kubernetes的资源管理

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提供服务之后，就需要考虑如何访问Pod中的服务，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kubernets的核心，就是学习如何对集群中的Pod、Pod控制器、Service、存储等各种资源进行操作。

2 YAML语法介绍

2.1 YAML语法介绍

YAML是一个类似于XML、JSON的标记性语言。它强调的是以“数据”为中心，并不是以标记语言为重点。因而YAML本身的定义比较简单，号称是“一种人性化的数据格式语言”。

YAML的语法比较简单，主要有下面的几个：

○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：

○常量：单个的、不能再分的值。

○对象：键值对的集合，又称为映射/哈希/字典。

○数组：一组按次序排列的值，又称为序列/列表。

2.2 YAML语法示例

2.2.1 YAML常量

#常量，就是指的是一个简单的值，字符串、布尔值、整数、浮点数、NUll、时间、日期
# 布尔类型 c1: true 
# 整型 c2: 123456 
# 浮点类型 c3: 3.14 # null类型 c4: ~ 
# 使用~表示null 
# 日期类型 c5: 2019-11-11 
# 日期类型必须使用ISO 8601格式，即yyyy-MM-dd 
# 时间类型 c6: 2019-11-11T15:02:31+08.00 
# 时间类型使用ISO 8601格式，时间和日期之间使用T连接，最后使用+代表时区 
# 字符串类型 c7: haha 
# 简单写法，直接写值，如果字符串中间有特殊符号，必须使用双引号或单引号包裹 c8: line1    line2 
# 字符串过多的情况可以折成多行，每一行都会转换成一个空格

2.2.2 对象

\# 对象 
# 形式一（推荐）： 
xudaxian:	 
  name: wjy 
  age: 20
# 形式二（了解）： 
xuxian: { name: wjy, age: 20 }

2.2.3 数组

\# 数组 
# 形式一（推荐）： 
address: 
  - 江苏 
  - 北京 
# 形式二（了解）： 
address: [江苏,上海]

3 资源管理方式

3.1 资源管理方式

命令式对象管理：直接使用命令去操作kubernetes的资源。

1	[root@master ~]# kubectl run nginx3 --image=192.168.20.119/library/nginx:latest

命令式对象配置：通过命令配置和配置文件去操作kubernetes的资源。

1	[root@master ~]# 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的资源。

1	[root@master ~]# kubectl apply -f nginx-pod.yaml

类型	操作	适用场景	优点	缺点
命令式对象管理	对象	测试	简单	只能操作活动对象，无法审计、跟踪
命令式对象配置	文件	开发	可以审计、跟踪	项目大的时候，配置文件多，操作麻烦
声明式对象配置	目录	开发	支持目录操作	意外情况下难以调试

3.2 命令式对象管理

3.2.1 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和部署。
●kubectl命令的语法如下：

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

●command：指定要对资源执行的操作，比如create、get、delete。
●type：指定资源的类型，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。

示例：查看所有的pod

[root@master ~]# kubectl get pods
NAME                     READY   STATUS             RESTARTS   AGE
nginx                    1/1     Running            0          15h
nginx-674ff86d-6cjt9     0/1     ImagePullBackOff   0          15h
nginx1-cc97d58b4-st5mx   1/1     Running            0          38h
nginx3                   1/1     Running            0          5m15s

示例：查看某个pod

1
2
3

[root@master ~]# kubectl get pods nginx #加上pod名称
NAME    READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx   1/1     Running   0          15h

