minikube

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K8S 集群模拟器

安装文档：https://minikube.sigs.k8s.io/docs/start/

https://github.com/kubernetes/minikube/releases?page=2

https://k8s.easydoc.net/docs/dRiQjyTY/28366845/6GiNOzyZ/nd7yOvdY
直接用云平台 Kubernetes
可视化搭建，只需简单几步就可以创建好一个集群。
优点：安装简单，生态齐全，负载均衡器、存储等都给你配套好，简单操作就搞定
裸机安装（Bare Metal）
至少需要两台机器（主节点、工作节点个一台），需要自己安装 Kubernetes 组件，配置会稍微麻烦点。
可以到各云厂商按时租用服务器，费用低，用完就销毁。
缺点：配置麻烦，缺少生态支持，例如负载均衡器、云存储。

#kubectl 安装
curl -LO https://storage.googleapis.com/kubernetes-release/release/$(curl -s https://storage.googleapis.com/kubernetes-release/release/stable.txt)/bin/linux/amd64/kubectl
chmod +x ./kubectl
mv ./kubectl /usr/local/bin/kubectl
 minikube start --driver=docker --registry-mirror=https://registry.docker-cn.com --force
#
minikube start --image-mirror-country='cn' --image-repository=registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers --registry-mirror=https://ovfftd6p.mirror.aliyuncs.com --driver=docker --kubernetes-version v1.23.7 --force
#
minkube kubectl -- get pods -A

命令行启动pod

#运行pod
kubectl run nginx --image=registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/heliang230/nginx:1.8.1
#查看pod
kubectl get pod -A

yml文件启动pod

vi pod.yml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: test-pod
spec:
  # 定义容器，可以多个
  containers:
    - name: nginx-k8s # 容器名字
      image: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/heliang230/nginx:1.8.1 # 镜像

#启动pod
kubectl apply -f pod.yml
#查看pod
kubectl get pod

Deployment启动pod

vi deployment.yml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  # 部署名字
  name: test-k8s
spec:
  replicas: 2
  # 用来查找关联的 Pod，所有标签都匹配才行
  selector:
    matchLabels:
      app: test-k8s
  # 定义 Pod 相关数据
  template:
    metadata:
      labels:
        app: test-k8s
    spec:
      # 定义容器，可以多个
      containers:
      - name: test-k8s # 容器名字
        image: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/heliang230/nginx:1.8.1 # 镜像

#启动pod
kubectl apply -f deployment.yml

常用命令

# 部署应用
kubectl apply -f app.yaml
# 查看 deployment
kubectl get deployment
# 查看 pod
kubectl get pod -o wide
# 查看 pod 详情
kubectl describe pod pod-name
# 查看 log
kubectl logs pod-name
# 进入 Pod 容器终端， -c container-name 可以指定进入哪个容器。
kubectl exec -it pod-name -- bash
# 伸缩扩展副本
kubectl scale deployment test-k8s --replicas=5
# 把集群内端口映射到节点
kubectl port-forward pod-name 8090:8080
# 查看历史
kubectl rollout history deployment test-k8s
# 回到上个版本
kubectl rollout undo deployment test-k8s
# 回到指定版本
kubectl rollout undo deployment test-k8s --to-revision=2
# 删除部署
kubectl delete deployment test-k8s
#删除pod
kubectl delete pod test-k8s
#扩缩容-容器
kubectl scale --help
kubectl scale -replicas=3 pod名称
kubectl scale -replicas=3 pod名称 -f foo.yaml
kubectl scale --replicas=3 deploy my-nginx

更多命令

# 查看全部
kubectl get all
# 重新部署
kubectl rollout restart deployment test-k8s
# 命令修改镜像，--record 表示把这个命令记录到操作历史中
kubectl set image deployment test-k8s test-k8s=ccr.ccs.tencentyun.com/k8s-tutorial/test-k8s:v2-with-error --record
# 暂停运行，暂停后，对 deployment 的修改不会立刻生效，恢复后才应用设置
kubectl rollout pause deployment test-k8s
# 恢复
kubectl rollout resume deployment test-k8s
# 输出到文件
kubectl get deployment test-k8s -o yaml >> app2.yaml
# 删除全部资源
kubectl delete all --all

Service

Service 通过 label 关联对应的 Pod
Servcie 生命周期不跟 Pod 绑定，不会因为 Pod 重创改变 IP
提供了负载均衡功能，自动转发流量到不同 Pod
可对集群外部提供访问端口
集群内部可通过服务名字访问

vi service.yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: test-k8s
spec:
  selector:
    app: test-k8s
  type: ClusterIP
  ports:
    - port: 80        # 本 Service 的端口
      targetPort: 80  # 容器端口

