kubernetes资源管理

kubernetes资源管理

1.资源管理介绍

在kubernetes中，所有的内容都抽象为资源，用户需要通过操作资源来管理kubernetes。

kubernetes的本质上就是一个集群系统，用户可以在集群中部署各种服务，所谓的部署服务，其实就是在kubernetes集群中运行一个个的容器，并将指定的程序跑在容器中。

kubernetes的最小管理单元是pod而不是容器，所以只能将容器放在Pod中，而kubernetes一般也不会直接管理Pod，而是通过Pod控制器来管理Pod的。

Pod可以提供服务之后，就要考虑如何访问Pod中服务，kubernetes提供了Service资源实现这个功能。

当然，如果Pod中程序的数据需要持久化，kubernetes还提供了各种存储系统。

学习kubernetes的核心，就是学习如何对集群上的Pod、Pod控制器、Service、存储等各种资源进行操作

2.YAML语言介绍

YAML是一个类似 XML、JSON 的标记性语言。它强调以数据为中心，并不是以标识语言为重点。因而YAML本身的定义比较简单，号称"一种人性化的数据格式语言"。

    15
    
Wuhan

xiaofeiyang:
  age: 15
  address: Wuhan
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YAML的语法比较简单，主要有下面几个：

• 大小写敏感
• 使用缩进表示层级关系
• 缩进不允许使用tab，只允许空格( 低版本限制 )
• 缩进的空格数不重要，只要相同层级的元素左对齐即可
• '#'表示注释

YAML支持以下几种数据类型：

• 纯量：单个的、不可再分的值
• 对象：键值对的集合，又称为映射（mapping）/ 哈希（hash） / 字典（dictionary）
• 数组：一组按次序排列的值，又称为序列（sequence） / 列表（list）

# 纯量, 就是指的一个简单的值，字符串、布尔值、整数、浮点数、Null、时间、日期
# 1 布尔类型
c1: true (或者True)
# 2 整型
c2: 234
# 3 浮点型
c3: 3.14
# 4 null类型 
c4: ~  # 使用~表示null
# 5 日期类型
c5: 2018-02-17    # 日期必须使用ISO 8601格式，即yyyy-MM-dd
# 6 时间类型
c6: 2018-02-17T15:02:31+08:00  # 时间使用ISO 8601格式，时间和日期之间使用T连接，最后使用+代表时区
# 7 字符串类型
c7: wangqing     # 简单写法，直接写值 , 如果字符串中间有特殊字符，必须使用双引号或者单引号包裹 
c8: line1
    line2     # 字符串过多的情况可以拆成多行，每一行会被转化成一个空格
# 对象
# 形式一(推荐):
xiaofeiyang:
  age: 15
  address: Wuhan
# 形式二(了解):
xiaofeiyang: {age: 15,address: Wuhan}
# 数组
# 形式一(推荐):
address:
  - 武昌
  - 江夏  
# 形式二(了解):
address: [武昌,江夏]
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小提示：

1 书写yaml切记: 后面要加一个空格

2 如果需要将多段yaml配置放在一个文件中，中间要使用---分隔

3 下面是一个yaml转json的网站，可以通过它验证yaml是否书写正确

https://www.json2yaml.com/convert-yaml-to-json

3.资源管理方式

• 命令式对象管理：直接使用命令去操作kubernetes资源

  kubectl run nginx-pod --image=nginx:1.17.1 --port=80

• 命令式对象配置：通过命令配置和配置文件去操作kubernetes资源

  kubectl create/patch -f nginx-pod.yaml

• 声明式对象配置：通过apply命令和配置文件去操作kubernetes资源

  kubectl apply -f nginx-pod.yaml

3.1 命令式对象管理

kubectl命令

kubectl是kubernetes集群的命令行工具，通过它能够对集群本身进行管理，并能够在集群上进行容器化应用的安装部署。kubectl命令的语法如下：

kubectl [command] [type] [name] [flags]
1

comand：指定要对资源执行的操作，例如create、get、delete

type：指定资源类型，比如deployment、pod、service

name：指定资源的名称，名称大小写敏感

flags：指定额外的可选参数

//查看所有pod（默认是当前名称空间里面所有的pod）
[root@master ~]# kubectl get pod
NAME                     READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-7854ff8877-srb6g   1/1     Running   0          20h

