天天热讯:测试技能提升篇—k8s的核心概念
2022-08-29 08:49:47来源：今日头条
本文重点介绍k8s中所涉及的核心概念，能够帮助读者快速地从整体方面了解k8s，便于初学者在实际工作中从事相关工作！
Docker 和K8sDocker是应用最广泛的容器技术，它通过打包镜像、启动容器来创建服务。
k8s的全称 kubernetes。它是一个完整的分布式系统支撑平台，集群管理功能齐全。
(资料图片仅供参考)
Kubernetes同时提供完善的管理工具，涵盖了开发、部署、测试、运行监控等各个环节。
随着应用的日益复杂，容器的数量也不断增加，由此衍生出管理运维容器这一重要问题。随着云计算的发展，容器的漂移也是云端最大的挑战。k8s正是在这种业务的驱动下，提出了一套全新的基于容器技术的分布式架构领先方案，这是容器技术领域中一个重大突破和创新。
简单地理解k8s可以管理运维容器（docker） 下图是k8s的整体架构：
k8s中的重要概念Master 节点Master 节点负责对集群中所有容器的调度，各种资源对象的控制，以及响应集群的所有请求。
Node 节点Node 节点是 Kubernetes 的工作节点，负责运行业务容器。
集群（Cluster）集群是一组被 Kubernetes 统一管理和调度的节点，被 Kubernetes 纳管的节点可以是物理机或者虚拟机。集群其中一部分节点作为 Master 节点，负责集群状态的管理和协调，另一部分作为 Node 节点，负责执行具体的任务，实现用户服务的启停等功能。
标签（Label）Label 是一组键值对，每一个资源对象都会拥有此字段。Kubernetes 中使用 Label 对资源进行标记，然后根据 Label 对资源进行分类和筛选。
命名空间（Namespace）Kubernetes 中通过命名空间来实现资源的虚拟化隔离，将一组相关联的资源放到同一个命名空间内，避免不同租户的资源发生命名冲突，从逻辑上实现了多租户的资源隔离。
容器组（Pod）Pod 是 Kubernetes 中的最小调度单位，它由一个或多个容器组成，一个 Pod 内地容器共享相同的网络命名空间和存储卷。Pod 是真正的业务进程的载体，在 Pod 运行前，Kubernetes 会先启动一个 Pause 容器开辟一个网络命名空间，完成网络和存储相关资源的初始化，然后再运行业务容器。也就是说每个Pod中都运行着一个特殊的被称为Pause的容器，其他容器则为业务容器，这些业务容器共享Pause容器的网络和Volume挂载卷。后面我们会继续对其进行重点讲解。
无状态部署（Deployment）Deployment 是一组 Pod 的抽象，Deployment用于部署无状态的服务，通过 Deployment 控制器保障用户指定数量的容器副本正常运行，并且实现了滚动更新等高级功能，当我们需要更新业务版本时，Deployment 会按照我们指定策略自动地杀死旧版本的 Pod 并且启动新版本的 Pod。
有状态部署（StatefulSet）StatefulSet本质上是Deployment的一种变体用于部署有状态的服务，它所管理的Pod拥有固定的Pod名称，启停顺序，在StatefulSet中，Pod名字称为网络标识(hostname)，还必须要用到共享存储。
任务（Job）Job 可以帮助我们创建一个 Pod 并且保证 Pod 的正常退出，如果 Pod 运行过程中出现了错误，Job 控制器可以帮助我们创建新的 Pod，直到 Pod 执行成功或者达到指定重试次数。一种简单的使用场景下，你会创建一个 Job 对象以一种可靠的方式运行某 Pod 直到完成。 当第一个 Pod 失败或者被删除（比如因为节点硬件失效或者重启）时，Job 对象会启动一个新的 Pod。
服务（Service）Service 是一组 Pod 访问配置的抽象。每个pod有自己的ip地址，当有多个pod提供相同的服务的时候，就需要有负载均衡的能力，这里就引入了service。
PodPod的理解Pod：k8s管理的最小单位，包括一个或多个容器，是提供实际业务服务的组件。一个Pod封装一个应用容器（也可以有多个容器），存储资源、一个独立的网络IP以及管理控制容器运行方式的策略选项。Pod代表部署的一个单位：Kubernetes中单个应用的实例，它可能由单个容器或多个容器共享组成的资源。
Pod中运行一个容器。“one-container-per-Pod”模式是Kubernetes最常见的用法; 在这种情况下，你可以将Pod视为单个封装的容器，但是Kubernetes是直接管理Pod而不是容器。Pods中运行多个需要一起工作的容器。Pod可以封装紧密耦合的应用，它们需要由多个容器组成，它们之间能够共享资源，这些容器可以形成一个单一的内部service单位 - 一个容器共享文件，另一个“sidecar”容器来更新这些文件，如下图所示。Pod将这些容器的存储资源作为一个实体来管理。
Pods提供两种共享资源：网络和存储。
网络每个Pod被分配一个独立的IP地址，Pod中的每个容器共享网络命名空间，包括IP地址和网络端口。Pod内的容器可以使用localhost相互通信。当Pod中的容器与Pod外部通信时，他们必须协调如何使用共享网络资源（如端口）。
存储Pod可以指定一组共享存储volumes。Pod中的所有容器都可以访问共享volumes，允许这些容器共享数据。volumes 还用于Pod中的数据持久化，以防其中一个容器需要重新启动而丢失数据。
Pod也是我们在实际工作中接触最多的东东，特别是pod的资源清单（对应的yaml文件），我们在后面会详细介绍。
