1、k8s基本概念和术语

k8s相关组件介绍：

api service：所有服务访问统一入口。对外暴露K8S的api接口，是外界进行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；

crontroller 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，它们是处理集群中常规任务的后台线程。

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；就是监视新创建的 Pod，如果没有分配节点，就选择一个节点供他们运行，这就是pod的调度。

etcd：一个可信赖的分布式键值存储服务，能够为整个分布式集群存储一些关键数据，协助分布式集群运转。储存K8S集群所有重要信息（持久化）。v2版本时基于内存的存储，v3开始才是序列化到介质。新版本K8S（v1.11以上）已经改用v3版本etcd。

kubelet：直接跟容器引擎交互实现容器的生命周期管理。

kube-proxy：负责写入规则至 IPTABLES、IPVS 实现服务映射访问的。

其中scheduler和controller-manager两个组件是有leader选举的，这个选举机制是k8s对于这两个组件的高可用保障。api server是可以水平扩展的。

其他重要插件：

coredns：可以为集群中的SVC创建一个域名IP的对应关系解析

dashboard：给 K8S 集群提供一个 B/S 结构访问体系

ingress controller：官方只能实现四层代理，INGRESS 可以实现七层代理

federation：提供一个可以跨集群中心多K8S统一管理功能

prometheus ：提供K8S集群的监控能力

elk：提供 K8S 集群日志统一分析介入平台

标签——污点（Taint），避免新的容器被调度到该Node上。而如果某些Pod可以（短期）容忍（Toleration）某种污点的存在

2、二进制安装

https://www.hqq365.com/index.php/archives/306/

3、POD

Pod容器共享Volume

同一个Pod中的多个容器能够共享Pod级别的存储卷Volume。
Volume可以被定义为各种类型，多个容器各自进行挂载操作，将一个
Volume挂载为容器内部需要的目录

ConfigMap概述

ConfigMap供容器使用的典型用法如下。
（1）生成容器内的环境变量。
（2）设置容器启动命令的启动参数（需设置为环境变量）。
（3）以Volume的形式挂载为容器内部的文件或目录。
（4）编写代码在 Pod 中运行，使用 Kubernetes API 来读取 ConfigMap

1、通过kubectl命令行方式创建
可以使用 kubectl create configmap 从文件、目录或者 key-value 字符串创建等创建 ConfigMap
（1）通过--from-file参数从文件中进行创建

$ echo hello > test1.txt
$ ehco world > test2.txt
$ kubectl create configmap my-config --from-file=key1=test1.txt  --from-file=key2=test2.txt
$ kubectl describe configmap my-config

（2）通过文件夹创建configmap

$ mkdir config
$ echo hello > config/test1
$ echo world > config/test2

kubectl create configmap dir-config --from-file=config/

看到该configmap资源中有两个键值对，test1:hello和test2:world，key为文件名，value为文件内容

（3）通过键值对创建configmap
$ kubectl create configmap literal-config --from-literal=key1=hello --from-literal=key2=world

2、通过yaml文件创建

#config.yaml
apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
 name: my-config
data:
 key1: hello
 key2: world

kubectl create -f config.yaml

1.配置到容器的环境变量

# test-pod-configmap.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
 name: test-pod-configmap
spec:
 containers:
  - name: test-busybox
    image: busybox
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    args:
    - sleep
    - "86400"
    env:
    - name: KEY1   #定义环境变量的名称
      valueFrom:   # key "KEY1"对应的值
       configMapKeyRef:
        name: my-config   #环境变量的值取自my-config
        key: key1         #key 为key1
    - name: KEY2
      valueFrom:
       configMapKeyRef:
        name: my-config
        key: key2

$ kubectl create -f test-pod-configmap.yaml

1. 设置为命令行参数

# test-pod-configmap-cmd
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
 name: test-pod-configmap-cmd
spec:
 containers:
  - name: test-busybox
    image: busybox
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    command: [ "/bin/sh","-c","echo $(KEY1) $(KEY2)"]
    env:
    - name: KEY1
      valueFrom:
       configMapKeyRef:
        name: my-config
        key: key1
    - name: KEY2
      valueFrom:
       configMapKeyRef:
        name: my-config
        key: key2
 restartPolicy: Never