//查看某个pod
[root@master ~]# kubectl get pod nginx-7854ff8877-srb6g
NAME                     READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-7854ff8877-srb6g   1/1     Running   0          20h

//查看某个pod,以yaml格式展示结果
[root@master ~]# kubectl get pod nginx-7854ff8877-srb6g -o yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  creationTimestamp: "2023-11-14T10:27:38Z"
  generateName: nginx-7854ff8877-
  labels:
    app: nginx
    pod-template-hash: 7854ff8877
省略. . . . . 
docker.io/library/nginx@sha256:86e53c4c16a6a276b204b0fd3a8143d86547c967dc8258b3d47c3a21bb68d3c6
    lastState: {}
    name: nginx
    ready: true
    restartCount: 0
    started: true
    state:
      running:
        startedAt: "2023-11-14T10:28:11Z"
  hostIP: 192.168.195.134
  phase: Running
  podIP: 10.244.1.2
  podIPs:
  - ip: 10.244.1.2
  qosClass: BestEffort
  startTime: "2023-11-14T10:27:38Z"
  
//查看其他某个名称空间里面的pod，比如kube-system
[root@master ~]# kubectl get pods -n kube-system
NAME                             READY   STATUS    RESTARTS   AGE
coredns-66f779496c-8zhb6         1/1     Running   0          21h
coredns-66f779496c-ffq2l         1/1     Running   0          21h
etcd-master                      1/1     Running   0          21h
kube-apiserver-master            1/1     Running   0          21h
kube-controller-manager-master   1/1     Running   0          21h
kube-proxy-ks266                 1/1     Running   0          21h
kube-proxy-mtcg9                 1/1     Running   0          21h
kube-proxy-xzqw4                 1/1     Running   0          21h
kube-scheduler-master            1/1     Running   0          21h

//查看所有名称空间中的pod
[root@master ~]# kubectl get pods --all-namespaces
NAMESPACE      NAME                             READY   STATUS    RESTARTS   AGE
default        nginx-7854ff8877-srb6g           1/1     Running   0          21h
dev            pod                              1/1     Running   0          10m
kube-flannel   kube-flannel-ds-lkzzg            1/1     Running   0          21h
kube-flannel   kube-flannel-ds-sv9mq            1/1     Running   0          21h
kube-flannel   kube-flannel-ds-zv5hk            1/1     Running   0          21h
kube-system    coredns-66f779496c-8zhb6         1/1     Running   0          21h
kube-system    coredns-66f779496c-ffq2l         1/1     Running   0          21h
kube-system    etcd-master                      1/1     Running   0          21h
kube-system    kube-apiserver-master            1/1     Running   0          21h
kube-system    kube-controller-manager-master   1/1     Running   0          21h
kube-system    kube-proxy-ks266                 1/1     Running   0          21h
kube-system    kube-proxy-mtcg9                 1/1     Running   0          21h
kube-system    kube-proxy-xzqw4                 1/1     Running   0          21h
kube-system    kube-scheduler-master            1/1     Running   0          21h
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资源类型

kubernetes中所有的内容都抽象为资源，可以通过下面的命令进行查看:

[root@master ~]# kubectl api-resources
NAME                              SHORTNAMES   APIVERSION                             NAMESPACED   KIND
bindings                                       v1                                     true         Binding
componentstatuses                 cs           v1                                     false        ComponentStatus
configmaps                        cm           v1                                     true         ConfigMap
endpoints                         ep           v1                                     true         Endpoints
events                            ev           v1                                     true         Event
limitranges                       limits       v1                                     true         LimitRange
namespaces                        ns           v1                                     false        Namespace
nodes                             no           v1                                     false        Node
persistentvolumeclaims            pvc          v1                                     true         PersistentVolumeClaim
persistentvolumes                 pv           v1                                     false        PersistentVolume
pods                              po           v1                                     true         Pod
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经常使用的资源有下面这些：

操作

kubernetes允许对资源进行多种操作，可以通过–help查看详细的操作命令

kubectl --help
1

经常使用的操作有下面这些：

常用的基本命令演示使用：

//创建一个namespace
[root@master ~]# kubectl create namespace dev
namespace/dev created