示例：查看某个pod，以yaml格式展示结果

1	[root@master ~]# kubectl get pods nginx -o yaml

3.2.2 操作（command）

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：

[root@master ~]# kubectl -h
kubectl controls the Kubernetes cluster manager.
 Find more information at: https://kubernetes.io/docs/reference/kubectl/overview/
Basic Commands (Beginner):
  create        Create a resource from a file or from stdin.
  expose        使用 replication controller, service, deployment 或者 pod 并暴露它作为一个 新的 Kubernetes
Service
  run           在集群中运行一个指定的镜像
  set           为 objects 设置一个指定的特征
Basic Commands (Intermediate):
  explain       查看资源的文档
  get           显示一个或更多 resources
  edit          在服务器上编辑一个资源
  delete        Delete resources by filenames, stdin, resources and names, or by resources and label selector
Deploy Commands:
  rollout       Manage the rollout of a resource
  scale         Set a new size for a Deployment, ReplicaSet or Replication Controller
  autoscale     自动调整一个 Deployment, ReplicaSet, 或者 ReplicationController 的副本数量
Cluster Management Commands:
  certificate   修改 certificate 资源.
  cluster-info  显示集群信息
  top           Display Resource (CPU/Memory/Storage) usage.
  cordon        标记 node 为 unschedulable
  uncordon      标记 node 为 schedulable
  drain         Drain node in preparation for maintenance
  taint         更新一个或者多个 node 上的 taints
Troubleshooting and Debugging Commands:
  describe      显示一个指定 resource 或者 group 的 resources 详情
  logs          输出容器在 pod 中的日志
  attach        Attach 到一个运行中的 container
  exec          在一个 container 中执行一个命令
  port-forward  Forward one or more local ports to a pod
  proxy         运行一个 proxy 到 Kubernetes API server
  cp            复制 files 和 directories 到 containers 和从容器中复制 files 和 directories.
  auth          Inspect authorization
Advanced Commands:
  diff          Diff live version against would-be applied version
  apply         通过文件名或标准输入流(stdin)对资源进行配置
  patch         使用 strategic merge patch 更新一个资源的 field(s)
  replace       通过 filename 或者 stdin替换一个资源
  wait          Experimental: Wait for a specific condition on one or many resources.
  convert       在不同的 API versions 转换配置文件
  kustomize     Build a kustomization target from a directory or a remote url.
Settings Commands:
  label         更新在这个资源上的 labels
  annotate      更新一个资源的注解
  completion    Output shell completion code for the specified shell (bash or zsh)
Other Commands:
  alpha         Commands for features in alpha
  api-resources Print the supported API resources on the server
  api-versions  Print the supported API versions on the server, in the form of "group/version"
  config        修改 kubeconfig 文件
  plugin        Provides utilities for interacting with plugins.
  version       输出 client 和 server 的版本信息
Usage:
  kubectl [flags] [options]
Use "kubectl <command> --help" for more information about a given command.
Use "kubectl options" for a list of global command-line options (applies to all commands).

经常使用的操作如下所示：

① 基本命令：

命令	翻译	命令作用
create	创建	创建一个资源
edit	编辑	编辑一个资源
get	获取	获取一个资源
patch	更新	更新一个资源
delete	删除	删除一个资源
explain	解释	展示资源文档

② 运行和调试：

命令	翻译	命令作用
run	运行	在集群中运行一个指定的镜像
expose	暴露	暴露资源为Service
describe	描述	显示资源内部信息
logs	日志	输出容器在Pod中的日志
attach	缠绕	进入运行中的容器
exec	执行	执行容器中的一个命令
cp	复制	在Pod内外复制文件
rollout	首次展示	管理资源的发布
scale	规模	扩（缩）容Pod的数量
autoscale	自动调整	自动调整Pod的数量