创建pod，该pod成功启动后会输出环境变量KEY1和KEY2的值

$ kubectl create -f test-pod-configmap-cmd.yaml

3.将configmap挂载到容器中

# test-pod-projected-configmap-volume.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
 name: test-pod-projected-configmap-volume
spec:
 containers:
 - name: test-pod-busybox
   image: busybox
   imagePullPolicy: IfNotPresent
   args:
   - sleep
   - "86400"
   volumeMounts:
   - name: config-volume                   #引用volume的名称
     mountPath: "/projected-volume"        #挂载的容器的目录
     readOnly: true
 volumes:
 - name: config-volume                     #定义volume的名称
   projected:
    sources:
    - configMap:
       name: my-config                    #使用configmap  my-config

$ kubectl exec -it test-pod-projected-configmap-volume -- /bin/sh
查看挂在到容器中的文件内容

/ # cd projected-volume/
/projected-volume # ls
key1  key2

通过volume挂载和环境变量的区别

通过Volume挂载到容器内部时，当该configmap的值发生变化时，容器内部具备自动更新的能力，但是通过环境变量设置到容器内部该值不具备自动更新的能力。

注意：

ConfigMap必须在Pod使用它之前创建
使用envFrom时，将会自动忽略无效的键
Pod只能使用同一个命名空间的ConfigMap
ConfigMap无法用于静态Pod。

Deployment或RC

使用yaml创建Deployment
k8s deployment资源创建流程：

1. 用户通过 kubectl 创建 Deployment。
2. Deployment 创建 ReplicaSet。
3. ReplicaSet 创建 Pod。
   对象的命名方式是：子对象的名字 = 父对象名字 + 随机字符串或数字

apiVersion: apps/v1  #版本号
kind: Deployment  #类型
metadata:    #元数据
  name:    #rs名称
  namespace:   #所属命名空间
  labels:   #标签
    controller: deploy
spec:   #详情描述
  replicas:  #副本数量
  revisionHistoryLimit: #保留历史版本，默认是10
  paused: #暂停部署，默认是false
  progressDeadlineSeconds: #部署超时时间(s)，默认是600
  strategy: #策略
    type: RollingUpdates  #滚动更新策略
    rollingUpdate:  #滚动更新
      maxSurge: #最大额外可以存在的副本数，可以为百分比，也可以为整数
      maxUnavaliable: #最大不可用状态的pod的最大值，可以为百分比，也可以为整数
  selector:  #选择器，通过它指定该控制器管理哪些pod
    matchLabels:   #Labels匹配规则
       app: nginx-pod
    matchExpressions:   #Expression匹配规则
      - {key: app, operator: In, values: [nginx-pod]}
  template:  #模板，当副本数量不足时，会根据下面的模板创建pod副本
    metadata:
        labels:
          app: nginx-pod
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.17.1
        ports:
        - containerPort: 80

扩缩容
kubectl scale deploy deploy名称 --replicas=pod数量 -n 命名空间
kubectl edit deploy deploy名字 -n 命名空间

回滚deployment

发布失败时需要回滚。
第一步：执行命令 kubectl rollout history deployment.v1.apps/nginx-deployment 检查 Deployment 的历史版本。
第二步：执行命令 kubectl rollout history deployment.v1.apps/nginx-deployment --revision=2，查看 revision（版本）的详细信息。
第三步：执行命令 kubectl rollout undo deployment.v1.apps/nginx-deployment --to-revision=2 将当前版本回滚到前一个版本。也可以使用 --to-revision 选项回滚到前面的某一个指定版本。
第四步：执行命令 kubectl get deployment nginx-deployment，检查该回滚是否成功，Deployment 是否按预期的运行

金丝雀发布
deployment支持更新过程中的控制，如"暂停（pause）"或"继续（resume）"更新操作

比如有一批新的pod资源创建完成后立即暂停更新过程，此时，仅存在一部分新版本的应用，主体部分还是旧的版本。然后，再筛选一小部分的用户请求路由到新的pod应用，继续观察能否稳定地按期望的方式运行。确定没问题之后再继续完成余下的pod资源滚动更新，否则立即回滚更新操作。这就是所谓的金丝雀发布。

更新deployment版本，并配置暂停deployment
[root@master ~]# kubectl set image deploy pc-deployment nginx=nginx:1.17.2 -n dev && kubectl rollout pause deploy pc-deployment -n dev

查看rs，发现老版本rs没有减少，新版本rs增加一个
[root@master ~]# kubectl get rs -n dev
在窗口2中查看deploy状态，发现deploy正在等待更新且已经有1个更新好了
[root@master ~]# kubectl rollout status deploy pc-deployment -n dev
在窗口1中继续deploy的更新
[root@master ~]# kubectl rollout resume deploy pc-deployment -n dev

