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KUbernets实践之pod
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KUbernets实践之pod

一、组件和资源

architecture.png

核心组件

doge

  • ETCD:分布式高性能键值数据库,存储整个集群的所有元数据
  • ApiServer: API 服务器,集群资源访问控制入口,提供 restAPI 及安全访问控制
  • Scheduler:调度器,负责把业务容器调度到最合适的 Node 节点
  • Controller Manager:控制器管理,确保集群资源按照期望的方式运行
    • Replication Controller
    • Node controller
    • ResourceQuota Controller
    • Namespace Controller
    • ServiceAccount Controller
    • Tocken Controller
    • Service Controller
    • Endpoints Controller
  • kubelet:运行在每运行在每个节点上的主要的“节点代理”个节点上的主要的“节点代理”
    • pod 管理:kubelet 定期从所监听的数据源获取节点上 pod/container 的期望状态(运行什么容器、运行的副本数量、网络或者存储如何配置等等),并调用对应的容器平台接口达到这个状态。
    • 容器健康检查:kubelet 创建了容器之后还要查看容器是否正常运行,如果容器运行出错,就要根据 pod 设置的重启策略进行处理.
    • 容器监控:kubelet 会监控所在节点的资源使用情况,并定时向 master 报告,资源使用数据都是通过 cAdvisor 获取的。知道整个集群所有节点的资源情况,对于 pod 的调度和正常运行至关重要
  • kubectl: 命令行接口,用于对 Kubernetes 集群运行命令 https://kubernetes.io/zh/docs/reference/kubectl/
  • CNI 实现: 通用网络接口, 我们使用 flannel 来作为 k8s 集群的网络插件, 实现跨节点通信

工作流程

process.png

  1. 用户准备一个资源文件(记录了业务应用的名称、镜像地址等信息),通过调用 APIServer 执行创建 Pod
  2. APIServer 收到用户的 Pod 创建请求,将 Pod 信息写入到 etcd 中
  3. 调度器通过 list-watch 的方式,发现有新的 pod 数据,但是这个 pod 还没有绑定到某一个节点中
  4. 调度器通过调度算法,计算出最适合该 pod 运行的节点,并调用 APIServer,把信息更新到 etcd 中
  5. kubelet 同样通过 list-watch 方式,发现有新的 pod 调度到本机的节点了,因此调用容器运行时,去根据 pod 的描述信息,拉取镜像,启动容器,同时生成事件信息
  6. 同时,把容器的信息、事件及状态也通过 APIServer 写入到 etcd 中

简述

集群中的所有资源可以提供如下方式查看:
kubectl api-resources

命名空间,集群内一个虚拟的概念,类似于资源池的概念,一个池子里可以有各种资源类型,绝大多数的资源都必须属于某一个 namespace。集群初始化安装好之后,会默认有如下几个 namespace:

[root@k8s-master ~]# kubectl get namespaces
NAME                   STATUS   AGE
default                Active   22h
kube-node-lease        Active   22h
kube-public            Active   22h
kube-system            Active   22h
kubernetes-dashboard   Active   21h
  • 所有 NAMESPACED 的资源,在创建的时候都需要指定 namespace,若不指定,默认会在 default 命名空间下
  • 相同 namespace 下的同类资源不可以重名,不同类型的资源可以重名
  • 不同 namespace 下的同类资源可以重名
  • 通常在项目使用的时候,我们会创建带有业务含义的 namespace 来做逻辑上的整合

kubectl 的使用

$ kubectl -h
$ kubectl get -h
$ kubectl create -h
$ kubectl create namespace -h

kubectl 如何管理集群资源
kubectl get po -v=7

使用 k8s 管理业务应用

为什么引入 pod

  • 与容器引擎解耦
    Docker、Rkt。平台设计与引擎的具体的实现解耦
  • 多容器共享网络 | 存储 | 进程 空间, 支持的业务场景更加灵活

使用 YAML 格式定义 Pod

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: myblog
  namespace: demo
  labels:
    component: myblog
spec:
  containers:
  - name: myblog
    image: 192.168.51.209:5000/myblog
    env:
    - name: MYSQL_HOST   #  指定root用户的用户名
      value: "127.0.0.1"
    - name: MYSQL_PASSWD
      value: "123456"
    ports:
    - containerPort: 8002
  - name: mysql
    image: 192.168.51.209:5000/mysql:5.7-utf8
    ports:
    - containerPort: 3306
    env:
    - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
      value: "123456"
    - name: MYSQL_DATABASE
      value: "myblog"
apiVersion 含义
alpha 进入 K8s 功能的早期候选版本,可能包含 Bug,最终不一定进入 K8s
beta 已经过测试的版本,最终会进入 K8s,但功能、对象定义可能会发生变更。
stable 可安全使用的稳定版本
v1 stable 版本之后的首个版本,包含了更多的核心对象
apps/v1 使用最广泛的版本,像 Deployment、ReplicaSets 都已进入该版本

资源类型与 apiVersion 对照表

快速获得资源和版本

$ kubectl explain pod
$ kubectl explain Pod.apiVersion

创建和访问 pod

创建 namespace, namespace 是逻辑上的资源池
kubectl create namespace demo
使用指定文件创建 Pod
kubectl create -f demo-pod.yaml

查看 pod,可以简写 po
所有的操作都需要指定 namespace,如果是在 default 命名空间下,则可以省略

[root@k8s-master myblog]# kubectl -n demo get pods -o wide 
NAME     READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP           NODE         NOMINATED NODE   READINESS GATES
myblog   2/2     Running   0          2m12s   10.244.1.6   k8s-slave1   <none>           <none>

进入容器,执行初始化, 不必到对应的主机执行 docker exec

[root@k8s-master myblog]#  kubectl -n demo exec -ti myblog -c myblog bash
[root@myblog myblog]# env
[root@myblog myblog]# python3 manage.py migrate
[root@k8s-master myblog]#  kubectl -n demo exec -ti myblog -c mysql bash
root@myblog:/# mysql -p123456

Infra 容器

登录 k8s-slave1 节点
##其中包含 MySQL 和 myblog 程序以及 Infra 容器
##为了实现 Pod 内部的容器可以通过 localhost 通信,每个 Pod 都会启动 Infra 容器,然后 Pod 内部的其他容器的网络空间会共享该 Infra 容器的网络空间(Docker 网络的 container 模式),Infra 容器只需要 hang 住网络空间,不需要额外的功能,因此资源消耗极低。

登录 master 节点,查看 pod 内部的容器 ip 均相同,为 pod ip

[root@k8s-master myblog]# kubectl -n demo exec -ti myblog -c myblog bash
[root@myblog myblog]# ifconfig

pod 容器命名: k8s_<container_name>_<pod_name>_<namespace>_<random_string>

查看 pod 详细信息

查看 pod 调度节点及 pod_ip
$ kubectl -n demo get pods -o wide
查看完整的 YAML
$ kubectl -n demo get po myblog -o yaml
查看 pod 的明细信息及事件
$ kubectl -n demo describe pod myblog

Troubleshooting and Debugging
进入 Pod 内的容器
$ kubectl -n <namespace> exec <pod_name> -c <container_name> -ti /bin/sh

查看 Pod 内容器日志,显示标准或者错误输出日志
$ kubectl -n <namespace> logs -f <pod_name> -c <container_name>

更新服务版本

kubectl apply -f demo-pod.yaml
删除 Pod 服务
#根据文件删除
$ kubectl delete -f demo-pod.yaml

#根据 pod_name 删除
$ kubectl -n <namespace> delete pod <pod_name>

Pod 数据持久化

若删除了 Pod,由于 MySQL 的数据都在容器内部,会造成数据丢失,因此需要数据进行持久化。

  • 定点使用 hostpath 挂载,nodeSelector 定点
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: myblog
  namespace: demo
  labels:
    component: myblog
spec:
  volumes: 
  - name: mysql-data
    hostPath: 
      path: /data/mysql/data
  nodeSelector:   # 使用节点选择器将Pod调度到指定label的节点
    component: mysql
  containers:
  - name: myblog
    image: 192.168.51.209:5000/myblog
    env:
    - name: MYSQL_HOST   #  指定root用户的用户名
      value: "127.0.0.1"
    - name: MYSQL_PASSWD
      value: "123456"
    ports:
    - containerPort: 8002
  - name: mysql
    image: 192.168.51.209:5000/mysql:5.7-utf8
    ports:
    - containerPort: 3306
    env:
    - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
      value: "123456"
    - name: MYSQL_DATABASE
      value: "myblog"
    volumeMounts:
    - name: mysql-data
      mountPath: /var/lib/mysql

若存在旧的同名服务,先删除掉,后创建
kubectl -n demo delete pod myblog

创建

[root@k8s-master one-pod]# kubectl create -f pod-with-volume.yaml
pod/myblog created

此时:此时 pod 状态 Pending

[root@k8s-master one-pod]# kubectl -n demo get pods 
NAME     READY   STATUS    RESTARTS   AGE
myblog   0/2     Pending   0          43s

查看原因,提示调度失败,因为节点不满足 node selector

[root@k8s-master myblog]# kubectl -n demo describe pod myblog
...
Events:
  Type     Reason            Age        From               Message
  ----     ------            ----       ----               -------
  Warning  FailedScheduling  <unknown>  default-scheduler  0/3 nodes are available: 3 node(s) didn't match node selector.
  Warning  FailedScheduling  <unknown>  default-scheduler  0/3 nodes are available: 3 node(s) didn't match node selector.

