K8S各知识点整理

一、k8s组成部分

Master

1、   kube-apiserver

封装了核心对象的增删改查操作，以REST API接口方式提供给外部和内部组件调用。它维护的REST对象将持久化到Etcd中

2、   kube-controller

负责执行各种控制器，目前已经实现很多控制器来保证Kubernetes的正常运行，部分控制器如下：

Replication Controller（简称RC）：
关联RC和Pod，保证RC定义的副本数量与实际pod的数量是一致的。
Deployment Controller:
      关联RC和Deployment，保证运行指定数量的的pod，当Deployment更新时，控制实现RC和pod的更新。

3、   kube-scheduler

负责集群的资源调度，为新建的Pod分配机器。这部分工作分出来变成一个组件，意味着可以很方便地替换成其他的调度器

Etcd

k8s重要数据都是持久化在Etcd中的

Node

、kubelet
负责管控容器，Kubelet会从Kubernetes API Server接收Pod的创建请求，启动和停止容器，监控容器运行状态并汇报给Kubernetes API Server。
、kube-proxy
负责为Pod创建代理服务，Kubernetes Proxy会从Kubernetes API Server获取所有的Service，并根据iptables转发Service信息到对应的pod。
NOTE: 
　　　　kube-proxy 要求 NODE 节点操作系统中要具备 /sys/module/br_netfilter 文件，而且还要设置 bridge-nf-call-iptables=1，如果不满足要求，那么 kube-proxy 只是将检查信息记录到日志中，
kube-proxy 仍然会正常运行，但是这样通过 Kube-proxy 设置的某些 iptables 规则就不会工作
　　

二、k8s的基本概念

Pod

pod是什么？
一个Pod是一个容器环境下的“逻辑主机”，包含一个或者多个相关的容器，一个node节点下可以有多个pod。
pod下的容器共享资源，包括：
PID 命名空间（同一个Pod中应用可以看到其它进程）
网络 命名空间（同一个Pod的中的应用对相同的IP地址和端口有权限）
IPC 命名空间（同一个Pod中的应用可以通过VPC或者POSIX进行通信）
UTS 命名空间（同一个Pod中的应用共享一个主机名称）
pod中的网络
Pod中的所有容器网络都是共享的，每个pod都有一个ip。通过PodIP，Pod就能够跨网络与其他物理机和容器进行通信

Service

service是什么？
Kubernetes提供了强大的服务编排能力，微服务化应用的每一个组件都以Service进行抽象，组件和组件之间只需要访问Service即可以互相通信，而无须感知组件的集群变化。同时Kubernetes 为Service提供了服务发现的能力，组件和组件之间可以简单地互相发现.
集群外部默认不能访问service ip。若需要外部访问service，Kubernetes提供了NodePort Service、LoadBalancer Service和Ingress可以发布Service
   Service由多个pod组成。

两种服务发现方法：环境变量和DNS

环境变量
原理：环境变量中记录了Service的虚拟IP以及端口和协议信息。这样一来，Pod中的程序就可以使用这些环境变量发现Service。
缺点：环境变量是租户隔离的，即Pod只能获取同Namespace中的Service的环境变量。另外，Pod和Service的创建顺序是有要求的，即Service必须在Pod创建之前被创建，否则Service环境变量不会设置到Pod中。DNS服务发现方式则没有这些限制
DNS
原理：DNS服务发现方式需要Kubernetes提供Cluster DNS支持，Cluster DNS会监控Kubernetes API，为每一个Service创建DNS记录用于域名解析，这样在Pod中就可以通过DNS域名获取Service的访问地址。
Pod中的容器使用容器宿主机的DNS域名解析配置/etc/resolv.conf，称为默认DNS配置，另外，如果Kubernetes部署并设置了Cluster DNS支持，那么在创建Pod的时候，默认会将Cluster DNS的配置写入Pod中容器的DNS域名解析配置中，称为Cluster DNS配置。
 

