K8S简介、使用教程

发布于:2024-11-28 ⋅ 阅读:(38) ⋅ 点赞:(0)

以下是关于 Kubernetes(通常缩写为 K8S)的简介和使用教程:

一、Kubernetes 简介

  1. 定义与作用
    Kubernetes 是一个开源的容器编排平台,用于自动化部署、扩展和管理容器化应用程序。它最初由谷歌开发,后捐赠给云原生计算基金会(CNCF),并成为云原生领域中非常重要的基础设施。在如今的软件开发和部署场景中,随着容器技术(如 Docker)的广泛应用,Kubernetes 能够帮助开发者和运维团队高效地管理大量的容器,确保应用程序在不同的环境(如开发、测试、生产环境)中可靠且稳定地运行。

  2. 核心概念

    • Pod:是 Kubernetes 中最小的可部署和可管理的计算单元,它可以包含一个或多个紧密相关的容器。这些容器通常会共享网络和存储资源,并且总是一起被调度到同一个节点上运行。例如,一个包含 Web 服务器容器和数据库容器的组合,如果它们之间关联紧密,就可以放在一个 Pod 中(不过实际应用中更建议将数据库单独部署在不同的 Pod 中,这里只是为了便于理解举例)。
    • Node(节点):指的是集群中的一台机器,可以是物理机也可以是虚拟机,节点上运行着 Kubernetes 的相关组件(如 kubeletkube-proxy 等),并且可以用来运行 Pod。简单理解就是承载 Pod 的宿主主机。
    • Service(服务):用于将一组 Pod 暴露给其他应用或者外部网络,提供了稳定的网络访问入口。它可以通过不同的类型(如 ClusterIP 只在集群内部可访问、NodePort 可以通过集群中节点的特定端口访问、LoadBalancer 借助外部负载均衡器来对外提供服务等)实现不同的网络访问需求。
    • Deployment(部署):用于声明式地管理 Pod 的创建、更新和删除等操作,提供了应用程序的滚动更新、回滚等功能,方便开发者对应用进行版本升级等操作。
    • Namespace(命名空间):类似于操作系统中的文件夹,用于对集群中的资源进行隔离和分组管理,不同的命名空间中的资源可以同名,便于在多团队、多项目共用集群时划分资源和权限。

二、Kubernetes 使用教程

安装 Kubernetes
  1. 本地环境安装(以 Minikube 为例,适合用于学习和开发测试)

    • 前提条件:需要先安装好 Docker(因为 Minikube 依赖 Docker 来运行容器)以及对应的命令行工具(如 kubectl,用于与 Kubernetes 集群交互的客户端工具)。
    • 安装步骤
      • 根据操作系统下载对应的 Minikube 安装包(可以从官方网站获取),然后进行安装。
      • 安装完成后,在命令行执行 minikube start 命令来启动本地的 Kubernetes 集群。这个过程中,Minikube 会自动下载所需的镜像等资源并初始化集群。
      • 通过 kubectl get nodes 命令可以查看集群中的节点信息,若看到节点状态为 Ready,则表示集群启动成功。
  2. 生产环境安装(有多种方式,以基于云服务商提供的 Kubernetes 服务为例,如云原生的 Google Kubernetes Engine(GKE)、Amazon Elastic Kubernetes Service(EKS)、阿里云的容器服务 Kubernetes 版等)

    • 以 GKE 为例的步骤
      • 登录 Google Cloud 平台账号,在控制台中选择创建 Kubernetes 引擎集群,按照提示配置集群的相关参数,如节点数量、机器类型、网络配置等。
      • 完成配置后,点击创建,平台会自动完成集群的创建和初始化工作,创建完成后同样可以使用 kubectl get nodes 命令(前提是在本地配置好与 GKE 集群连接的 kubectl)来查看节点信息,确认集群状态。
创建和管理资源
  1. 创建 Pod
    • 使用 YAML 文件定义 Pod(推荐方式,便于版本控制和复用):创建一个例如名为 my-pod.yaml 的文件,内容示例如下:
      apiVersion: v1
      kind: Pod
      metadata:
        name: my-pod
        labels:
          app: my-app
      spec:
        containers:
        - name: my-container
          image: nginx:latest
          ports:
          - containerPort: 80

这个 YAML 文件定义了一个名为 my-pod 的 Pod,它包含一个基于 nginx:latest 镜像的容器,并且容器暴露了 80 端口。

  • 创建 Pod:在命令行执行 kubectl create -f my-pod.yaml 命令,Kubernetes 就会根据这个 YAML 文件创建对应的 Pod。可以通过 kubectl get pods 命令查看 Pod 的状态。
  1. 创建 Deployment
    • 同样使用 YAML 文件定义(例如 my-deployment.yaml
      apiVersion: apps/v1
      kind: Deployment
      metadata:
        name: my-deployment
        labels:
          app: my-app
      spec:
        replicas: 3
        selector:
          matchLabels:
            app: my-app
        template:
          metadata:
            labels:
              app: my-app
          spec:
            containers:
            - name: my-container
              image: nginx:latest
              ports:
              - containerPort: 80

这里定义了一个名为 my-deployment 的 Deployment,它会创建 3 个副本(由 replicas 参数指定)的 Pod,Pod 中的容器基于 nginx:latest 镜像且暴露 80 端口。

  • 创建 Deployment:执行 kubectl create -f my-deployment.yaml 命令,通过 kubectl get deployments 和 kubectl get pods 命令可以分别查看 Deployment 和其创建的 Pod 的状态。
  1. 创建 Service
    • 使用 YAML 文件定义服务(例如 my-service.yaml),以下是创建一个 ClusterIP 类型服务的示例
      apiVersion: v1
      kind: Service
      metadata:
        name: my-service
        labels:
          app: my-app
      spec:
        type: ClusterIP
        selector:
          app: my-app
        ports:
          - protocol: TCP
            port: 80
            targetPort: 80

这个服务会选择所有带有 app: my-app 标签的 Pod,将它们的 80 端口(targetPort)映射到服务的 80 端口(port)上,并且服务类型为 ClusterIP,意味着只能在集群内部访问。

  • 创建 Service:执行 kubectl create -f my-service.yaml 命令,通过 kubectl get services 命令可以查看服务的相关信息。
应用更新与回滚
  1. 更新 Deployment 中的容器镜像(实现应用版本升级)
    执行 kubectl set image deployment/my-deployment my-container=nginx:new-version 命令(这里假设 nginx:new-version 是要更新的新镜像版本),Kubernetes 会自动进行滚动更新,逐个替换旧版本的 Pod 为新版本的 Pod,在更新过程中可以通过 kubectl rollout status deployment/my-deployment 命令查看更新进度。
  2. 回滚 Deployment
    如果更新后出现问题,可以执行 kubectl rollout undo deployment/my-deployment 命令进行回滚操作,将 Deployment 回滚到上一个版本的状态。
资源删除

要删除之前创建的资源,可以执行以下命令:

  • 删除 Podkubectl delete pod my-pod(不过通常更建议通过管理 Deployment 等上层资源来间接管理 Pod,直接删除 Pod 可能会被重新创建,如果是由 Deployment 管理的话)。
  • 删除 Deploymentkubectl delete deployment my-deployment,这会同时删除它管理的所有 Pod。
  • 删除 Servicekubectl delete service my-service

以上只是 Kubernetes 的一个非常基础的使用教程,实际应用中它还有很多高级的功能和配置选项,比如配置存储卷、网络策略、资源配额等,需要进一步深入学习和实践来掌握。