K8s的安装与简单使用

目录

1. 引言
2. Kubernetes简介
   • 什么是Kubernetes
   • Kubernetes的核心概念
3. Kubernetes的安装
   • 环境准备
   • 安装Docker
   • 安装Kubernetes
   • 初始化Kubernetes集群
4. Kubernetes的简单使用
   • 创建Pod
   • 创建Deployment
   • 创建Service
   • 使用kubectl命令
5. Kubernetes的进阶使用
   • 配置管理
   • 存储管理
   • 网络管理
6. 总结

引言

Kubernetes（简称K8s）是一个开源的容器编排平台，用于自动化应用程序的部署、扩展和管理。它最初由Google开发，现在由Cloud Native Computing Foundation（CNCF）维护。Kubernetes已经成为容器编排的事实标准，广泛应用于生产环境中。

本文将详细介绍Kubernetes的安装与简单使用，帮助读者快速上手Kubernetes。

Kubernetes简介

什么是Kubernetes

Kubernetes是一个用于管理容器化应用程序的开源平台。它提供了自动化部署、扩展、负载均衡、存储编排、自动修复等功能，使得开发者可以专注于应用程序的开发，而不必担心底层基础设施的管理。

Kubernetes的核心概念

• Pod: Kubernetes中最小的部署单元，包含一个或多个容器。
• Node: Kubernetes集群中的工作节点，可以是物理机或虚拟机。
• Cluster: 由多个Node组成的Kubernetes集群。
• Deployment: 用于定义Pod的部署策略，支持滚动更新和回滚。
• Service: 用于定义Pod的访问方式，支持负载均衡和服务发现。
• Namespace: 用于将集群资源划分为不同的逻辑分区。

Kubernetes的安装

环境准备

在安装Kubernetes之前，需要准备以下环境：

• 至少两台Linux服务器（可以是虚拟机或物理机）。
• 每台服务器至少2GB内存和2个CPU核心。
• 每台服务器安装Docker。
• 每台服务器安装Kubernetes组件（kubeadm、kubelet、kubectl）。

安装Docker

1. 更新系统包：

   sudo apt-get update

1. 安装Docker依赖包：

   sudo apt-get install -y apt-transport-https ca-certificates curl software-properties-common

1. 添加Docker官方GPG密钥：

   curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | sudo apt-key add -

1. 添加Docker仓库：

   sudo add-apt-repository "deb [arch=amd64] https://download.docker.com/linux/ubuntu $(lsb_release -cs) stable"

1. 安装Docker：

   sudo apt-get update
   sudo apt-get install -y docker-ce

1. 启动Docker服务并设置开机自启：

   sudo systemctl start docker
   sudo systemctl enable docker

安装Kubernetes

1. 添加Kubernetes官方GPG密钥：

   curl -s https://packages.cloud.google.com/apt/doc/apt-key.gpg | sudo apt-key add -

1. 添加Kubernetes仓库：

   sudo apt-add-repository "deb http://apt.kubernetes.io/ kubernetes-xenial main"

1. 安装Kubernetes组件：

   sudo apt-get update
   sudo apt-get install -y kubelet kubeadm kubectl

1. 禁用交换分区（Kubernetes要求禁用交换分区）：

   sudo swapoff -a
   sudo sed -i '/swap/d' /etc/fstab

初始化Kubernetes集群

1. 在主节点上初始化Kubernetes集群：

   sudo kubeadm init --pod-network-cidr=10.244.0.0/16

1. 按照提示配置kubectl：

   mkdir -p $HOME/.kube
   sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
   sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config

1. 安装网络插件（例如Flannel）：

   kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml

1. 将工作节点加入集群：

在主节点上执行以下命令获取加入集群的命令：

   kubeadm token create --print-join-command

在工作节点上执行获取到的命令，将节点加入集群。

Kubernetes的简单使用

创建Pod

1. 创建一个Pod的YAML文件（例如nginx-pod.yaml）：

   apiVersion: v1
   kind: Pod
   metadata:
     name: nginx-pod
   spec:
     containers:
     - name: nginx-container
       image: nginx:latest

1. 使用kubectl创建Pod：

   kubectl apply -f nginx-pod.yaml

1. 查看Pod状态：

   kubectl get pods

创建Deployment

1. 创建一个Deployment的YAML文件（例如nginx-deployment.yaml）：

   apiVersion: apps/v1
   kind: Deployment
   metadata:
     name: nginx-deployment
   spec:
     replicas: 3
     selector:
       matchLabels:
         app: nginx
     template:
       metadata:
         labels:
           app: nginx
       spec:
         containers:
         - name: nginx-container
           image: nginx:latest

1. 使用kubectl创建Deployment：

   kubectl apply -f nginx-deployment.yaml

1. 查看Deployment状态：

   kubectl get deployments

创建Service

1. 创建一个Service的YAML文件（例如nginx-service.yaml）：

   apiVersion: v1
   kind: Service
   metadata:
     name: nginx-service
   spec:
     selector:
       app: nginx
     ports:
     - protocol: TCP
       port: 80
       targetPort: 80
     type: LoadBalancer

