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kubernetes-helm与k8基础

推荐 原创

周杰伦

文章分类 其他 kubernetes java 开发语言 阅读数 : 198 阅读时长 : 9分钟


【kubernetes-helm与k8基础】此文章归类为：[ "kubernetes", "java", "开发语言" ]。

文章目录

一、helm

Helm是Kubernetes的包管理器

  • chart：代表helm包，包含在Kubernetes集群内允许额应用程序，工具或者服务所需的所有资源定义
  • Repository：用来存放和共享charts的地方
  • Release：chart名字，允许在Kubernetes集群中的chart的实例，一个chart通过可以在同一个集群中安装多次，每一次安装都会创建一个新的release

部署一个简单的helm chart
环境：ubuntu20.04
helm版本：

➜  ~ helm version
version.BuildInfo{Version:"v3.14.3", GitCommit:"f03cc04caaa8f6d7c3e67cf918929150cf6f3f12", GitTreeState:"clean", GoVersion:"go1.21.7"}

（1）创建nginx-chart

➜  mender helm create nginx-chart

（2）开始部署
简单起见，删除templates下的所有文件并创建新的yaml文件。

➜  mender tree nginx-chart 
nginx-chart
├── Chart.yaml
├── charts
├── templates
│   ├── deployment.yaml
│   ├── namespace.yaml
│   └── service.yaml
└── values.yaml

2 directories, 5 files

service.yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-server-svc
  namespace: nginx-ns
spec:
  ports:
    - port: 80
      targetPorts: 80
      nodePort: 30119
  selector:
    app: nginx-server
  type: NodePort

deployment.yaml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
  namespace: nginx-ns
  labels:
    app: nginx-server
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx-server
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx-server
    spec:
      containers:
        - name: nginx
          image: nginx:latest
          ports:
            - containerPort: 80

namespace.yaml

apiVersion: v1
kind: Namespace
metadata:
  name: nginx-ns


➜  mender helm install nginx ./nginx-chart
W0407 12:27:42.406153  345264 warnings.go:70] unknown field "spec.ports[0].targetPorts"
NAME: nginx
LAST DEPLOYED: Sun Apr  7 12:27:42 2024
NAMESPACE: default
STATUS: deployed
REVISION: 1
TEST SUITE: None

（3）查询

➜  mender helm list

使用kubectl查询pod状态

➜  ~ kubectl get pods -A

使用kubectl查询service状态

➜  ~ kubectl get svc -n ningxin-ns

（4）其他命令

删除
➜  ~ helm uninstall nginx
release "nginx" uninstalled

仓库相关

列表
➜  ~ helm repo list

增加仓库
helm repo add stable http://a/b/c/charts stable为仓库名

help repo remove 仓库名
helm search repo tomcat
helm pull stable/tomcat --untar 拉取chart包，stable为名字

查看详细信息
helm get manifest ${release_name}

安装
helm install name chart目录
helm install myconfigmap3 ./mychart/ --debug --dry-run
 
helm shou chart stable/tomcat

升级

  • 修改values.yaml内容如下：
nginx:
  replicas: 1

修改deployment.yaml内容如下：


```yaml
  replicas: {{ .Values.nginx.replica }}


启动
```powershell
➜  mender helm install nginx ./nginx-chart

修改values.yaml中的内容

nginx:
  replica: 5

升级values

➜  mender helm upgrade nginx ./nginx-chart -f ./nginx-chart/values.yaml 
W0407 14:05:07.113651  703702 warnings.go:70] unknown field "spec.ports[0].targetPorts"
Release "nginx" has been upgraded. Happy Helming!
NAME: nginx
LAST DEPLOYED: Sun Apr  7 14:05:06 2024
NAMESPACE: default
STATUS: deployed
REVISION: 2
TEST SUITE: None

升级结果

➜  mender kubectl get pod -n nginx-ns
NAME                                READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-deployment-6f5d4c59d9-krwwr   1/1     Running   0          77m
nginx-deployment-6f5d4c59d9-vrvft   1/1     Running   0          68m
nginx-deployment-6f5d4c59d9-4lmsb   1/1     Running   0          68m
nginx-deployment-6f5d4c59d9-mbntc   1/1     Running   0          68m
nginx-deployment-6f5d4c59d9-4v9j2   1/1     Running   0          68m