③ 高级命令：

命令	翻译	命令作用
apply	应用	通过文件对资源进行配置
label	标签	更新资源上的标签

④ 其他命令：

命令	翻译	命令作用
cluster-info	集群信息	显示集群信息
version	版本	显示当前Client和Server的版本

3.2.3 资源类型（type）

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   APIGROUP                       NAMESPACED   KIND
bindings                                                                      true         Binding
componentstatuses                 cs                                          false        ComponentStatus
configmaps                        cm                                          true         ConfigMap
endpoints                         ep                                          true         Endpoints
events                            ev                                          true         Event
limitranges                       limits                                      true         LimitRange
namespaces                        ns                                          false        Namespace
nodes                             no                                          false        Node
persistentvolumeclaims            pvc                                         true         PersistentVolumeClaim
persistentvolumes                 pv                                          false        PersistentVolume
pods                              po                                          true         Pod
podtemplates                                                                  true         PodTemplate
replicationcontrollers            rc                                          true         ReplicationController
resourcequotas                    quota                                       true         ResourceQuota
secrets                                                                       true         Secret
serviceaccounts                   sa                                          true         ServiceAccount
services                          svc                                         true         Service
mutatingwebhookconfigurations                  admissionregistration.k8s.io   false        MutatingWebhookConfiguration
validatingwebhookconfigurations                admissionregistration.k8s.io   false        ValidatingWebhookConfiguration
customresourcedefinitions         crd,crds     apiextensions.k8s.io           false        CustomResourceDefinition
apiservices                                    apiregistration.k8s.io         false        APIService
controllerrevisions                            apps                           true         ControllerRevision
daemonsets                        ds           apps                           true         DaemonSet
deployments                       deploy       apps                           true         Deployment
replicasets                       rs           apps                           true         ReplicaSet
statefulsets                      sts          apps                           true         StatefulSet
tokenreviews                                   authentication.k8s.io          false        TokenReview
localsubjectaccessreviews                      authorization.k8s.io           true         LocalSubjectAccessReview
selfsubjectaccessreviews                       authorization.k8s.io           false        SelfSubjectAccessReview
selfsubjectrulesreviews                        authorization.k8s.io           false        SelfSubjectRulesReview
subjectaccessreviews                           authorization.k8s.io           false        SubjectAccessReview
horizontalpodautoscalers          hpa          autoscaling                    true         HorizontalPodAutoscaler
cronjobs                          cj           batch                          true         CronJob
jobs                                           batch                          true         Job
certificatesigningrequests        csr          certificates.k8s.io            false        CertificateSigningRequest
leases                                         coordination.k8s.io            true         Lease
endpointslices                                 discovery.k8s.io               true         EndpointSlice
events                            ev           events.k8s.io                  true         Event
ingresses                         ing          extensions                     true         Ingress
ingressclasses                                 networking.k8s.io              false        IngressClass
ingresses                         ing          networking.k8s.io              true         Ingress
networkpolicies                   netpol       networking.k8s.io              true         NetworkPolicy
runtimeclasses                                 node.k8s.io                    false        RuntimeClass
poddisruptionbudgets              pdb          policy                         true         PodDisruptionBudget
podsecuritypolicies               psp          policy                         false        PodSecurityPolicy
clusterrolebindings                            rbac.authorization.k8s.io      false        ClusterRoleBinding
clusterroles                                   rbac.authorization.k8s.io      false        ClusterRole
rolebindings                                   rbac.authorization.k8s.io      true         RoleBinding
roles                                          rbac.authorization.k8s.io      true         Role
priorityclasses                   pc           scheduling.k8s.io              false        PriorityClass
csidrivers                                     storage.k8s.io                 false        CSIDriver
csinodes                                       storage.k8s.io                 false        CSINode
storageclasses                    sc           storage.k8s.io                 false        StorageClass
volumeattachments                              storage.k8s.io                 false        VolumeAttachment

经常使用的资源如下所示：

① 集群级别资源：

资源名称	缩写	资源作用
nodes	no	集群组成部分
namespaces	ns	隔离Pod

② Pod资源：

资源名称	缩写	资源作用
Pods	po	装载容器

③ Pod资源控制器：

资源名称	缩写	资源作用
replicationcontrollers	rc	控制Pod资源
replicasets	rs	控制Pod资源
deployments	deploy	控制Pod资源
daemonsets	ds	控制Pod资源
jobs		控制Pod资源
cronjobs	cj	控制Pod资源
horizontalpodautoscalers	hpa	控制Pod资源
statefulsets	sts	控制Pod资源

④ 服务发现资源：

资源名称	缩写	资源作用
services	svc	统一Pod对外接口
ingress	ing	统一Pod对外接口

⑤ 存储资源：

资源名称	缩写	资源作用
volumeattachments		存储
persistentvolumes	pv	存储
persistentvolumeclaims	pvc	存储