RC的滚动升级

使用kubectl rolling-update命令进行RC的滚动升级，升级时系统要求新的RC与旧的RC必须在相同的namespace里

# 执行命令滚动升级nginx-rc
kubectl rolling-update nginx-rc -f nginx-rc-rollout-v1.17.yaml
或者
# 直接使用命令更新
kubectl rolling-update nginx-rc --image=nginx:1.17
注：使用命令升级后新RC仍使用旧RC的name

# 如果在更新过程中发现配置有误，则可中断更新，执行以下命令回滚
kubectl rolling-update nginx-rc --image=nginx:1.17 --rollback 

RC的滚动升级不具有Deployment在应用版本升级过程中的历史记录、新旧版本数量的精细控制等功能

DaemonSet的更新策略

DaemonSet包含两种升级策略：

1）OnDelete：默认的升级策略，使用此策略，在创建好新的DaemonSet配置之后，新的Pod并不会被自动创建，直到用户手动删除旧Pod才会出发新建操作

2）RollingUpdate：使用此策略更新时，旧版的Pod将被自动杀掉，然后自动创建新版的Pod，整改过程与普通Deployment的滚动升级一样可控，但回滚时不能通过kubectl rollback命令完成，必须通过再次提交旧版本配置的方式实现

要启用DaemonSet的滚动更新特性，必须将其spec.updateStrategy.type设置为RollingUpdate。
还可以设置spec.updateStrategy.rollingUpdate.maxUnavailable（默认值为1）和spec.minReadySeconds（默认值为0）

StatefulSet的更新策略

更新策略向Deployment和DaemonSet的策略看齐，也可使用RollingUpdate、Paritioned和OnDelete策略。

NodeSelector：定向调度

通常我们无法知道Pod最终会被调度到哪个节点上。在实际情况下，也可能需要将Pod调度到指定的一些Node上，可以通过Node的标签（Label）和Pod的nodeSelector属性相匹配，来达到上述目的。

#语法kubectl label nodes <node-name> <label-key>=<label-value>
#示例，如果节点名称是harmonycloud,需要添加‘disktype=ssd’标签kubectl lable nodes harmonycloud disktype=ssd
# 验证，使用如下命令查看是否成功给node添加标签kubectl get nodes --show-labels

然后，在Pod的定义中加上nodeSelector的设置

需要注意的是，如果我们指定了Pod的nodeSelector条件，且在集群中不存在包含相应标签的Node，则即使在集群中还有其他可供使用的Node，这个Pod也无法被成功调度。

NodeAffinity：Node亲和性调度

NodeAffinity 意为Node 亲和性的调度策略， 是用于替换NodeSelector的全新调度策略。目前有两种节点亲和性表达。
◎ requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：必须满足指定的规则才可以调度Pod到Node上（功能与nodeSelector很像，但是使用的是不同的语法），相当于硬限制。
◎ preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：强调优先满足指定规则，调度器会尝试调度Pod到Node上，但并不强求，相当于软限制。多个优先级规则还可以设置权重（weight）值，以定义执行的先后顺序。

硬策略

affinity:
  nodeAffinity:
    requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      nodeSelectorTerms:
      - matchExpressions:
        - key: nodeType
          operator: In
          values:
          - dev

3.2.软策略

affinity:
  nodeAffinity:
    preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
    - weight: 1
      preference:
        matchExpressions:
        - key: nodeType
          operator: In
          values:
          - test

NodeAffinity语法支持的操作
符包括In、NotIn、Exists、DoesNotExist、Gt、Lt。虽然没有节点排斥功能，但是用NotIn和DoesNotExist就可以实现排斥的功能了。

NodeAffinity规则设置的注意事项如下。
◎ 如果同时定义了nodeSelector和nodeAffinity，那么必须两个条
件都得到满足，Pod才能最终运行在指定的Node上。
◎ 如果nodeAffinity指定了多个nodeSelectorTerms，那么其中一
个能匹配成功即可。
◎ 如果在nodeSelectorTerms中有多个matchExpressions，则一个
节点必须满足所有matchExpressions才能运行该Pod。

PodAffinity：Pod亲和与互斥调度策略

Pod的亲和性和互斥性调度具体作法，就是通过在Pod上定义上增加topologyKey属性，来声明对应的目标拓扑区域内几种相关联的Pod“在一起或不在一起”。与节点亲和性相同，Pod亲和性与互斥的条件设置也是requireDuringSchedulingIgnoredExecution和preferredDuringSchedulingIgnoredExecution。Pod的亲和性被定义与PodSpec的affinity字段的podAffinity子字段中；Pod间的互斥性被定义与同一层次的PodAntiAffinity。

