metadata和spec看到是一个<Object>，当看到存在<Object>的提示，说明该字段可以存在多个二级字段，那么可以使用如下命令继续查看二级字段的定义方式：

[root@k8s-master ~]# kubectl explain pods.metadata
[root@k8s-master ~]# kubectl explain pods.spec

二级字段下，每一种字段都有对应的键值类型，常用类型大致如下：

<[]string>：表示是一个字串列表，也就是字串类型的数组

<Object>：表示是可以嵌套的字段

<map[string]string>：表示是一个由键值组成映射

<[]Object>：表示是一个对象列表

<[]Object> -required-：required表示该字段是一个必选的字段

五、使用配置清单创建自主式Pod资源

[root@k8s-master ~]# mkdir mainfests
[root@k8s-master ~]# cd mainfrests
[root@k8s-master mainfrests]# vim pod-demo.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-demo
  namespace: default
  labels:
    app: myapp
    tier: frontend
spec:
  containers:
  - name:myapp
    image: ikubernetes/myapp:v1
  - name: busybox
    image: busybox:latest
    command:
    - "/bin/sh"
    - "-c"
    - "sleep 3600"
[root@k8s-master mainfrests]# kubectl create -f pod-demo.yaml
[root@k8s-master mainfrests]# kubectl get pods
[root@k8s-master mainfrests]# kubectl describe pods pod-demo　　#获取pod详细信息
[root@k8s-master mainfrests]# kubectl logs pod-demo myapp
[root@k8s-master mainfrests]# kubectl exec -it pod-demo  -c myapp -- /bin/sh

六、Pod资源下spec的containers必需字段解析

[root@k8s-master ~]# kubectl explain pods.spec.containers

name    <string> -required-    #containers 的名字
image    <string>  #镜像地址
imagePullPolicy    <string>  #如果标签是latest  就是Always(总是下载镜像)  IfNotPresent（先看本地是否有此镜像，如果没有就下载） Never （就是使用本地镜像）

ports    <[]Object>  #是给对象列表  可以暴露多个端口  可以对每个端口的属性定义 例如：（名称（可后期调用）端口号  协议  暴露在的地址上） 暴露端口只是提供额外信息的，不能限制系统是否真的暴露

　　　- containerPort 容器端口

　　　  hostIP  主机地址（基本不会使用）

　　　  hostPort 节点端口

　　　  name 名称

　　　  protocol  （默认是TCP）

args  <[]string>   传递参数给command 相当于docker中的CMD

command    <[]string> 相当于docker中的ENTRYPOINT

如果Pod不提供command或args使用Container，则使用Docker镜像中的cmd或者ENTRYPOINT。

如果Pod提供command但不提供args，则仅使用提供 command的。将忽略Docker镜像中定义EntryPoint和Cmd。

如果Pod中仅提供args，则args将作为参数提供给Docker镜像中EntryPoint。

如果提供了command和args，则Docker镜像中的ENTRYPOINT和CMD都将不会生效，Pod中的args将作为参数给command运行。

七、标签及标签选择器

1、标签

key=value

• key：只能使用 字母 数字  _  -  . (只能以字母数字开头，不能超过63给字符)
• value： 可以为空 只能使用 字母 数字开头

[root@k8s-master mainfests]# kubectl get pods --show-labels　　#查看pod标签
NAME       READY     STATUS    RESTARTS   AGE       LABELS
pod-demo   /       Running             25s       app=myapp,tier=frontend
[root@k8s-master mainfests]# kubectl get pods -l app　　#过滤包含app的标签
NAME       READY     STATUS    RESTARTS   AGE
pod-demo   /       Running             1m
[root@k8s-master mainfests]# kubectl get pods -L app
NAME       READY     STATUS    RESTARTS   AGE       APP
pod-demo   /       Running             1m        myapp
[root@k8s-master mainfests]# kubectl label pods pod-demo release=canary　　#给pod-demo打上标签
pod/pod-demo labeled
[root@k8s-master mainfests]# kubectl get pods -l app --show-labels
NAME       READY     STATUS    RESTARTS   AGE       LABELS
pod-demo   /       Running             1m        app=myapp,release=canary,tier=frontend
[root@k8s-master mainfests]# kubectl label pods pod-demo release=stable --overwrite　　#修改标签
pod/pod-demo labeled
[root@k8s-master mainfests]# kubectl get pods -l release
NAME       READY     STATUS    RESTARTS   AGE
pod-demo   /       Running             2m
[root@k8s-master mainfests]# kubectl get pods -l release,app
NAME       READY     STATUS    RESTARTS   AGE
pod-demo   /       Running             2m