为节点打标签

[root@k8s-master myblog]# kubectl label node k8s-slave1 component=mysql
node/k8s-slave1 labeled

再次查看,已经运行成功

[root@k8s-master myblog]# kubectl -n demo get po
NAME     READY   STATUS    RESTARTS   AGE
myblog   2/2     Running   0          4m51s

到 k8s-slave1 节点,查看/opt/mysql/data

[root@k8s-slave1 ~]# ll /data/mysql/data/
total 188484
-rw-r-----. 1 polkitd input       56 Apr 18 06:15 auto.cnf
-rw-------. 1 polkitd input     1676 Apr 18 06:15 ca-key.pem
-rw-r--r--. 1 polkitd input     1112 Apr 18 06:15 ca.pem
-rw-r--r--. 1 polkitd input     1112 Apr 18 06:15 client-cert.pem
-rw-------. 1 polkitd input     1680 Apr 18 06:15 client-key.pem
-rw-r-----. 1 polkitd input     1346 Apr 18 06:16 ib_buffer_pool
-rw-r-----. 1 polkitd input 79691776 Apr 18 06:16 ibdata1
-rw-r-----. 1 polkitd input 50331648 Apr 18 06:16 ib_logfile0
-rw-r-----. 1 polkitd input 50331648 Apr 18 06:15 ib_logfile1
-rw-r-----. 1 polkitd input 12582912 Apr 18 06:16 ibtmp1
drwxr-x---. 2 polkitd input       20 Apr 18 06:16 myblog
drwxr-x---. 2 polkitd input     4096 Apr 18 06:15 mysql
drwxr-x---. 2 polkitd input     8192 Apr 18 06:15 performance_schema
-rw-------. 1 polkitd input     1676 Apr 18 06:15 private_key.pem
-rw-r--r--. 1 polkitd input      452 Apr 18 06:15 public_key.pem
-rw-r--r--. 1 polkitd input     1112 Apr 18 06:15 server-cert.pem
-rw-------. 1 polkitd input     1680 Apr 18 06:15 server-key.pem
drwxr-x---. 2 polkitd input     8192 Apr 18 06:15 sys

执行 migrate,创建数据库表,然后删掉 pod,再次创建后验证数据是否存在
kubectl -n demo exec -ti myblog python3 manage.py migrate
测试一下服务是否正常

[root@k8s-master ~]# kubectl -n demo get po -o wide
NAME     READY   STATUS    RESTARTS   AGE    IP           NODE         NOMINATED NODE   READINESS GATES
myblog   2/2     Running   0          7m6s   10.244.1.7   k8s-slave1   <none>           <none>

删除 pod 再创建

[root@k8s-master myblog]# kubectl delete -f pod-with-volume.yaml
pod "myblog" deleted
[root@k8s-master myblog]# 
[root@k8s-master myblog]# kubectl create -f pod-with-volume.yaml
pod/myblog created

查看 pod ip 并访问服务*

[root@k8s-master myblog]# kubectl -n demo get po -o wide
NAME     READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP           NODE         NOMINATED NODE   READINESS GATES
myblog   2/2     Running   0          34s   10.244.1.8   k8s-slave1   <none>           <none>

测试一次啊:
[root@k8s-master myblog]# curl 10.244.1.8:8002/myblog/index

  • 使用 PV+PVC 连接分布式存储解决方案
  • ceph
  • glusterfs
  • nfs

服务健康检查

检测容器服务是否健康的手段,若不健康,会根据设置的重启策略(restartPolicy)进行操作,两种检测机制可以分别单独设置,若不设置,默认认为 Pod 是健康的。

两种机制:

  • LivenessProbe 探针
    用于判断容器是否存活,即 Pod 是否为 running 状态,如果 LivenessProbe 探针探测到容器不健康,则 kubelet 将 kill 掉容器,并根据容器的重启策略是否重启,如果一个容器不包含 LivenessProbe 探针,则 Kubelet 认为容器的 LivenessProbe 探针的返回值永远成功。
  • ReadinessProbe 探针
    用于判断容器是否正常提供服务,即容器的 Ready 是否为 True,是否可以接收请求,如果 ReadinessProbe 探测失败,则容器的 Ready 将为 False,控制器将此 Pod 的 Endpoint 从对应的 service 的 Endpoint 列表中移除,从此不再将任何请求调度此 Pod 上,直到下次探测成功。(剔除此 pod 不参与接收请求不会将流量转发给此 Pod)。