⑥ 配置资源：

资源名称	缩写	资源作用
configmaps	cm	配置
secrets		配置

3.2.4 应用示例

示例：创建一个namespace

1 2	[root@master ~]# kubectl create ns test #ns为namespace简写 namespace/test created

示例：获取namespace

[root@master ~]# kubectl get ns
NAME                   STATUS   AGE
default                Active   39h
dev                    Active   15h
kube-node-lease        Active   39h
kube-public            Active   39h
kube-system            Active   39h
kubernetes-dashboard   Active   39h
test                   Active   27s

示例：在刚才创建的namespace下创建并运行一个Nginx的Pod

1 2	[root@master ~]# kubectl run nginx --image=192.168.20.119/library/nginx:latest -n test pod/nginx created

示例：查看名为dev的namespace下的所有Pod，如果不加-n，默认就是default的namespace

1
2
3

[root@master ~]# kubectl get pods -n test
NAME    READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx   1/1     Running   0          34s

示例：删除指定namespace下的指定Pod

1 2	[root@master ~]# kubectl delete pod nginx -n test pod "nginx" deleted

示例：删除指定的namespace

1 2	[root@master ~]# kubectl delete namespace test namespace "test" deleted

3.3 命令式对象配置

3.3.1 概述

命令式对象配置：通过命令配置和配置文件去操作kubernetes的资源。

3.3.2 应用示例

示例：
创建一个nginxpod.yaml，内容如下

[root@master ~]# cat nginxpod.yaml 
apiVersion: v1
kind: Namespace
metadata:
  name: test
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginxpod
  namespace: dev
spec:
  containers:
   - name: nginx-containers
     image: 192.168.20.119/library/nginx:latest

执行create命令，创建资源

1
2
3

[root@master ~]# kubectl create -f nginxpod.yaml 
namespace/test created
pod/nginxpod created

执行get命令，查看资源：

[root@master ~]# kubectl get -f nginxpod.yaml 
NAME             STATUS   AGE
namespace/test   Active   48s

NAME           READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod/nginxpod   1/1     Running   0          48s

执行delete命令，删除资源：

1
2
3

[root@master ~]# kubectl delete -f nginxpod.yaml 
namespace "test" deleted
pod "nginxpod" deleted

3.3.3 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）。

3.4 声明式对象配置

3.4.1 概述

声明式对象配置：通过apply命令和配置文件去操作kubernetes的资源。
声明式对象配置和命令式对象配置类似，只不过它只有一个apply命令。
apply相当于create和patch。

3.4.2 应用示例

示例：

1
2
3

[root@master ~]# kubectl apply -f nginxpod.yaml 
namespace/test created
pod/nginxpod created

3.4.3 总结

声明式对象配置就是使用apply描述一个资源的最终状态（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。
如果资源存在，就更新，相当于kubectl patch。

3.5 使用方式推荐

●创建和更新资源使用声明式对象配置：kubectl apply -f xxx.yaml。
●删除资源使用命令式对象配置：kubectl delete -f xxx.yaml。
●查询资源使用命令式对象管理：kubectl get(describe) 资源名称。

3.6 扩展：kubectl可以在Node上运行

kubectl的运行需要进行配置，它的配置文件是$HOME/.kube，如果想要在Node节点上运行此命令，需要将Master节点的.kube文件夹复制到Node节点上，即在Master节点上执行下面的操作：

1	[root@master ~]# scp -r /root/.kube/ root@node1:/root/

4 如何快速的编写yaml文件

此种方式适用于没有真正部署资源。
使用kubectl create命令生成yaml文件：

[root@master ~]# kubectl create deployment nginx --image=192.168.20.119/library/nginx:latest --dry-run=client -n dev -o yaml > test.yaml
[root@master ~]# cat test.yaml 
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  creationTimestamp: null
  labels:
    app: nginx
  name: nginx
  namespace: dev
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  strategy: {}
  template:
    metadata:
      creationTimestamp: null
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - image: 192.168.20.119/library/nginx:latest
        name: nginx
        resources: {}
status: {}

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