Pod亲和性调度测试
1.参数目标pod
首先创建一个名为pod-flag的Pod，带有标签security=S1和app=nginx，后面例子将使用到pod-flag作为Pod亲和性和互斥的目标Pod:

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-flag
  labels:
    security: "S1"
    app: "nginx"
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx

Pod 亲和性调度

 创建2个Pod来说明Pod亲和性调度，定义亲和性标签"security=S1"对应上面Pod "pod-flag"，topologyKey的值被设置为 "kubernetes.io/hostname" :

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-affinity
spec:
  affinity:
    podAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - labelSelector:
         matchExpressions:
         - key: security
           operator: In
           values:
            - S1
        topologyKey: kubernetes.io/hostname
  containers:
  - name: with-pod-affinity
    image: nginx

创建Pod之后，使用kubectl get pod -o wide 查看，两个Pod被调度到同一个k8s-node-01上。

pod-affinity       1/1     Running       0       10m   10.255.44.8      k8s-node-01     <none>     <none>

pod-flag           1/1     Running        0       13m   10.255.44.7      k8s-node-01     <none>    <none>

Pod互斥性调度测试

 创建3个Pod，希望它不与目标Pod运行在同一个Node上。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: anti-affinity
spec:
  affinity:
    podAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - labelSelector:
          matchExpressions:
          - key: security
            operator: In
            values:
            - S1
        topologyKey: topology.kubernetes.io/zone
    podAntiAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - labelSelector:
          matchExpressions:
          - key: app
            operator: In
            values:
            - nginx
        topologyKey: kubetnetes.io/hostname
  containers:
  - name: anti-affinity
    image: nginx

Taints和Tolerations（污点和容忍）

第10关 k8s架构师课程之一次性和定时任务

HPA 自动水平伸缩pod

Service

Service用于为一组提供服务的Pod抽象一个稳定的网络访问地址,Service能够提供负载均衡的能力，但是在使用上有以下限制：只提供 4 层负载均衡能力。
Service主要用于提供网络服务，通过Service的定义，能够为客户端应用提供稳定的访问地址（域名或IP地址）和负载均衡功能，以及屏蔽后端Endpoint的变化，是Kubernetes实现微服务的核心资源.

service yaml 详细解析

kind: Service #类型为service  
apiVersion: v1  #service API版本， service.apiVersion  
metadata: #定义service元数据，service.metadata  
  name: sgame-node-s10000  # 定义Service名称
  namespace: jszx  #定义命名空间
  labels: #自定义标签，service.metadata.labels
    app: sgame-node-s10000  #定义service标签的内容
  annotations:   # 备注
    creator: admin # 创建人
spec:  #定义service的详细信息，service.spec  
  ports:
    - name: http-10001    # 定义端口名称
      protocol: TCP       # 定义协议
      port: 10001         # service端口
      targetPort: 10001   # 目标pod端口
      nodePort: 31000     # 对外暴露的端口
    - name: http-3600
      protocol: TCP
      port: 3600
      targetPort: 3600
      nodePort: 32000
  selector:  #service的标签选择器，定义要访问的目标pod
    app: sgame-s10000  #将流量路到选择的pod上，须等于Deployment.spec.selector.matchLabels
    version: v1 # 同上两者条件满足时生效
  type: NodePort  #service的类型，定义服务的访问方式，默认为ClusterIP， service.spec.type
  sessionAffinity: None
  externalTrafficPolicy: Cluster

Service在 K8s中有以下四种类型：
① ClusterIp
默认类型，自动分配一个仅Cluster内部可以访问的虚拟IP
② NodePort
在ClusterIP基础上为Service在每台机器上绑定一个端口，这样就可以通过: NodePort来访问该服务。
③ LoadBalancer
在NodePort的基础上，借助Cloud Provider创建一个外部负载均衡器，并将请求转发到NodePort
④ ExternalName
把集群外部的服务引入到集群内部来，在集群内部直接使用。没有任何类型代理被创建，这只有 Kubernetes 1.7或更高版本的kube-dns才支持。

二、POD

k8s知识点－POD定义

K8S 三种探针 readinessProbe、livenessProbe和startupProbe

k8s知识点－Deployment

K8s知识点－Service概念

k8s知识点－StatefulSet

k8s知识点－DaemonSet

k8s知识点－动态扩缩容-HPA

K8S Label 和 Selector