三种类型:

  • exec:通过执行命令来检查服务是否正常,回值为 0 则表示容器健康
  • httpGet 方式:通过发送 http 请求检查服务是否正常,返回 200-399 状态码则表明容器健康
  • tcpSocket:通过容器的 IP 和 Port 执行 TCP 检查,如果能够建立 TCP 连接,则表明容器健康

示例:

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: myblog
  namespace: demo
  labels:
    component: myblog
spec:
  volumes: 
  - name: mysql-data
    hostPath: 
      path: /data/mysql/data
  nodeSelector:   # 使用节点选择器将Pod调度到指定label的节点
    component: mysql
  containers:
  - name: myblog
    image: 192.168.51.209:5000/myblog
    env:
    - name: MYSQL_HOST   #  指定root用户的用户名
      value: "127.0.0.1"
    - name: MYSQL_PASSWD
      value: "123456"
    ports:
    - containerPort: 8002
    livenessProbe:
      httpGet:
        path: /blog/index/
        port: 8002
        scheme: HTTP
      initialDelaySeconds: 10  # 容器启动后第一次执行探测是需要等待多少秒
      periodSeconds: 15 	# 执行探测的频率
      timeoutSeconds: 2		# 探测超时时间
    readinessProbe: 
      httpGet: 
        path: /blog/index/
        port: 8002
        scheme: HTTP
      initialDelaySeconds: 10 
      timeoutSeconds: 2
      periodSeconds: 15
  - name: mysql
    image: 192.168.51.209:5000/mysql:5.7-utf8
    ports:
    - containerPort: 3306
    env:
    - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
      value: "123456"
    - name: MYSQL_DATABASE
      value: "myblog"
    readinessProbe:
      tcpSocket:
        port: 3306
      initialDelaySeconds: 5
      periodSeconds: 10
    livenessProbe:
      tcpSocket:
        port: 3306
      initialDelaySeconds: 15
      periodSeconds: 20
    volumeMounts:
    - name: mysql-data
      mountPath: /var/lib/mysql
  • initialDelaySeconds:容器启动后第一次执行探测是需要等待多少秒。
  • periodSeconds:执行探测的频率。默认是 10 秒,最小 1 秒。
  • timeoutSeconds:探测超时时间。默认 1 秒,最小 1 秒。
  • successThreshold:探测失败后,最少连续探测成功多少次才被认定为成功。默认是 1。对于 liveness 必须是 1,最小值是 1。
  • failureThreshold:探测成功后,最少连续探测失败多少次
    才被认定为失败。默认是 3,最小值是 1。

重启策略:

Pod 的重启策略(RestartPolicy)应用于 Pod 内的所有容器,并且仅在 Pod 所处的 Node 上由 kubelet 进行判断和重启操作。当某个容器异常退出或者健康检查失败时,kubelet 将根据 RestartPolicy 的设置来进行相应的操作。
Pod 的重启策略包括 Always、OnFailure 和 Never,默认值为 Always。

  • Always:当容器失败时,由 kubelet 自动重启该容器;
  • OnFailure:当容器终止运行且退出码不为 0 时,有 kubelet 自动重启该容器;
  • Never:不论容器运行状态如何,kubelet 都不会重启该容器。

镜像拉取策略

spec:
  containers:
  - name: myblog
    image: 192.168.51.209:5000/demo/myblog
    imagePullPolicy: IfNotPresent

设置镜像的拉取策略,默认为 IfNotPresent

  • Always,总是拉取镜像,即使本地有镜像也从仓库拉取
  • IfNotPresent ,本地有则使用本地镜像,本地没有则去仓库拉取
  • Never,只使用本地镜像,本地没有则报错