2、标签选择器

• 等值关系标签选择器：=， == ， ！=  （kubectl get pods -l app=test,app=dev）
• 集合关系标签选择器: KEY in (v1,v2,v3)， KEY notin (v1,v2,v3)   !KEY （kubectl get pods -l "app in (test,dev)")

许多资源支持内嵌字段

• matchLabels: 直接给定建值
• matchExpressions: 基于给定的表达式来定义使用标签选择器，{key:"KEY",operator:"OPERATOR",values:[V1,V2,....]}
• 操作符: in notin：Values字段的值必须是非空列表  Exists NotExists:  Values字段的值必须是空列表

3、节点标签选择器

[root@k8s-master mainfests]# kubectl explain pod.spec
   nodeName    <string>
     NodeName is a request to schedule this pod onto a specific node. If it is
     non-empty, the scheduler simply schedules this pod onto that node, assuming
     that it fits resource requirements.

   nodeSelector    <map[string]string>
     NodeSelector is a selector which must be true for the pod to fit on a node.
     Selector which must match a node's labels for the pod to be scheduled on
     that node. More info:
     https://kubernetes.io/docs/concepts/configuration/assign-pod-node/

nodeSelector可以限定pod创建在哪个节点上，举个例子，给节点k8s-node01打上标签disktype=ssd，让pod-demo指定创建在k8s-node01上

（1）给k8s-node01节点打标签
[root@k8s-master mainfests]# kubectl label nodes k8s-node01 disktype=ssd
node/k8s-node01 labeled

[root@k8s-master mainfests]# kubectl get nodes --show-labels
NAME         STATUS    ROLES     AGE       VERSION   LABELS
k8s-master   Ready     master    10d       v1.11.2   beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,kubernetes.io/hostname=k8s-master,node-role.kubernetes.io/master=
k8s-node01   Ready     <none>    10d       v1.11.2   beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,disktype=ssd,kubernetes.io/hostname=k8s-node01
k8s-node02   Ready     <none>    9d        v1.11.2   beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,kubernetes.io/hostname=k8s-node02

（2）修改yaml文件，增加标签选择器
[root@k8s-master mainfests]# cat pod-demo.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-demo
  namespace: default
  labels:
    app: myapp
    tier: frontend
spec:
  containers:
  - name: myapp
    image: ikubernetes/myapp:v1
  - name: busybox
    image: busybox:latest
    command:
    - "/bin/sh"
    - "-c"
    - "sleep 3600"
  nodeSeletor:
    disktype: ssd

（3）重新创建pod-demo，可以看到固定调度在k8s-node01节点上
[root@k8s-master mainfests]# kubectl delete -f pod-demo.yaml
pod "pod-demo" deleted

[root@k8s-master mainfests]# kubectl create -f pod-demo.yaml
pod/pod-demo created
[root@k8s-master mainfests]# kubectl get pods -o wide
NAME       READY     STATUS    RESTARTS   AGE       IP            NODE
pod-demo   /       Running             20s       10.244.1.13   k8s-node01
[root@k8s-master mainfests]# kubectl describe pod pod-demo
......
Events:
  Type    Reason     Age   From                 Message
  ----    ------     ----  ----                 -------
  Normal  Scheduled  42s   default-scheduler    Successfully assigned default/pod-demo to k8s-node01
......

annotations:

　　与label不同的地方在于，annotations不能用于挑选资源对象，仅用于为对象提供"元数据"，没有键值长度限制。