回滚

➜  mender kubectl get pod -n nginx-ns
NAME                                READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-deployment-6f5d4c59d9-krwwr   1/1     Running   0          77m
nginx-deployment-6f5d4c59d9-vrvft   1/1     Running   0          68m
nginx-deployment-6f5d4c59d9-4lmsb   1/1     Running   0          68m
nginx-deployment-6f5d4c59d9-mbntc   1/1     Running   0          68m
nginx-deployment-6f5d4c59d9-4v9j2   1/1     Running   0          68m
➜  mender helm ls
NAME            NAMESPACE       REVISION        UPDATED                                 STATUS          CHART                   APP VERSION
cert-manager    default         1               2024-04-03 15:25:17.13140855 +0800 CST  deployed        cert-manager-v1.4.0     v1.4.0     
mender          default         8               2024-04-03 17:44:33.157426499 +0800 CST failed          mender-5.6.0            3.7.3      
minio-operator  default         1               2024-04-03 15:27:49.145957089 +0800 CST deployed        minio-operator-4.1.7    v4.1.3     
my-release      default         1               2024-04-03 15:36:50.207554144 +0800 CST deployed        mongodb-15.1.1          7.0.7      
nginx           default         2               2024-04-07 14:05:06.944673306 +0800 CST deployed        nginx-chart-0.1.0       1.16.0     
➜  mender helm rollback nginx 1     
W0407 15:15:05.193720  959270 warnings.go:70] unknown field "spec.ports[0].targetPorts"
Rollback was a success! Happy Helming!
➜  mender helm ls              
NAME            NAMESPACE       REVISION        UPDATED                                 STATUS          CHART                   APP VERSION
cert-manager    default         1               2024-04-03 15:25:17.13140855 +0800 CST  deployed        cert-manager-v1.4.0     v1.4.0     
mender          default         8               2024-04-03 17:44:33.157426499 +0800 CST failed          mender-5.6.0            3.7.3      
minio-operator  default         1               2024-04-03 15:27:49.145957089 +0800 CST deployed        minio-operator-4.1.7    v4.1.3     
my-release      default         1               2024-04-03 15:36:50.207554144 +0800 CST deployed        mongodb-15.1.1          7.0.7      
nginx           default         3               2024-04-07 15:15:05.132864163 +0800 CST deployed        nginx-chart-0.1.0       1.16.0     
可以看到只有一个nginx了，删除了其他3个镜像
➜  mender kubectl get pod -n nginx-ns
NAME                                READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-deployment-6f5d4c59d9-krwwr   1/1     Running   0          79m

二、K8S/K3S

1.K8S基本组件

1.1 资源对象

Master：Master节点是K8S集群的控制节点，负责整个集群的管理和控制。Master节点上包含以下组件：

  • kube-apiserver：集群控制的入口，提供HTTP REST服务。包含8080的非安全服务、6443安全服务
  • kube-controller-manager：K8S集群中所有资源对象的自动化控制中心
  • kube-scheduler：负责Pod的调用

Node：Node节点是K8S集群中的工作节点，Node上的工作负载由Master节点分配，工作负载主要是运行容器应用。
Node节点包含以下组件：

  • kubelet：负责Pod的创建、启动、监控、重启、销毁灯工作，同时与Master节点协作，实现集群管理的基本功能。
  • kube-proxy：实现K8S Service的通信和负载均衡
  • 运行容器化Pod应用

Pod：Pod是K9S最基本的部署调度单元，每个Pod可以由一个或者多个业务容器和一个根容器(Pause容器)组成。一个Pod表示某个应用的一个是实例。

ReplicaSet：是Pod副本的抽象，用于解决Pod的扩容和伸缩。

Deployment：Deployment表示部署，在内部使用ReplicaSet来实现。可以通过Deployment来生成相应的ReplicaSet完成Pod副本的创建。

Service：Service是K8S最重要的资源对象，K8S中的Service对象可以对应微服务架构中的微服务。Service定义了服务的访问入口，服务的调用者通过这个地址访问Service后端的Pod副本实例。Service通过Label Selector同后端的Pod副本建立关系，Deployment保证后端Pod副本的数量，也就是保证服务的伸缩性。

1.2 核心组件

在这里插入图片描述
Kubernetes 主要由以下几个核心组件组成:

etcd 保存了整个集群的状态，就是一个数据库；
apiserver 提供了资源操作的唯一入口，并提供认证、授权、访问控制、API 注册和发现等机制；
controller manager 负责维护集群的状态，比如故障检测、自动扩展、滚动更新等；
scheduler 负责资源的调度，按照预定的调度策略将 Pod 调度到相应的机器上；
kubelet 负责维护容器的生命周期，同时也负责 Volume（CSI）和网络（CNI）的管理；
Container runtime 负责镜像管理以及 Pod 和容器的真正运行（CRI）；
kube-proxy 负责为 Service 提供 cluster 内部的服务发现和负载均衡；

当然了除了上面的这些核心组件，还有一些推荐的插件：

kube-dns 负责为整个集群提供 DNS 服务
Ingress Controller 为服务提供外网入口
Heapster 提供资源监控
Dashboard 提供 GUI