ReplicaSet(rs)：是Pod的管理控制组件，监控Pod的健康状况，保障Pod按照用户的期望去运行。rs是ReplicationController组件的升级版，增加了标签选择器的范围选择功能。Deployment：可管理rs、Pod，实现Pod应用的滚动升级和回滚、扩容和缩容。Service：是一种可以访问 Pod逻辑分组的策略， Service通常是通过 Label Selector访问 Pod组。集群中Pod的数量和访问地址可能是变化的，这些Pod中的业务应用需要对外提供服务，可通过Service对外提供统一服务地址，Service通过标签选择器，匹配一组提供服务的Pod，从而对客户端隔离了后端Pod的变化。Pod生命周期pending：pod已经被系统认可了，但是内部的container还没有创建出来。这里包含调度到node上的时间以及下载镜像的时间，会持续一小段时间。Running：pod已经与node绑定了（调度成功），而且pod中所有的container已经创建出来，至少有一个容器在运行中，或者容器的进程正在启动或者重启状态。--这里需要注意pod虽然已经Running了，但是内部的container不一定完全可用。因此需要进一步检测container的状态。Succeeded：这个状态很少出现，表明pod中的所有container已经成功的terminated了，而且不会再被拉起了。Failed：pod中的所有容器都被terminated，至少一个container是非正常终止的。（退出的时候返回了一个非0的值或者是被系统直接终止）unknown：由于某些原因pod的状态获取不到，有可能是由于通信问题。一般情况下pod最常见的就是前两种状态。而且当Running的时候，需要进一步关注container的状态。下面就来看下container的状态有哪些
Pod资源清单定义apiVersion: v1 #必选，版本号，例如v1kind: Pod #必选，资源类型，例如 Podmetadata: #必选，元数据name: string #必选，Pod名称namespace: string #Pod所属的命名空间,默认为"default"labels: #自定义标签列表 spec: #必选，Pod中容器的详细定义containers: #必选，Pod中容器列表- name: string #必选，容器名称image: string #必选，容器的镜像名称imagePullPolicy: [ Always|Never|IfNotPresent ] #获取镜像的策略command: [string] #容器的启动命令列表，如不指定，使用打包时使用的启动命令args: [string] #容器的启动命令参数列表workingDir: string #容器的工作目录volumeMounts: #挂载到容器内部的存储卷配置- name: string #引用pod定义的共享存储卷的名称，需用volumes[]部分定义的的卷名mountPath: string #存储卷在容器内mount的绝对路径，应少于512字符readOnly: boolean #是否为只读模式ports: #需要暴露的端口库号列表- name: string #端口的名称containerPort: int #容器需要监听的端口号hostPort: int #容器所在主机需要监听的端口号，默认与Container相同protocol: string #端口协议，支持TCP和UDP，默认TCPenv: #容器运行前需设置的环境变量列表- name: string #环境变量名称value: string #环境变量的值resources: #资源限制和请求的设置limits: #资源限制的设置cpu: string #Cpu的限制，单位为core数，将用于docker run --cpu-shares参数memory: string #内存限制，单位可以为Mib/Gib，将用于docker run --memory参数requests: #资源请求的设置cpu: string #Cpu请求，容器启动的初始可用数量memory: string #内存请求,容器启动的初始可用数量lifecycle: #生命周期钩子postStart: #容器启动后立即执行此钩子,如果执行失败,会根据重启策略进行重启preStop: #容器终止前执行此钩子,无论结果如何,容器都会终止livenessProbe: #对Pod内各容器健康检查的设置，当探测无响应几次后将自动重启该容器exec: #对Pod容器内检查方式设置为exec方式command: [string] #exec方式需要制定的命令或脚本httpGet: #对Pod内个容器健康检查方法设置为HttpGet，需要制定Path、portpath: stringport: numberhost: stringscheme: stringHttpHeaders:- name: stringvalue: stringtcpSocket: #对Pod内个容器健康检查方式设置为tcpSocket方式port: numberinitialDelaySeconds: 0 #容器启动完成后首次探测的时间，单位为秒timeoutSeconds: 0 #对容器健康检查探测等待响应的超时时间，单位秒，默认1秒periodSeconds: 0 #对容器监控检查的定期探测时间设置，单位秒，默认10秒一次successThreshold: 0failureThreshold: 0securityContext:privileged: falserestartPolicy: [Always | Never | OnFailure] #Pod的重启策略nodeName:
