我已轻松掌握 Kubernetes,你还是不会吗?

Kubernetes 学习门槛在哪儿

学习 Kubernetes 之前,必须具备的知识储备:

  • Linux 基础
  • 网络基础
  • 容器技术,例如 https://www.docker.com/

学习 Kubernetes 的过程中可能碰到的难关:

  • 理解 Kubenetes 为了实现容器编排而提出的各种抽象概念以及他们之间的关系:容器组(Pod)、存储卷(Volume)、存储卷声明(PVC)、Ingress、Service 等
  • 安装及配置 Kubernetes 环境
  • 编写和维护 Kubernetes Yaml 文件
  • 熟悉 kubectl 命令行工具中常用的 10 多个命令

降低 Kubernetes 学习门槛

学习路线

单纯地按章节学习 Linux 基础知识、网络知识、容器技术等,每一块儿的基础入门书籍就有几百页之多。作者认为,最好的学习方法是在实践中学习,碰到问题时去寻求答案,解决问题后去反思总结。这种学习方法趣味性强,得来的知识也最为牢靠,如果选对了方向,所学知识通常也是工作中实用性最高的知识。读了100页 K8S 文档,也不如安装一遍 K8S

Kuboard 为初学者学习 Kubernetes 时设计了如下学习路径:

  • 跟随文档 安装 Kubernetes 单Master节点 快速安装一个可以练习使用的 Kubernetes 环境,(初学者也许要花费2小时或更多)
  • 跟随文档 安装 Kuboard (5分钟)
  • 使用 Kuboard 工作负载编辑器 创建 busybox (10分钟)
  • 尝试 Kuboard 设计的其他 example 使用 Kuboard

进阶路线:

  • 在 Kubernetes 中部署 Spring Cloud 微服务应用

快速入门

​在向 Kubernetes 集群部署应用时,开发者或者运维团队必须花大量的时间去理解 Kubernetes 中各种对象的概念,并编写 Yaml 文件去描述 Kubernetes 对象以及他们之间的关系,然而,不同的人因为经验、视角的不同,对Kubernetes 中各对象之间关系的理解并不完全一致,也因此产生了一系列问题:

  • 由于理解的不到位,刚入门Kubernetes的技术人员在使用 Kubernetes 部署应用时经常性地受挫;
  • 由于理解方式的不一致,不同技术人员编写的 yaml 文件结构各不一样,降低了部署在后期的可维护性;
  • 由于部署数量的增加,导致 YAML 文件的数量和代码行数不断增长;

​Kubernetes 官方提供的 Kubernetes Dashboard 充分意识到了 Kubernete 对象类型在种类上的多样性以及关系上的复杂性,到目前为止并没有在全功能 Dashboard 上做出过多努力,尤其是没有付出过多努力去打造工作负载的 UI 编辑器。在 Kubernetes Dashboard 中,如果想要对 Service、Deployment、StatefulSet、ConfigMap 等各种 Kubernetes 对象执行新增或者变更操作时,您必须编写 YAML 文件。从这个意义上来讲,截止到作者写这篇文章的时间点,Kubernetes 的官方 Dashboard 仍然是一个 “只读” 型 Dashboard,几乎所有的运维操作仍然需要技术人员去编写和维护冗长的 YAML 文件,并通过 kubectl 命令来完成。

​由于 Kubernetes YAML 文件复杂性,以及开发/运维团队在多环境复制(开发环境、测试环境、准上线环境、生产环境等)方面的普遍需求,Kubernetes 社区提出了各种各样的解决方案,例如 kustomize / helm chart 等,这些解决方案在解决一个问题的同时,又在另一方面增加了复杂度,为 Kubernetes 爱好者增加了新的学习门槛。

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入门利器

为了降低 Kubernetes 的学习难度和使用难度,Kuboard 对 Kubernetes 中管理的各种对象做了一个梳理,并以此为基础,设计了 Kuboard 工作负载编辑器。

Kuboard 工作负载编辑器以下图的方式理解和管理 Kubernetes 对象。

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上图中各概念与 Kuboard 工作负载编辑器界面的映射关系如下:

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1. 基本信息

基本信息对应到 Kubernetes 的 Workload Controller,当前 Kuboard 工作负载编辑器已经支持了使用频率最高的几类 Workload Controller :

  • Deployment
  • StatefulSet
  • DaemonSet

Kubernetes Workload Controller 主要用于:

  • 根据容器组模板的定义,创建和管理多个容器组
  • 处理容器组的复制和上线
  • 在集群范围内提供自修复能力

例如:Workload Controller 起初在节点 A 上创建并运行了一个容器组 pod_a,当节点 A 出现故障不能正常工作时,Workload Controller 可以自动地在其他可用的节点上运行一个完全相同的容器组实例 pod_a’ 以替代 pod_a。

不同类型的 Workload Controller 在处理容器组时,会有各自不同的行为。

基本信息编辑器的界面如下图所示:

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字段名称字段描述服务类型即工作负载类型,

当前支持: Deployment、StatefulSet、DaemonSet服务分层决定了 Kuboard 将该工作负载展示在哪一个分层,同时,也确定了该工作负载名称的前缀,可选项有:

* 展现层 web、网关层 gateway、服务层 svc、持久层 db、中间件层 cloud、监控层 monitor;

* 默认层当前不可选择标签用于确定 Service 的 labelSelector、Controller 的 labels、容器组的 labels服务描述展示在 Kuboard 界面上的一段描述信息副本数量对于 Deployment 和 StatefulSet 可以填写,决定了该控制器应该维持的容器组副本的数量

2. 数据卷

​容器每次启动时,从镜像中初始化所有文件,后续对文件系统的修改、新增、删除操作的结果都是不能持久化的。当容器崩溃时, kubelet 重启该容器,但是原容器已经做的修改将丢失,因为每次启动容器,都是从镜像中初始化;此外,多个容器运行在同一个容器组中时,通常伴随着在不同容器之间共享文件的需求。

​Kubernetes的抽象出了数据卷 Volume 的概念,以解决上述的问题。

​Kuboard 目前支持如下类型的数据卷:

  • NFS
  • 存储卷声明
  • emptyDir
  • 配置 ConfigMap
  • Secrets

​容器组中的不同容器都可以通过挂载点引用该容器组加载的数据卷。Kuboard 工作负载编辑中,使用如下界面定义数据卷:

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字段名称说明数据卷名称如图中的 example-data 、 empty-dir数据卷类型数据卷详细信息不同类型的数据卷需要填写的信息不尽相同,例如

存储卷声明,需要选择事先已经在名称空间中创建好的存储卷声明

NFS,需要填写 NFS Server 的地址,以及 NFS Path

3. 身份信息

身份信息区域主要为容器组定义两类信息:

  • imagePullSecrets,容器组调用镜像仓库接口抓取镜像时所使用的用户名密码。如果您使用了私有镜像仓库,您需要在此指定镜像仓库的用户名密码;如果您使用 docker 公共仓库,则无需填写 imagePullSecrets
  • ServiceAccount,容器组调用 kubernetes apiserver 时,所使用的身份信息

Kuboard 工作负载编辑器中关于身份信息的编辑界面如下所示:

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4. 容器

容器是我们真正应用程序镜像被加载和运行的地方,按照 Kubernetes 的设计,一个容器组 Pod 中可以包含多个容器 Container,这些容器被分为两类:

  • 初始化容器
  • 初始化容器总是执行后结束执行
  • 初始化容器按其定义的顺序执行,前一个初始化容器执行结束后,才开始后一个初始化容器的执行
  • 只有初始化容器执行成功后,容器组才启动工作容器
  • 工作容器
  • 容器组可以包含一个或多个工作容器

Kuborad中,定义容器的界面如下图所示:

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5. 访问方式

​访问方式,即 Kubernetes Service。

​Kuboard 中,支持 ClusterIP(集群内访问) 以及 NodePort(VPC 内访问) 两种 Service 访问方式,您也可以不为该工作负载定义 Service 访问方式。访问方式的界面如下所示:

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6. 互联网入口

​互联网入口,即 Kubernetes Ingress。

​Kuboard 并不限定您使用何种类型的 Ingress Controller, 但是 安装 Kubernetes 用于测试 文档中,推荐使用的 Ingress Controller 是 Nginx-Ingress。

​在您使用 Nginx-Ingress 的情况下,要想确保您能按照互联网入口中定义的域名访问您的服务,请确保以下两点:

  • 域名解析指向 Kubernetes 集群中 Worker 节点对应的负载均衡的 IP 地址
  • 如果是测试环境,也可以只指向其中一台 Worker 节点的 IP 地址
  • 通过该域名,可以访问 Worker 节点的 80 端口
  • 如果您启用了 HTTPS,请同时确保通过该域名可以访问 Worker 节点的 443 端口

​Kuboard 中,定义互联网入口的界面如下所示:

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