//获取namespace
[root@master ~]# kubectl get namespace
NAME              STATUS   AGE
default           Active   21h
dev               Active   13s     //创建成功
kube-flannel      Active   21h
kube-node-lease   Active   21h
kube-public       Active   21h
kube-system       Active   21h

//在此namespace下创建并运行一个nginx的Pod
[root@master ~]# kubectl run nginx --image=nginx:latest -n dev

//查看新创建的pod
[root@master ~]# kubectl get pod -n dev
NAME    READY   STATUS              RESTARTS   AGE
nginx   0/1     ContainerCreating   0          2s

//删除指定的pod
[root@master ~]# kubectl delete pod -n dev nginx
pod "nginx" deleted

//删除指定的namespace
[root@master ~]# kubectl delete namespace dev
namespace "dev" deleted
[root@master ~]# kubectl get pod -n dev
No resources found in dev namespace.    //在dev名称空间中找不到资源

//查看资源是怎样创建出来的，显示创建过程信息
[root@master ~]# kubectl explain pod
KIND:       Pod
VERSION:    v1

DESCRIPTION:
    Pod is a collection of containers that can run on a host. This resource is
    created by clients and scheduled onto hosts.
    
FIELDS:
  apiVersion	
    APIVersion defines the versioned schema of this representation of an object.
    Servers should convert recognized schemas to the latest internal value, and
    may reject unrecognized values. More info:
    https://git.k8s.io/community/contributors/devel/sig-architecture/api-conventions.md#resources

  kind	
    Kind is a string value representing the REST resource this object
    represents. Servers may infer this from the endpoint the client submits
    requests to. Cannot be updated. In CamelCase. More info:
    https://git.k8s.io/community/contributors/devel/sig-architecture/api-conventions.md#types-kinds

  metadata	
    Standard object's metadata. More info:
    https://git.k8s.io/community/contributors/devel/sig-architecture/api-conventions.md#metadata

  spec	
    Specification of the desired behavior of the pod. More info:
    https://git.k8s.io/community/contributors/devel/sig-architecture/api-conventions.md#spec-and-status

  status	
    Most recently observed status of the pod. This data may not be up to date.
    Populated by the system. Read-only. More info:
    https://git.k8s.io/community/contributors/devel/sig-architecture/api-conventions.md#spec-and-status
其他资源皆以上述命令模式查看，例如想查看deployment怎样创建则可以用kubectl explain deployment查看

//编辑一个namespace
[root@master ~]# kubectl edit namespaces default
Edit cancelled, no changes made.

编辑窗中的内容如下：
# Please edit the object below. Lines beginning with a '#' will be ignored,
# and an empty file will abort the edit. If an error occurs while saving this file will be
# reopened with the relevant failures.
#
apiVersion: v1
kind: Namespace
metadata:
  creationTimestamp: "2023-11-14T10:11:11Z"
  labels:
    kubernetes.io/metadata.name: default
  name: default
  resourceVersion: "37"
  uid: 2e54b286-3b69-42c0-acfc-8bca0ae5a2c0
spec:
  finalizers:
  - kubernetes
status:
  phase: Active
  
//exec进入到pod的某个容器中
[root@master ~]# kubectl exec -it nginx-7854ff8877-srb6g -- /bin/bash
root@nginx-7854ff8877-srb6g:/# ls --color
bin   dev                  docker-entrypoint.sh  home  lib32  libx32  mnt  proc  run   srv  tmp  var
boot  docker-entrypoint.d  etc                   lib   lib64  media   opt  root  sbin  sys  usr
root@nginx-7854ff8877-srb6g:/# 

//在pod内外复制文件
[root@master ~]# kubectl exec -it nginx-7854ff8877-srb6g -- /bin/bash
root@nginx-7854ff8877-srb6g:/# ls --color
bin   dev                  docker-entrypoint.sh  home  lib32  libx32  mnt  proc  run   srv  tmp  var
boot  docker-entrypoint.d  etc                   lib   lib64  media   opt  root  sbin  sys  usr
root@nginx-7854ff8877-srb6g:/# echo 'hello world' > ftx
root@nginx-7854ff8877-srb6g:/# exit
exit
[root@master ~]# kubectl cp nginx-7854ff8877-srb6g:ftx ftx
[root@master ~]# cat ftx
hello world
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3.2 命令式对象配置