Pod 资源限制

为了保证充分利用集群资源,且确保重要容器在运行周期内能够分配到足够的资源稳定运行,因此平台需要具备

Pod 的资源限制的能力。 对于一个 pod 来说,资源最基础的 2 个的指标就是:CPU 和内存。

Kubernetes 提供了个采用 requests 和 limits 两种类型参数对资源进行预分配和使用限制。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: myblog
  namespace: demo
  labels:
    component: myblog
spec:
  volumes: 
  - name: mysql-data
    hostPath: 
      path: /data/mysql/data
  nodeSelector:   # 使用节点选择器将Pod调度到指定label的节点
    component: mysql
  containers:
  - name: myblog
    image: 192.168.51.209:5000/myblog
    env:
    - name: MYSQL_HOST   #  指定root用户的用户名
      value: "127.0.0.1"
    - name: MYSQL_PASSWD
      value: "123456"
    ports:
    - containerPort: 8002
    resources:
      requests:
        memory: 100Mi
        cpu: 50m
      limits:
        memory: 500Mi
        cpu: 100m
    livenessProbe:
      httpGet:
        path: /blog/index/
        port: 8002
        scheme: HTTP
      initialDelaySeconds: 10  # 容器启动后第一次执行探测是需要等待多少秒
      periodSeconds: 15 	# 执行探测的频率
      timeoutSeconds: 2		# 探测超时时间
    readinessProbe: 
      httpGet: 
        path: /blog/index/
        port: 8002
        scheme: HTTP
      initialDelaySeconds: 10 
      timeoutSeconds: 2
      periodSeconds: 15
  - name: mysql
    image: 192.168.51.209:5000/mysql:5.7-utf8
    ports:
    - containerPort: 3306
    env:
    - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
      value: "123456"
    - name: MYSQL_DATABASE
      value: "myblog"
    resources:
      requests:
        memory: 100Mi
        cpu: 50m
      limits:
        memory: 500Mi
        cpu: 100m
    readinessProbe:
      tcpSocket:
        port: 3306
      initialDelaySeconds: 5
      periodSeconds: 10
    livenessProbe:
      tcpSocket:
        port: 3306
      initialDelaySeconds: 15
      periodSeconds: 20
    volumeMounts:
    - name: mysql-data
      mountPath: /var/lib/mysql

requests:

  • 容器使用的最小资源需求,作用于 schedule 阶段,作为容器调度时资源分配的判断依赖
  • 只有当前节点上可分配的资源量 >= request 时才允许将容器调度到该节点
  • request 参数不限制容器的最大可使用资源
  • requests.cpu 被转成 docker 的--cpu-shares 参数,与 cgroup cpu.shares 功能相同 (无论宿主机有多少个 CPU 或者内核,--cpu-shares 选项都会按照比例分配 CPU 资源)
  • requests.memory 没有对应的 docker 参数,仅作为 k8s 调度依据

limits:

  • 容器能使用资源的最大值
  • 设置为 0 表示对使用的资源不做限制, 可无限的使用
  • 当 pod 内存超过 limit 时,会被 oom
  • 当 CPU 超过 limit 时,不会被 kill,但是会限制不超过 limit 值
  • limits.cpu 会被转换成 docker 的–cpu-quota 参数。与 cgroup cpu.cfs_quota_us 功能相同
  • limits.memory 会被转换成 docker 的–memory 参数。用来限制容器使用的最大内存

对于 CPU,我们知道计算机里 CPU 的资源是按 “时间片” 的方式来进行分配的,系统里的每一个操作都需要 CPU 的处理,所以,哪个任务要是申请的 CPU 时间片越多,那么它得到的 CPU 资源就越多。

然后还需要了解下 CGroup 里面对于 CPU 资源的单位换算:

1 CPU = 1000 millicpu(1 Core = 1000m) 这里的 m 就是毫、毫核的意思,Kubernetes 集群中的每一个节点可以通过操作系统的命令来确认本节点的 CPU 内核数量,然后将这个数量乘以 1000,得到的就是节点总 CPU 总毫数。比如一个节点有四核,那么该节点的 CPU 总毫量为 4000m。

docker run 命令和 CPU 限制相关的所有选项如下:

选项描述
--cpuset-cpus=""允许使用的 CPU 集,值可以为 0-3,0,1
-c,--cpu-shares=0CPU 共享权值(相对权重)
cpu-period=0限制 CPU CFS 的周期,范围从 100ms~1s,即[1000, 1000000]
--cpu-quota=0限制 CPU CFS 配额,必须不小于1ms,即 >= 1000,绝对限制

docker run -it --cpu-period=50000 --cpu-quota=25000 ubuntu:16.04 /bin/bash 将 CFS 调度的周期设为 50000,将容器在每个周期内的 CPU 配额设置为 25000,表示该容器每 50ms 可以得到 50% 的 CPU 运行时间。