1.3典型的创建 Pod 的流程

在这里插入图片描述

用户通过 REST API 创建一个 Pod
apiserver 将其写入 etcd
scheduluer 检测到未绑定 Node 的 Pod，开始调度并更新 Pod 的 Node 绑定
kubelet 检测到有新的 Pod 调度过来，通过 container runtime 运行该 Pod
kubelet 通过 container runtime 取到 Pod 状态，并更新到 apiserver 中

1.4 Kubernetes 多组件之间的通信原理

apiserver 负责 etcd 存储的所有操作，且只有 apiserver 才直接操作 etcd 集群
apiserver 对内（集群中的其他组件）和对外（用户）提供统一的 REST API，其他组件均通过 apiserver 进行通信

controller manager、scheduler、kube-proxy 和 kubelet 等均通过 apiserver watch API 监测资源变化情况，并对资源作相应的操作
所有需要更新资源状态的操作均通过 apiserver 的 REST API 进行
apiserver 也会直接调用 kubelet API（如 logs, exec, attach 等），默认不校验 kubelet 证书，但可以通过 --kubelet-certificate-authority 开启（而 GKE 通过 SSH 隧道保护它们之间的通信）

三、容器运行时 Containerd

1.查看当前k3s使用的容器运行时CRI

➜  ~ kubectl get nodes -o wide
NAME          STATUS   ROLES                  AGE    VERSION        INTERNAL-IP      EXTERNAL-IP   OS-IMAGE             KERNEL-VERSION                       CONTAINER-RUNTIME
script-wang   Ready    control-plane,master   5d2h   v1.28.8+k3s1   192.168.70.221   <none>        Ubuntu 20.04.6 LTS   5.15.150.1-microsoft-standard-WSL2   containerd://1.7.11-k3s2
➜  ~ kubectl get nodes -o wide
NAME          STATUS   ROLES                  AGE    VERSION        INTERNAL-IP      EXTERNAL-IP   OS-IMAGE             KERNEL-VERSION                       CONTAINER-RUNTIME
script-wang   Ready    control-plane,master   5d2h   v1.28.8+k3s1   192.168.70.221   <none>        Ubuntu 20.04.6 LTS   5.15.150.1-microsoft-standard-WSL2   containerd://1.7.11-k3s2

2.K3S修改docker为运行环境

在缺省安装时，K3S默认使用containerd作为容器运行环境，
若想使用Docker环境替换containerd环境共有两种方法。

方法一：安装时指定参数
在安装时通过环境变量INSTALL_K3S_EXEC

curl -sfL https://get.k3s.io | INSTALL_K3S_EXEC=“server --docker” sh -s -

或者
curl -sfL https://get.k3s.io | sh -s - server --docker

方法二：安装后修改K3S服务的配置文件：

vim /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/k3s.service

文件内容如下

[Unit]
Description=Lightweight Kubernetes
Documentation=https://k3s.io
Wants=network-online.target

[Install]
WantedBy=multi-user.target

[Service]
Type=notify
EnvironmentFile=/etc/systemd/system/k3s.service.env
KillMode=process
Delegate=yes
# Having non-zero Limit*s causes performance problems due to accounting overhead
# in the kernel. We recommend using cgroups to do container-local accounting.
LimitNOFILE=1048576
LimitNPROC=infinity
LimitCORE=infinity
TasksMax=infinity
TimeoutStartSec=0
Restart=always
RestartSec=5s
ExecStartPre=-/sbin/modprobe br_netfilter
ExecStartPre=-/sbin/modprobe overlay
ExecStart=/usr/local/bin/k3s server
~                                                                                                      
~                                                                                                      
~                                                                                                                                                                                        
"/etc/systemd/system/multi-user.target.wants/k3s.service" 26L, 670C                  26,0-1        All

在这里我们需要修改ExecStart的值，将其修改为：

/usr/local/bin/k3s server --docker --no-deploy traefik

之后保存退出，执行命令重新加载新的服务配置文件：

systemctl daemon-reload

完成后重启K3S服务：

systemctl  restart k3s

查询节点信息

  • 显示docker则表示切换成功。
kubectl get node -o wide
NAME                      STATUS   ROLES    AGE    VERSION        INTERNAL-IP      EXTERNAL-IP   OS-IMAGE                KERNEL-VERSION               CONTAINER-RUNTIME
iz2zeh0l1z8k2z5qifxbknz   Ready    master   177m   v1.18.4+k3s1   172.17.106.133   <none>        CentOS Linux 7 (Core)   3.10.0-514.26.2.el7.x86_64   docker://19.3.12

3. Containerd

一文搞懂容器运行时 Containerd

参考


更多【kubernetes-helm与k8基础】相关视频教程：www.yxfzedu.com




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