命令式对象配置就是使用命令配合配置文件一起来操作kubernetes资源。

1.创建一个nginxpod.yaml，内容如下：

[root@master ~]# mkdir manifest
[root@master ~]# cd manifest
[root@master manifest]# vim pod.yml
[root@master manifest]# cat pod.yml
apiVersion: v1
kind: Namespace
metadata: 
  name: dev

---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata: 
  name: nginx
  namespace: dev
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:latest
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2.执行create命令，创建资源：

[root@master manifest]# kubectl create -f pod.yml 
namespace/dev created
pod/nginx created
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此时发现创建了两个资源对象，分别是namespace和pod

3.执行get命令，查看资源：

[root@master manifest]# kubectl get -f pod.yml 
NAME            STATUS   AGE
namespace/dev   Active   19s

NAME        READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod/nginx   1/1     Running   0          19s
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这样就显示了两个资源对象的信息

4.执行delete命令，删除资源：

[root@master manifest]# kubectl delete -f pod.yml
namespace "dev" deleted
pod "nginx" deleted
[root@master manifest]# kubectl get -f pod.yml 
Error from server (NotFound): namespaces "dev" not found
Error from server (NotFound): namespaces "dev" not found
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此时发现两个资源对象被删除了

总结:
命令式对象配置的方式操作资源，可以简单的认为：命令 + yaml配置文件（里面是命令需要的各种参数）

3.3 声明式对象配置

声明式对象配置跟命令式对象配置很相似，但是它只有一个命令apply。

//首先执行一次kubectl apply -f yaml文件，发现创建了资源
[root@master manifest]# kubectl apply -f pod.yml 
namespace/dev created
pod/nginx created
[root@master manifest]# kubectl get -f pod.yml 
NAME            STATUS   AGE
namespace/dev   Active   15s

NAME        READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod/nginx   1/1     Running   0          15s

//再次执行一次kubectl apply -f yaml文件，发现说资源没有变动
[root@master manifest]# kubectl apply -f pod.yml 
namespace/dev unchanged
pod/nginx unchanged

//将pod.yml中的pod的镜像换成其他的镜像后再执行一次
[root@master manifest]# vim pod.yml 
[root@master manifest]# cat pod.yml
apiVersion: v1
kind: Namespace
metadata: 
  name: dev

---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata: 
  name: nginx
  namespace: dev
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: httpd:latest
[root@master manifest]# kubectl apply -f pod.yml 
namespace/dev unchanged
pod/nginx configured      //此处可以看到pod发生了更改
[root@master manifest]# kubectl get -f pod.yml 
NAME            STATUS   AGE
namespace/dev   Active   102m

NAME        READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod/nginx   1/1     Running   0          102m
//查看详细信息
[root@master manifest]# kubectl describe pod -n dev nginx
Name:             nginx
Namespace:        dev
Priority:         0
Service Account:  default
Node:             node2/192.168.195.135
Start Time:       Thu, 16 Nov 2023 10:00:31 +0800
Labels:           
Annotations:      
Status:           Running
IP:               10.244.2.7
IPs:
  IP:  10.244.2.7
Containers:
  nginx:
    Container ID:   containerd://e3404e086731c139cf2df2b347c3374219c8e8916ca8e628a5724f0585cd35fd
    Image:          httpd:latest
    Image ID:       docker.io/library/httpd@sha256:4e24356b4b0aa7a961e7dfb9e1e5025ca3874c532fa5d999f13f8fc33c09d1b7
    Port:           
    Host Port:      
    State:          Running
      Started:      Thu, 16 Nov 2023 11:43:19 +0800
    Last State:     Terminated
      Reason:       Completed
      Exit Code:    0
      Started:      Thu, 16 Nov 2023 10:00:35 +0800
      Finished:     Thu, 16 Nov 2023 11:43:03 +0800
    Ready:          True
    Restart Count:  1
    Environment:    
    Mounts:
      /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount from kube-api-access-clw8c (ro)
Conditions:
  Type              Status
  Initialized       True 
  Ready             True 
  ContainersReady   True 
  PodScheduled      True 
Volumes:
  kube-api-access-clw8c:
    Type:                    Projected (a volume that contains injected data from multiple sources)
    TokenExpirationSeconds:  3607
    ConfigMapName:           kube-root-ca.crt
    ConfigMapOptional:       
    DownwardAPI:             true
QoS Class:                   BestEffort
Node-Selectors:              
Tolerations:                 node.kubernetes.io/not-ready:NoExecute op=Exists for 300s
                             node.kubernetes.io/unreachable:NoExecute op=Exists for 300s
Events:
  Type    Reason   Age                   From     Message
  ----    ------   ----                  ----     -------
  Normal  Killing  2m41s                 kubelet  Container nginx definition changed, will be restarted
  Normal  Pulling  2m41s                 kubelet  Pulling image "httpd:latest"
  Normal  Pulled   2m26s                 kubelet  Successfully pulled image "httpd:latest" in 15.537s (15.537s including waiting)
  Normal  Created  2m25s (x2 over 105m)  kubelet  Created container nginx
  Normal  Started  2m25s (x2 over 105m)  kubelet  Started container nginx