数据卷

数据卷的作用
数据卷用于实现容器持久化数据，Kubernetes对于数据卷重新定义，提供了丰富强大的功能。数据卷按照功能划分为三类：本地数据卷、网络数据卷和信息数据。
本地数据卷
、EmptyDir：
Pod被删除，EmptyDir数据卷也会被删除，并且永久丢失
、HostPath
将容器宿主机上的文件系统挂载到Pod中
网络数据卷
、NFS
、iSCSI

信息数据卷

、Secret
处理敏感数据，比如密码、Token和密钥，相比于直接将敏感数据配置在Pod的定义或者镜像中，Secret提供了更加安全的机制，防止数据泄露

Namespace命名空间

Namespace是Kubernetes提供的多租户，不同的项目、团队或者用户可以通过Namespace进行区分管理，并且设置安全控制和其他策略,实现资源隔离。绝大部分API对象（除了Node）归属于Namespace，API对象通过.metadata.namespace指定Namespace，
如果没有指定Namespace，那么归属于默认default。

CNI

通过Kubelet传递--network-plugin=cni命令行选项来选择CNI插件。Kubelet从--cni-conf-dir（默认/etc/cni/net.d）读取文件，并使用该文件中的CNI配置来设置每个pod的网络。CNI配置文件必须与CNI规范匹配，并且配置引用的任何所需CNI插件必须
存在于--cni-bin-dir（默认/opt/cni/bin）中。
如果目录中有多个CNI配置文件，则使用文件名的词典顺序中的第一个。
除了配置文件指定的CNI插件外，Kubernetes还需要标准的CNI lo插件，最低版本为0.2.0

访问k8s API

使用命令行工具kubectl：
查看pod：kubectl get pod
查看具体pod：kubectl describe pod pod名 --namespace=*
创建资源：kubectl create –f res.yaml
更新资源：kubectl apply –f res.yaml
删除资源：kubectl delete pod pod名
回滚到某个版本 kubectl rollout undo deployment/nginx-deployment --to-revision=
扩容      kubectl scale deployment nginx-deployment --replicas
自动扩容  kubectl autoscale deployment nginx-deployment --min= --max= --cpu-percent=
暂停Deployment   kubectl rollout pause deployment/nginx-deployment
恢复Deployment   kubectl rollout resume deploy nginx

PS：Deployment的rollout当且仅当Deployment的pod template（例如.spec.template）中的label 更新或者镜像更改时被触发。其他更新，例如扩容Deployment不会触发rollout。

helm管理软件包

Helm之于Kubernetes好比yum之于RHEL。Helm是由helm CLI和Tiller组成，是典型的C/S应用。helm运行与客户端，提供命令行界面，而Tiller应用运行在Kubernetes内部。Helm管理的kubernetes资源包称之为Chart

Endpoints

创建Service的同时，会自动创建跟Service同名的Endpoints 

三种ip

Node IP：Node节点的IP地址。 节点物理网卡ip
 Pod IP：Pod的IP地址。 Docker Engine根据docker0网桥的IP地址段进行分配的，通常是一个虚拟的二层网络
 Cluster IP：Service的IP地址。 属于Kubernetes集群内部的地址，无法在集群外部直接使用这个地址

端口

Yaml配置文件中的几种port如下：
targetPort ：是pod上的端口
containport：容器的port
port：service的port
将Service的端口号映射到物理机
    方式一：nodeport：service的 port，kube-proxy开通宿主机的端口  默认端口范围30000-  实现集群外访问内容应用，但是这种方式无法解决负载均衡问题。可以使用经过反向代理kube-proxy流入后端pod的targetport，能实现负载均衡
    方式二： 通过设置LoadBalancer映射到云服务商提供的LoadBalancer地址, 被提供的负载均衡器的信息将会通过 Service 的 status.loadBalancer 字段被发布出去。

访问多集群

将当前上下文更改为 exp-scratch：
kubectl config  --kubeconfig=config-demo  use-context exp-scratch

