k8s概念整合

七月 10, 2023 3738

Kubernetes的概念和基本原理繁杂。本文对个人的疑难混乱概念做了整理

学习路线：Kubernetes 学习路径

  • 初步了解，在这个阶段需要对 Kubernetes 有个大体了解，知道一些 Kubernetes 中的一些基本概念和基本的使用方法。
  • 整体学习，在这个阶段需要对 Kubernetes 有整体全面的了解，知道 Kubernetes 所有核心组件的工作原理。
  • 加深学习，在这个阶段需要对 Kubernetes 的拓展生态进行了解，包括与 Kubernetes 相关的一些开源组件、持续关注 Kubernetes 社区与 CNCF 社区等。

1.基本概念

pods

  • 即容器组，是 Kubernetes 集群中最小的操作单元，如创建、调度、管理、销毁等
    一个 Pod 包含一个或多个紧密相关的容器，并共享命名空间、网络和存储卷等
  • 隔离container
  • 每个 Pod 都有一个独立IP
  • img

Node

Node即节点，对应一个物理节点（物理机或者虚拟机），运行和管理Pod的生命周期，以及其他属于节点上的资源对象。

Volume 数据卷

K8S 支持很多类型的 volume 数据卷挂载，具体请参见**K8S 卷。前文就“如何理解 volume”提到：“需要手动 mount 的磁盘”，此外，有一点可以帮助理解：数据卷 volume 是 Pod 内部的磁盘资源**。

volume 是 K8S 的对象，对应一个实体的数据卷；而 volumeMounts 只是 container 的挂载点，对应 container 的其中一个参数。但是，volumeMounts 依赖于 volume，只有当 Pod 内有 volume 资源的时候，该 Pod 内部的 container 才可能有 volumeMounts。

Container 容器

本文中提到的镜像 Image、容器 Container，都指代了 Pod 下的一个container。关于 K8S 中的容器，在 2.1Pod 章节都已经交代了，这里无非再啰嗦一句：一个 Pod 内可以有多个容器 container。

在 Pod 中，容器也有分类，对这个感兴趣的同学欢迎自行阅读更多资料：

  • 标准容器 Application Container。
  • 初始化容器 Init Container。
  • 边车容器 Sidecar Container。
  • 临时容器 Ephemeral Container。

一般来说，我们部署的大多是标准容器（ Application Container）。

Deployment

作用是管理和控制 Pod 和 ReplicaSet，管控它们运行在用户期望的状态中。哎，打个形象的比喻，Deployment 就是包工头，主要负责监督底下的工人 Pod 干活，确保每时每刻有用户要求数量的 Pod 在工作。如果一旦发现某个工人 Pod 不行了，就赶紧新拉一个 Pod 过来替换它。

ReplicaSet 的目的是维护一组在任何时候都处于运行状态的 Pod 副本的稳定集合。 因此，它通常用来保证给定数量的、完全相同的 Pod 的可用性。

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NameSpace

在Kubernetes中，Namespace（命名空间）是用于隔离和管理Kubernetes资源的一种机制。它可以将Kubernetes集群划分为多个虚拟的集群，每个Namespace中的资源互相隔离，从而实现多租户和多组织之间的资源共享和管理。

Namespace的主要作用包括：

  1. 隔离资源：不同Namespace中的资源相互隔离，避免资源冲突和影响。例如，在同一个集群中，可以将开发、测试和生产环境的资源分别放在不同的Namespace中，从而避免互相干扰和影响。
  2. 管理访问控制：通过Namespace可以实现资源的访问控制和权限管理。管理员可以为每个Namespace分配不同的角色和权限，使得不同的团队和用户拥有不同的访问权限和操作权限。
  3. 管理资源配额：通过Namespace可以限制资源的使用量和配额，从而避免资源滥用和浪费。管理员可以为每个Namespace设置不同的资源配额和限制，例如CPU、内存和存储资源等。
  4. 简化部署和管理：通过Namespace可以将相关的资源组织到一起，从而简化资源的部署和管理。管理员可以通过Namespace来自动部署和管理相关的应用程序和服务，使得资源的管理更加高效和可靠。

需要注意的是，不同的Namespace中的资源可以通过Service和Ingress等对象进行访问和通信。同时，Kubernetes中还有一些默认的Namespace，例如default、kube-system和kube-public等，分别用于存储默认的资源和集群级别的资源。

2.k8s架构

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3.yaml文件例

以部署一个Pod的yaml文件为例，简单介绍部署所需的关键信息

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apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: memory-demo
  namespace: mem-example
spec:
  containers:
  - name: memory-demo-ctr
    image: polinux/stress
    resources:
      limits:
        memory: "200Mi"
      requests:
        memory: "100Mi"
    command: ["stress"]
    args: ["--vm", "1", "--vm-bytes", "150M", "--vm-hang", "1"]
    volumeMounts:
    - name: redis-storage
      mountPath: /data/redis
  volumes:
  - name: redis-storage
    emptyDir: {}

  • apiVersion记录 K8S 的 API Server 版本，现在看到的都是v1，用户不用管。

  • kind记录该 yaml 的对象，比如这是一份 Pod 的 yaml 配置文件，那么值内容就是Pod。

  • metadata记录了 Pod 自身的元数据，比如这个 Pod 的名字、这个 Pod 属于哪个 namespace（命名空间的概念，后文会详述，暂时理解为“同一个命名空间内的对象互相可见”）。

  • spec记录了 Pod 内部所有的资源的详细信息，看懂这个很重要：

    • containers记录了 Pod 内的容器信息，containers包括了：name容器名，image容器的镜像地址，resources容器需要的 CPU、内存、GPU 等资源，command容器的入口命令，args容器的入口参数，volumeMounts容器要挂载的 Pod 数据卷等。可以看到，上述这些信息都是启动容器的必要和必需的信息。
    • volumes记录了 Pod 内的数据卷信息，后文会详细介绍 Pod 的数据卷。

4.其他混乱概念

Service和Deployment

  • Service监控某一Deployment（并转发其中的端口），进而监控Deployment内部的Container

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Cluster的访问权限image-20230705114203865

不同Port的类型

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port

  • nodePort： 使用nodeIp：nodePort 从外部访问请求某个service
  • Port： k8s 集群内部访问service端口， 通过clusterip:port 请求某个service
  • targetPort：是pod的端口，从port和nodePort来的流量经过kube-proxy流入到后端pod的targetPort上，最后进入容器
  • containerPort：是pod内部容器的端口，targetPort映射到containerPort

pod和Container的关系

  • Pod是Kubernetes中最小的可部署对象，它可以理解为一个逻辑主机，可以包含一个或多个Container，以及共享的网络和存储资源。容器是运行应用程序的实际载体，它们可以在同一个Pod中协同工作，或者在不同的Pod中独立运行，从而实现更灵活的应用程序部署和管理。
  • 需要注意的是，在设计Pod时，应该避免将多个不相关的容器放在同一个Pod中。通常情况下，一个Pod应该只包含一个主要容器，例如应用程序容器，以及一些辅助容器，例如日志收集器和监控代理等。这样可以确保Pod的可维护性和可扩展性，并提高应用程序的可靠性和性能。
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