应用配置 kubectl apply -f service.yaml
查看服务 kubectl get svc

查看服务详情 kubectl describe svc test-k8s

如果要在集群外部访问，可以通过端口转发实现（只适合临时测试用）：
kubectl port-forward service/test-k8s 80:80

对外暴露服务

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: test-k8s
spec:
  selector:
    app: test-k8s
  # 默认 ClusterIP 集群内可访问，NodePort 节点可访问，LoadBalancer 负载均衡模式（需要负载均衡器才可用）
  type: NodePort
  ports:
    - port: 8080        # 本 Service 的端口
      targetPort: 8080  # 容器端口
      nodePort: 31000   # 节点端口，范围固定 30000 ~ 32767

多端口

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: test-k8s
spec:
  selector:
    app: test-k8s
  type: NodePort
  ports:
    - port: 8080        # 本 Service 的端口
      name: test-k8s    # 必须配置
      targetPort: 8080  # 容器端口
      nodePort: 31000   # 节点端口，范围固定 30000 ~ 32767
    - port: 8090
      name: test-other
      targetPort: 8090
      nodePort: 32000

StatefulSet

StatefulSet 是用来管理有状态的应用，例如数据库。
前面我们部署的应用，都是不需要存储数据，不需要记住状态的，可以随意扩充副本，每个副本都是一样的，可替代的。
而像数据库、Redis 这类有状态的，则不能随意扩充副本。
StatefulSet 会固定每个 Pod 的名字

部署 StatefulSet 类型的 Mongodb

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: mongodb
spec:
  serviceName: mongodb
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: mongodb
  template:
    metadata:
      labels:
        app: mongodb
    spec:
      containers:
        - name: mongo
          image: mongo:4.4
          # IfNotPresent 仅本地没有镜像时才远程拉，Always 永远都是从远程拉，Never 永远只用本地镜像，本地没有则报错
          imagePullPolicy: IfNotPresent
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: mongodb
spec:
  selector:
    app: mongodb
  type: ClusterIP
  # HeadLess
  clusterIP: None
  ports:
    - port: 27017
      targetPort: 27017

kubectl apply -f mongo.yaml

StatefulSet 特性

Service 的 CLUSTER-IP 是空的，Pod 名字也是固定的。
Pod 创建和销毁是有序的，创建是顺序的，销毁是逆序的。
Pod 重建不会改变名字，除了IP，所以不要用IP直连

数据持久化

介绍
kubernetes 集群不会为你处理数据的存储，我们可以为数据库挂载一个磁盘来确保数据的安全。
你可以选择云存储、本地磁盘、NFS。

本地磁盘：可以挂载某个节点上的目录，但是这需要限定 pod 在这个节点上运行
云存储：不限定节点，不受集群影响，安全稳定；需要云服务商提供，裸机集群是没有的。
NFS：不限定节点，不受集群影响

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: mongodb
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: mongodb
  serviceName: mongodb
  template:
    metadata:
      labels:
        app: mongodb
    spec:
      containers:
        - name: mongo
          image: mongo:4.4
          # IfNotPresent 仅本地没有镜像时才远程拉，Always 永远都是从远程拉，Never 永远只用本地镜像，本地没有则报错
          imagePullPolicy: IfNotPresent
          volumeMounts:
            - mountPath: /data/db # 容器里面的挂载路径
              name: mongo-data    # 卷名字，必须跟下面定义的名字一致
      volumes:
        - name: mongo-data              # 卷名字
          hostPath:
            path: /data/mongo-data      # 节点上的路径
            type: DirectoryOrCreate     # 指向一个目录，不存在时自动创建

Storage Class (SC)

将存储卷划分为不同的种类，例如：SSD，普通磁盘，本地磁盘，按需使用。文档

apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: slow
provisioner: kubernetes.io/aws-ebs
parameters:
  type: io1
  iopsPerGB: "10"
  fsType: ext4

Persistent Volume (PV)

描述卷的具体信息，例如磁盘大小，访问模式。文档，类型，Local 示例

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: mongodata
spec:
  capacity:
    storage: 2Gi
  volumeMode: Filesystem  # Filesystem（文件系统） Block（块）
  accessModes:
    - ReadWriteOnce       # 卷可以被一个节点以读写方式挂载
  persistentVolumeReclaimPolicy: Delete
  storageClassName: local-storage
  local:
    path: /root/data
  nodeAffinity:
    required:
      # 通过 hostname 限定在某个节点创建存储卷
      nodeSelectorTerms:
        - matchExpressions:
            - key: kubernetes.io/hostname
              operator: In
              values:
                - node2