注意:若内存使用超出限制,会引发系统的 OOM 机制,因 CPU 是可压缩资源,不会引发 Pod 退出或重建

YAML 优化

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: myblog
  namespace: demo
  labels:
    component: myblog
spec:
  volumes: 
  - name: mysql-data
    hostPath: 
      path: /data/mysql/data
  nodeSelector:   # 使用节点选择器将Pod调度到指定label的节点
    component: mysql
  containers:
  - name: myblog
    image: 192.168.51.209:5000/myblog
    env:
    - name: MYSQL_HOST   #  指定root用户的用户名
      value: "127.0.0.1"
    - name: MYSQL_PASSWD
      value: "123456"
    ports:
    - containerPort: 8002
    resources:
      requests:
        memory: 100Mi
        cpu: 50m
      limits:
        memory: 500Mi
        cpu: 100m
    livenessProbe:
      httpGet:
        path: /blog/index/
        port: 8002
        scheme: HTTP
      initialDelaySeconds: 10  # 容器启动后第一次执行探测是需要等待多少秒
      periodSeconds: 15 	# 执行探测的频率
      timeoutSeconds: 2		# 探测超时时间
    readinessProbe: 
      httpGet: 
        path: /blog/index/
        port: 8002
        scheme: HTTP
      initialDelaySeconds: 10 
      timeoutSeconds: 2
      periodSeconds: 15
  - name: mysql
    image: 192.168.51.209:5000/mysql:5.7-utf8
    ports:
    - containerPort: 3306
    env:
    - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
      value: "123456"
    - name: MYSQL_DATABASE
      value: "myblog"
    resources:
      requests:
        memory: 100Mi
        cpu: 50m
      limits:
        memory: 500Mi
        cpu: 100m
    readinessProbe:
      tcpSocket:
        port: 3306
      initialDelaySeconds: 5
      periodSeconds: 10
    livenessProbe:
      tcpSocket:
        port: 3306
      initialDelaySeconds: 15
      periodSeconds: 20
    volumeMounts:
    - name: mysql-data
      mountPath: /var/lib/mysql

为什么要优化

  • 考虑真实的使用场景,像数据库这类中间件,是作为公共资源,为多个项目提供服务,不适合和业务容器绑定在同一个 Pod 中,因为业务容器是经常变更的,而数据库不需要频繁迭代
  • YAML 的环境变量中存在敏感信息(账号、密码),存在安全隐患

解决问题一,需要拆分 YAML
mysql.yaml 文件内容

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: mysql
  namespace: demo
  labels:
    component: mysql
spec:
  hostNetwork: true	# 声明pod的网络模式为host模式,效果通docker run --net=host
  volumes: 
  - name: mysql-data
    hostPath: 
      path: /data/mysql/data
  nodeSelector:   # 使用节点选择器将Pod调度到指定label的节点
    component: mysql
  containers:
  - name: mysql
    image: 192.168.51.209:5000/mysql:5.7-utf8
    ports:
    - containerPort: 3306
    env:
    - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
      value: "123456"
    - name: MYSQL_DATABASE
      value: "myblog"
    resources:
      requests:
        memory: 100Mi
        cpu: 50m
      limits:
        memory: 500Mi
        cpu: 100m
    readinessProbe:
      tcpSocket:
        port: 3306
      initialDelaySeconds: 5
      periodSeconds: 10
    livenessProbe:
      tcpSocket:
        port: 3306
      initialDelaySeconds: 15
      periodSeconds: 20
    volumeMounts:
    - name: mysql-data
      mountPath: /var/lib/mysql

myblog.yaml 文件内容

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: myblog
  namespace: demo
  labels:
    component: myblog
spec:
  containers:
  - name: myblog
    image: 192.168.51.209:5000/myblog
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    env:
    - name: MYSQL_HOST   #  指定root用户的用户名
      value: "192.168.51.209"
    - name: MYSQL_PASSWD
      value: "123456"
    ports:
    - containerPort: 8002
    resources:
      requests:
        memory: 100Mi
        cpu: 50m
      limits:
        memory: 500Mi
        cpu: 100m
    livenessProbe:
      httpGet:
        path: /blog/index/
        port: 8002
        scheme: HTTP
      initialDelaySeconds: 10  # 容器启动后第一次执行探测是需要等待多少秒
      periodSeconds: 15 	# 执行探测的频率
      timeoutSeconds: 2		# 探测超时时间
    readinessProbe: 
      httpGet: 
        path: /blog/index/
        port: 8002
        scheme: HTTP
      initialDelaySeconds: 10 
      timeoutSeconds: 2
      periodSeconds: 15

创建测试

  • 先删除旧 pod
    kubectl -n demo delete po myblog
  • 分别创建 MySQL 和 myblog
kubectl create -f mysql.yaml
kubectl create -f myblog.yaml
  • 查看 pod,注意 mysqlIP 为宿主机 IP,因为网络模式为 host
[root@k8s-master two-pod]# kubectl -n demo get pods -o wide 
NAME     READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP               NODE         NOMINATED NODE   READINESS GATES
myblog   1/1     Running   0          26s   10.244.1.9       k8s-slave1   <none>           <none>
mysql    1/1     Running   0          33s   192.168.51.210   k8s-slave1   <none>           <none>
  • 访问 myblog 服务正常
[root@k8s-master two-pod]# curl 10.244.1.9:8002/blog/index/
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>首页</title>
</head>
<body>
<h3>我的博客列表:</h3>
    