1. 使用kubectl创建Service：

   kubectl apply -f nginx-service.yaml

1. 查看Service状态：

   kubectl get services

使用kubectl命令

• 查看集群信息：

  kubectl cluster-info

• 查看节点信息：

  kubectl get nodes

• 查看Pod日志：

  kubectl logs <pod-name>

• 进入Pod的容器：

  kubectl exec -it <pod-name> -- /bin/bash

• 删除Pod：

  kubectl delete pod <pod-name>

• 删除Deployment：

  kubectl delete deployment <deployment-name>

• 删除Service：

  kubectl delete service <service-name>

Kubernetes的进阶使用

配置管理

Kubernetes提供了ConfigMap和Secret两种资源用于管理配置信息。

• ConfigMap: 用于存储非敏感的配置数据。
• Secret: 用于存储敏感的配置数据，如密码、密钥等。

创建ConfigMap

1. 创建一个ConfigMap的YAML文件（例如app-config.yaml）：

   apiVersion: v1
   kind: ConfigMap
   metadata:
     name: app-config
   data:
     APP_COLOR: blue
     APP_MODE: production

1. 使用kubectl创建ConfigMap：

   kubectl apply -f app-config.yaml

1. 在Pod中使用ConfigMap：

   apiVersion: v1
   kind: Pod
   metadata:
     name: app-pod
   spec:
     containers:
     - name: app-container
       image: nginx:latest
       env:
       - name: APP_COLOR
         valueFrom:
           configMapKeyRef:
             name: app-config
             key: APP_COLOR

创建Secret

1. 创建一个Secret的YAML文件（例如app-secret.yaml）：

   apiVersion: v1
   kind: Secret
   metadata:
     name: app-secret
   type: Opaque
   data:
     username: YWRtaW4=
     password: MWYyZDFlMmU2N2Rm

1. 使用kubectl创建Secret：

   kubectl apply -f app-secret.yaml

1. 在Pod中使用Secret：

   apiVersion: v1
   kind: Pod
   metadata:
     name: app-pod
   spec:
     containers:
     - name: app-container
       image: nginx:latest
       env:
       - name: DB_USERNAME
         valueFrom:
           secretKeyRef:
             name: app-secret
             key: username
       - name: DB_PASSWORD
         valueFrom:
           secretKeyRef:
             name: app-secret
             key: password

存储管理

Kubernetes提供了多种存储管理方式，包括PersistentVolume（PV）和PersistentVolumeClaim（PVC）。

• PersistentVolume（PV）: 集群中的一块存储资源，可以由管理员预先配置。
• PersistentVolumeClaim（PVC）: 用户对存储资源的请求，类似于Pod对资源的请求。

创建PersistentVolume

1. 创建一个PersistentVolume的YAML文件（例如pv.yaml）：

   apiVersion: v1
   kind: PersistentVolume
   metadata:
     name: pv-volume
   spec:
     capacity:
       storage: 1Gi
     accessModes:
       - ReadWriteOnce
     hostPath:
       path: /mnt/data

1. 使用kubectl创建PersistentVolume：

   kubectl apply -f pv.yaml

创建PersistentVolumeClaim

1. 创建一个PersistentVolumeClaim的YAML文件（例如pvc.yaml）：

   apiVersion: v1
   kind: PersistentVolumeClaim
   metadata:
     name: pvc-claim
   spec:
     accessModes:
       - ReadWriteOnce
     resources:
       requests:
         storage: 1Gi

1. 使用kubectl创建PersistentVolumeClaim：

   kubectl apply -f pvc.yaml

1. 在Pod中使用PersistentVolumeClaim：

   apiVersion: v1
   kind: Pod
   metadata:
     name: app-pod
   spec:
     containers:
     - name: app-container
       image: nginx:latest
       volumeMounts:
       - mountPath: "/usr/share/nginx/html"
         name: storage
     volumes:
     - name: storage
       persistentVolumeClaim:
         claimName: pvc-claim

网络管理

Kubernetes提供了多种网络管理方式，包括Service、Ingress和NetworkPolicy。

• Service: 用于定义Pod的访问方式，支持负载均衡和服务发现。
• Ingress: 用于管理外部访问集群内部服务的HTTP和HTTPS路由。
• NetworkPolicy: 用于定义Pod之间的网络访问策略。

创建Ingress

1. 创建一个Ingress的YAML文件（例如ingress.yaml）：

   apiVersion: networking.k8s.io/v1
   kind: Ingress
   metadata:
     name: app-ingress
   spec:
     rules:
     - host: app.example.com
       http:
         paths:
         - path: /
           pathType: Prefix
           backend:
             service:
               name: app-service
               port:
                 number: 80

1. 使用kubectl创建Ingress：

   kubectl apply -f ingress.yaml

创建NetworkPolicy

1. 创建一个NetworkPolicy的YAML文件（例如network-policy.yaml）：

   apiVersion: networking.k8s.io/v1
   kind: NetworkPolicy
   metadata:
     name: app-network-policy
   spec:
     podSelector:
       matchLabels:
         app: app
     ingress:
     - from:
       - podSelector:
           matchLabels:
             role: frontend
       ports:
       - protocol: TCP
         port: 80

1. 使用kubectl创建NetworkPolicy：

   kubectl apply -f network-policy.yaml

总结

本文详细介绍了Kubernetes的安装与简单使用，包括环境准备、Docker安装、Kubernetes安装、集群初始化、Pod、Deployment、Service的创建与使用，以及kubectl命令的使用。此外，还介绍了Kubernetes的进阶使用，包括配置管理、存储管理和网络管理。

Kubernetes强大的容器编排平台，能够极大地简化容器化应用程序的部署和管理。通过本文的学习，读者可以快速上手Kubernetes，并在实际项目中应用这些知识。希望本文能够帮助读者更好地理解和掌握Kubernetes的使用。