总结:
    其实声明式对象配置就是使用apply描述一个资源最终的状态（在yaml中定义状态）
    使用apply操作资源：
        如果资源不存在，就创建，相当于 kubectl create
        如果资源已存在，就更新，相当于 kubectl patch
    注：使用create创建后是无法执行第二遍该命令进行修改更新，所以apply更加实用。
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扩展：kubectl在node节点上运行

kubectl的运行是需要进行配置的，它的配置文件是$HOME/.kube，如果想要在node节点运行此命令，需要将master上的.kube文件复制到node节点上，即在master节点上执行下面操作：

1.在node节点（工作节点）上创建一个用户
2.在该用户的家目录中创建一个隐藏目录 .kube
3.将控制节点上的/etc/kubernetes/admin.conf通过scp发送到node节点里上一步创建的目录中并命名为config
4.在node节点修改config文的属主属组为第1步创建的用户

//在master主机上操作
[root@master ~]# scp /etc/kubernetes/admin.conf node1:/home//tom/.kube/config
admin.conf                                                                          100% 5647     3.4MB/s   00:00    
[root@master ~]#

//在node1主机（node节点）上操作，以普通用户身份运行

To start using your cluster, you need to run the following as a regular user:

  mkdir -p $HOME/.kube
  sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
  sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config
  
[root@node1 ~]# useradd tom
[root@node1 ~]# mkdir -p ~tom/.kube
[root@node1 ~]# chown -R tom.tom ~tom/.kube/
[root@node1 ~]# su - tom
[tom@node1 ~]$ ls -a
.  ..  .bash_logout  .bash_profile  .bashrc  .kube
[tom@node1 ~]$ ll -a
total 12
drwx------  3 tom  tom   75 Nov 16 11:56 .
drwxr-xr-x. 4 root root  28 Nov 16 11:56 ..
-rw-r--r--  1 tom  tom   18 Aug 30  2019 .bash_logout
-rw-r--r--  1 tom  tom  141 Aug 30  2019 .bash_profile
-rw-r--r--  1 tom  tom  312 Aug 30  2019 .bashrc
drwxr-xr-x  2 tom  tom   20 Nov 16 11:57 .kube
[tom@node1 ~]$ kubectl get nodes
NAME     STATUS   ROLES           AGE   VERSION
master   Ready    control-plane   41h   v1.28.2
node1    Ready              41h   v1.28.2
node2    Ready              41h   v1.28.2
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总体而言，Kubernetes的Label是用于对集群中的对象进行分类、筛选和管理的一种有效机制。Label的运用使得集群管理和操作变得更加方便、灵活和高效。
$ ll -a
total 12
drwx------ 3 tom tom 75 Nov 16 11:56 .
drwxr-xr-x. 4 root root 28 Nov 16 11:56 …
-rw-r–r-- 1 tom tom 18 Aug 30 2019 .bash_logout
-rw-r–r-- 1 tom tom 141 Aug 30 2019 .bash_profile
-rw-r–r-- 1 tom tom 312 Aug 30 2019 .bashrc
drwxr-xr-x 2 tom tom 20 Nov 16 11:57 .kube
[tom@node1 ~]$ kubectl get nodes
NAME STATUS ROLES AGE VERSION
master Ready control-plane 41h v1.28.2
node1 Ready 41h v1.28.2
node2 Ready 41h v1.28.2

总体而言，Kubernetes的Label是用于对集群中的对象进行分类、筛选和管理的一种有效机制。Label的运用使得集群管理和操作变得更加方便、灵活和高效。
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