        <a href="/blog/article/1"> nihao </a>
        <br/>
    

    </br>
    </br>
    <a href=" /blog/article/edit/0 ">写博客</a>

</body>
</html>

解决问题二,环境变量中敏感信息带来的安全隐患

为什么要统一管理环境变量

  • 环境变量中有很多敏感的信息,比如账号密码,直接暴漏在 YAML 文件中存在安全性问题
  • 团队内部一般存在多个项目,这些项目直接存在配置相同环境变量的情况,因此可以统一维护管理
  • 对于开发、测试、生产环境,由于配置均不同,每套环境部署的时候都要修改 YAML,带来额外的开销

k8s 提供两类资源,configMap 和 Secret,可以用来实现业务配置的统一管理, 允许将配置文件与镜像文件分离,以使容器化的应用程序具有可移植性 。
configmap.png

  • configMap,通常用来管理应用的配置文件或者环境变量,myblog/two-pod/configmap.yaml
apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: myblog
  namespace: demo
data:
  MYSQL_HOST: "192.168.51.209"
  MYSQL_PORT: "3306"

Secret,管理敏感类的信息,默认会 base64 编码存储,有三种类型

  • Service Account :用来访问 Kubernetes API,由 Kubernetes 自动创建,并且会自动挂载到 Pod 的/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount 目录中;创建 ServiceAccount 后,Pod 中指定 serviceAccount 后,自动创建该 ServiceAccount 对应的 secret;
  • Opaque : base64 编码格式的 Secret,用来存储密码、密钥等;
  • kubernetes.io/dockerconfigjson :用来存储私有 docker registry 的认证信息。
apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  name: myblog
  namespace: demo
type: Opaque
data:
  MYSQL_USER: cm9vdA==  #注意加-n参数, echo -n root|base64
  MYSQL_PASSWD: MTIzNDU2

创建并查看:

[root@k8s-master two-pod]# kubectl create -f secret.yaml 
secret/myblog created
[root@k8s-master two-pod]# kubectl -n demo get secret 
NAME                  TYPE                                  DATA   AGE
default-token-cv8ks   kubernetes.io/service-account-token   3      103m
myblog                Opaque                                2      28s

如果不习惯这种方式,可以通过如下方式:

[root@k8s-master two-pod]# cat secret.txt 
MYSQL_USER=root
MYSQL_PASSWD=123456

kubectl -n demo create secret generic myblog --from-env-file=secret.txt

修改后的 MySQL 的 YAML 文件:

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: mysql
  namespace: demo
  labels:
    component: mysql
spec:
  hostNetwork: true	# 声明pod的网络模式为host模式,效果通docker run --net=host
  volumes: 
  - name: mysql-data
    hostPath: 
      path: /data/mysql/data
  nodeSelector:   # 使用节点选择器将Pod调度到指定label的节点
    component: mysql
  containers:
  - name: mysql
    image: 192.168.51.209:5000/mysql:5.7-utf8
    ports:
    - containerPort: 3306
    env:
    - name: MYSQL_USER
      valueFrom:
        secretKeyRef:
          name: myblog
          key: MYSQL_USER
    - name: MYSQL_PASSWD
      valueFrom:
        secretKeyRef:
          name: myblog
          key: MYSQL_PASSWD
    - name: MYSQL_DATABASE
      value: "myblog"
    resources:
      requests:
        memory: 100Mi
        cpu: 50m
      limits:
        memory: 500Mi
        cpu: 100m
    readinessProbe:
      tcpSocket:
        port: 3306
      initialDelaySeconds: 5
      periodSeconds: 10
    livenessProbe:
      tcpSocket:
        port: 3306
      initialDelaySeconds: 15
      periodSeconds: 20
    volumeMounts:
    - name: mysql-data
      mountPath: /var/lib/mysql