安全性

访问api验证授权具体步骤
、 认证
    认证模块包括客户端证书，密码，明文token，初始token，和JWT token（用于服务账号）。可以同时指定多个认证模块，对于这种情况，会按照指定的顺序一个个尝试认证，直到有一个认证成功为。
、 授权
     一个请求必须包含请求者的用户名，请求的动作，影响动作的对象。如果有存在的策略声明这个用户有权限完成这个动作，那么该请求就会被授权。当配置多个授权模块时，按顺序检查每个模块，如果有任何模块授权请求，则可以继续执行该请求。如果所有模块拒绝请求，则拒绝该请求(HTTP状态代码403)。

、 准入控制
    如果准入控制插件序列中任何一个拒绝了该请求，则整个请求将立即被拒绝并且返回一个错误给终端用户。

用户账号 vs 服务账号（Service account）
、  用户账号是给人使用的。服务账号是给 pod 中运行的进程使用的
、  用户账号为全局设计的。命名必须在一个集群的所有命名空间中唯一，未来的用户资源不会被设计到命名空间中。 服务账号是在命名空间里的。

服务账号自动化

服务账号的自动化由三个独立的组件共同配合实现：

一、 服务账号准入控制器（Service account admission controller）
在pod被创建或者更改时，它会做如下操作：
、 如果pod没有配置ServiceAccount，它会将ServiceAccount设置为default。
、 确保被pod关联的ServiceAccount是存在的，否则就拒绝请求。
、 如果pod没有包含任何的ImagePullSecrets，那么Serviceaccount的 ImagePullSecrets就会被添加到pod。
、 它会把volume添加给pod，该pod包含有一个用于API访问的令牌。
、 它会把volumeSource 添加到pod的每个容器，挂载到/var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount。

二、令牌控制器（Token controller）

三、 服务账号控制器（Service account controller）

DaemonSet

　　DaemonSet能够让所有（或者一些特定）的Node节点运行同一个pod。当节点加入到kubernetes集群中，pod会被（DaemonSet）调度到该节点上运行，当节点从kubernetes集群中被移除，被（DaemonSet）调度的pod会被移除，如果删除DaemonSet，
所有跟这个DaemonSet相关的pods都会被删除。
例如如下场景：
　　每个Node上运行一个分布式存储的守护进程，例如glusterd，ceph
　　每个Node上运行日志采集器，例如fluentd，logstash
　　每个Node上运行监控的采集端，例如Prometheus Node Exporter, collectd等

Taints和Tolerations

Taints定义在Node节点上，声明污点及标准行为
Tolerations定义在Pod，声明可接受得污点
具有 taint 的 node 和 pod 是互斥关系
annotations:
scheduler.alpha.kubernetes.io/taints:'[{"key":"dedicated","value":"master","effect":"NoSchedule"}]'

亲和性和反亲和性

亲和性：应用A与应用B两个应用频繁交互，所以有必要利用亲和性让两个应用的尽可能的靠近，甚至在一个node上，以减少因网络通信而带来的性能损耗。
反亲和性：当应用的采用多副本部署时，有必要采用反亲和性让各个应用实例打散分布在各个node上，以提高HA。

NodeName和NodeSelector

Pod.spec.nodeName用于强制约束将Pod放到到指定的Node名字节点上
Pod.spec.nodeSelector是通kubernete的label-selector机制进行节点选择，由scheduler调度策略MatchNodeSelector进行label匹配，调度pod到目标节点，该匹配规则是强制约束。

四、     通过yaml文件创建资源

比如创建RC资源

RC通过spec.selector关联pod的label,
RS和RC通spec.template设置Pod。
RS比RC的区别：RS使用基于集合的标签选择器

五、     kubectl常用命令

查看部署状态

 kubectl rollout status deployment/email

更新镜像

   kubectl set image deployment/email email=10.15.37.119/hic/email:tag4 busybox=busybox
   将部署的email容器镜像设置为'email:tag4'，其busybox容器映像设置为'busybox'。
   PS：如果本地制作镜像，启动或更新pod时，对应node上必须有镜像才行

回滚上一次版本

    kubectl rollout undo deployment/email
    #查看pod运行在那个节点
    kubectl get po -o wide