Persistent Volume Claim (PVC)

对存储需求的一个申明，可以理解为一个申请单，系统根据这个申请单去找一个合适的 PV
还可以根据 PVC 自动创建 PV。

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: mongodata
spec:
  accessModes: ["ReadWriteOnce"]
  storageClassName: "local-storage"
  resources:
    requests:
      storage: 2Gi

为什么要这么多层抽象

更好的分工，运维人员负责提供好存储，开发人员不需要关注磁盘细节，只需要写一个申请单。
方便云服务商提供不同类型的，配置细节不需要开发者关注，只需要一个申请单。
动态创建，开发人员写好申请单后，供应商可以根据需求自动创建所需存储卷。

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: mongodb
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: mongodb
  template:
    metadata:
      labels:
        app: mongodb
    spec:
      containers:
        image: mongo:5.0
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        name: mongo
        volumeMounts:
          - mountPath: /data/db
            name: mongo-data
      volumes:
        - name: mongo-data
          persistentVolumeClaim:
             claimName: mongodata
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: mongodb
spec:
  clusterIP: None
  ports:
  - port: 27017
    protocol: TCP
    targetPort: 27017
  selector:
    app: mongodb
  type: ClusterIP
---
apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: local-storage
provisioner: kubernetes.io/no-provisioner
volumeBindingMode: WaitForFirstConsumer
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: mongodata
spec:
  capacity:
    storage: 2Gi
  volumeMode: Filesystem  # Filesystem（文件系统） Block（块）
  accessModes:
    - ReadWriteOnce       # 卷可以被一个节点以读写方式挂载
  persistentVolumeReclaimPolicy: Delete
  storageClassName: local-storage
  local:
    path: /root/data
  nodeAffinity:
    required:
      # 通过 hostname 限定在某个节点创建存储卷
      nodeSelectorTerms:
        - matchExpressions:
            - key: kubernetes.io/hostname
              operator: In
              values:
                - node2
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: mongodata
spec:
  accessModes: ["ReadWriteOnce"]
  storageClassName: "local-storage"
  resources:
    requests:
      storage: 2Gi

ConfigMap & Secret

数据库连接地址，这种可能根据部署环境变化的，我们不应该写死在代码里。
Kubernetes 为我们提供了 ConfigMap，可以方便的配置一些变量。文档

configmap.yaml

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: mongo-config
data:
  mongoHost: mongodb-0.mongodb

# 应用
kubectl apply -f configmap.yaml
# 查看
kubectl get configmap mongo-config -o yaml

Secret

一些重要数据，例如密码、TOKEN，我们可以放到 secret 中。文档，配置证书

apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  name: mongo-secret
# Opaque 用户定义的任意数据，更多类型介绍 https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/configuration/secret/#secret-types
type: Opaque
data:
  # 数据要 base64。https://tools.fun/base64.html
  mongo-username: bW9uZ291c2Vy
  mongo-password: bW9uZ29wYXNz

# 应用
kubectl apply -f secret.yaml
# 查看
kubectl get secret mongo-secret -o yaml

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: mongodb
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: mongodb
  template:
    metadata:
      labels:
        app: mongodb
    spec:
      containers:
        - name: mongo
          image: mongo:4.4
          # IfNotPresent 仅本地没有镜像时才远程拉，Always 永远都是从远程拉，Never 永远只用本地镜像，本地没有则报错
          imagePullPolicy: IfNotPresent
          env:
          - name: MONGO_INITDB_ROOT_USERNAME
            valueFrom:
              secretKeyRef:
                name: mongo-secret
                key: mongo-username
          - name: MONGO_INITDB_ROOT_PASSWORD
            valueFrom:
              secretKeyRef:
                name: mongo-secret
                key: mongo-password
          # Secret 的所有数据定义为容器的环境变量，Secret 中的键名称为 Pod 中的环境变量名称
          # envFrom:
          # - secretRef:
          #     name: mongo-secret

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: mypod
spec:
  containers:
  - name: mypod
    image: redis
    volumeMounts:
    - name: foo
      mountPath: "/etc/foo"
      readOnly: true
  volumes:
  - name: foo
    secret:
      secretName: mysecret

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