修改后的 myblog 的 YAML

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: myblog
  namespace: demo
  labels:
    component: myblog
spec:
  containers:
  - name: myblog
    image: 192.168.51.209:5000/myblog
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    env:
    - name: MYSQL_HOST
      valueFrom:
        configMapKeyRef:
          name: myblog
          key: MYSQL_HOST
    - name: MYSQL_PORT
      valueFrom:
        configMapKeyRef:
          name: myblog
          key: MYSQL_PORT
    - name: MYSQL_USER
      valueFrom:
        secretKeyRef:
          name: myblog
          key: MYSQL_USER
    - name: MYSQL_PASSWD
      valueFrom:
        secretKeyRef:
          name: myblog
          key: MYSQL_PASSWD
    ports:
    - containerPort: 8002
    resources:
      requests:
        memory: 100Mi
        cpu: 50m
      limits:
        memory: 500Mi
        cpu: 100m
    livenessProbe:
      httpGet:
        path: /blog/index/
        port: 8002
        scheme: HTTP
      initialDelaySeconds: 10  # 容器启动后第一次执行探测是需要等待多少秒
      periodSeconds: 15 	# 执行探测的频率
      timeoutSeconds: 2		# 探测超时时间
    readinessProbe: 
      httpGet: 
        path: /blog/index/
        port: 8002
        scheme: HTTP
      initialDelaySeconds: 10 
      timeoutSeconds: 2
      periodSeconds: 15

在部署不同的环境时,pod 的 YAML 无须再变化,只需要在每套环境中维护一套 ConfigMap 和 Secret 即可。但是注意 configmap 和 secret 不能跨 namespace 使用,且更新后,pod 内的 env 不会自动更新,重建后方可更新。
configmap 文件

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: myblog
  namespace: demo
data:
  MYSQL_HOST: "192.168.51.209"
  MYSQL_PORT: "3306"

如何编写资源 YAML

  1. 从机器中已有的资源中拿
    kubectl -n kube-system get po,deployment,ds
    kubectl -n demo get pod mysql -o yaml
  2. 学会在官网查找, https://kubernetes.io/docs/home/
  3. 从 kubernetes-api 文档中查找, https://kubernetes.io/docs/reference/generated/kubernetes-api/v1.16/#pod-v1-core
  4. kubectl explain 查看具体字段含义

pod 状态与生命周期

|
Running | Pod 内容器均已创建,且至少有一个容器处于运行状态、正在启动状态或正在重启状态 |
| Succeeded | Pod 内所有容器均已成功执行退出,且不再重启 |
| Failed | Pod 内所有容器均已退出,但至少有一个容器退出为失败状态 |
| CrashLoopBackOff | Pod 内有容器启动失败,比如配置文件丢失导致主进程启动失败 |
| Unknown | 由于某种原因无法获取该 Pod 的状态,可能由于网络通信不畅导致 |

生命周期示意图:
fcachl.jpg
启动和关闭示意:
AOQgQj.jpg

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: demo-start-stop
  namespace: demo
  labels:
    component: demo-start-stop
spec:
  initContainers:
  - name: init
    image: busybox
    command: ['sh', '-c', 'echo $(date +%s): INIT >> /loap/timing']
    volumeMounts:
    - mountPath: /loap
      name: timing
  containers:
  - name: main
    image: busybox
    command: ['sh', '-c', 'echo $(date +%s): START >> /loap/timing;
sleep 10; echo $(date +%s): END >> /loap/timing;']
    volumeMounts:
    - mountPath: /loap 
      name: timing
    livenessProbe:
      exec:
        command: ['sh', '-c', 'echo $(date +%s): LIVENESS >> /loap/timing']
    readinessProbe:
      exec:
        command: ['sh', '-c', 'echo $(date +%s): READINESS >> /loap/timing']
    lifecycle:
      postStart:
        exec:
          command: ['sh', '-c', 'echo $(date +%s): POST-START >> /loap/timing']
      preStop:
        exec:
          command: ['sh', '-c', 'echo $(date +%s): PRE-STOP >> /loap/timing']
  volumes:
  - name: timing
    hostPath:
      path: /tmp/loap

创建 pod 测试:

[root@k8s-master myblog]# kubectl create -f demo-pod-start.yaml

查看 demo 状态
kubectl -n demo get po -o wide -w

查看调度节点的/tmp/loap/timing
cat /tmp/loap/timing

小节:

  1. 实现 k8s 平台与特定的容器运行时解耦,提供更加灵活的业务部署方式,引入了 Pod 概念
  2. k8s 使用 YAML 格式定义资源文件,YAML 中 Map 与 List 的语法,与 JSON 做类比
  3. 通过 kubectl create | get | exec | logs | delete 等操作 k8s 资源,必须指定 namespace
  4. 每启动一个 Pod,为了实现网络空间共享,会先创建 Infra 容器,并把其他容器网络加入该容器
  5. 通过 livenessProbe 和 readinessProbe 实现 Pod 的存活性和就绪健康检查
  6. 通过 requests 和 limit 分别限定容器初始资源申请与最高上限资源申请
  7. 通过 Pod IP 访问具体的 Pod 服务

标题:KUbernets实践之pod
作者:cuijianzhe
地址:https://solo.cjzshilong.cn/articles/2020/04/16/1587015956420.html