Kubernetes 详细教程

1. Kubernetes 介绍

1.1 Kubernetes 应用部署方式演变

在部署应用程序的方式上,主要经历了三个时代:

  • 传统部署:互联网早期,会直接将应用程序部署在物理机上

    优点:简单,不需要其它技术的参与

    缺点:不能为应用程序定义资源使用边界,很难合理地分配计算资源,而且程序之间容易产生影响

  • 虚拟化部署:可以在一台物理机上运行多个虚拟机,每个虚拟机都是独立的一个环境

    优点:程序环境不会相互产生影响,提供了一定程度的安全性

    缺点:增加了操作系统,浪费了部分资源

  • 容器化部署:与虚拟化类似,但是共享了操作系统

    优点:

    可以保证每个容器拥有自己的文件系统、CPU、内存、进程空间等

    运行应用程序所需要的资源都被容器包装,并和底层基础架构解耦

    容器化的应用程序可以跨云服务商、跨 Linux 操作系统发行版进行部署

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容器化部署方式给带来很多的便利,但是也会出现一些问题,比如说:

  • 一个容器故障停机了,怎么样让另外一个容器立刻启动去替补停机的容器
  • 当并发访问量变大的时候,怎么样做到横向扩展容器数量

这些容器管理的问题统称为容器编排问题,为了解决这些容器编排问题,就产生了一些容器编排的软件:

  • Swarm:Docker 自己的容器编排工具
  • Mesos:Apache 的一个资源统一管控的工具,需要和 Marathon 结合使用
  • Kubernetes:Google 开源的的容器编排工具

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1.2 kubernetes 简介

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kubernetes,是一个全新的基于容器技术的分布式架构领先方案,是谷歌严格保密十几年的秘密武器----Borg 系统的一个开源版本,于 2014 年 9 月发布第一个版本,2015 年 7 月发布第一个正式版本。

kubernetes 的本质是一组服务器集群,它可以在集群的每个节点上运行特定的程序,来对节点中的容器进行管理。目的是实现资源管理的自动化,主要提供了如下的主要功能:

  • 自我修复:一旦某一个容器崩溃,能够在 1 秒中左右迅速启动新的容器
  • 弹性伸缩:可以根据需要,自动对集群中正在运行的容器数量进行调整
  • 服务发现:服务可以通过自动发现的形式找到它所依赖的服务
  • 负载均衡:如果一个服务起动了多个容器,能够自动实现请求的负载均衡
  • 版本回退:如果发现新发布的程序版本有问题,可以立即回退到原来的版本
  • 存储编排:可以根据容器自身的需求自动创建存储卷

1.3 kubernetes 组件

一个 kubernetes 集群主要是由控制节点(master)、**工作节点(node)**构成,每个节点上都会安装不同的组件。

master:集群的控制平面,负责集群的决策 ( 管理 )

ApiServer : 资源操作的唯一入口,接收用户输入的命令,提供认证、授权、API 注册和发现等机制

Scheduler : 负责集群资源调度,按照预定的调度策略将 Pod 调度到相应的 node 节点上

ControllerManager : 负责维护集群的状态,比如程序部署安排、故障检测、自动扩展、滚动更新等

Etcd :负责存储集群中各种资源对象的信息

node:集群的数据平面,负责为容器提供运行环境 ( 干活 )

Kubelet : 负责维护容器的生命周期,即通过控制 docker,来创建、更新、销毁容器

KubeProxy : 负责提供集群内部的服务发现和负载均衡

Docker : 负责节点上容器的各种操作

Kubernetes 剩余文档-3.png

下面,以部署一个 nginx 服务来说明 kubernetes 系统各个组件调用关系:

  1. 首先要明确,一旦 kubernetes 环境启动之后,master 和 node 都会将自身的信息存储到 etcd 数据库中

  2. 一个 nginx 服务的安装请求会首先被发送到 master 节点的 apiServer 组件

  3. apiServer 组件会调用 scheduler 组件来决定到底应该把这个服务安装到哪个 node 节点上

    在此时,它会从 etcd 中读取各个 node 节点的信息,然后按照一定的算法进行选择,并将结果告知 apiServer

  4. apiServer 调用 controller-manager 去调度 Node 节点安装 nginx 服务

  5. kubelet 接收到指令后,会通知 docker,然后由 docker 来启动一个 nginx 的 pod

    pod 是 kubernetes 的最小操作单元,容器必须跑在 pod 中至此,

  6. 一个 nginx 服务就运行了,如果需要访问 nginx,就需要通过 kube-proxy 来对 pod 产生访问的代理

这样,外界用户就可以访问集群中的 nginx 服务了

1.4 kubernetes 概念

Master:集群控制节点,每个集群需要至少一个 master 节点负责集群的管控

Node:工作负载节点,由 master 分配容器到这些 node 工作节点上,然后 node 节点上的 docker 负责容器的运行

Pod:kubernetes 的最小控制单元,容器都是运行在 pod 中的,一个 pod 中可以有 1 个或者多个容器

Controller:控制器,通过它来实现对 pod 的管理,比如启动 pod、停止 pod、伸缩 pod 的数量等等

Service:pod 对外服务的统一入口,下面可以维护者同一类的多个 pod

Label:标签,用于对 pod 进行分类,同一类 pod 会拥有相同的标签

NameSpace:命名空间,用来隔离 pod 的运行环境

3. 资源管理

3.1 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 的本质上就是一个集群系统,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 可以提供服务之后,就要考虑如何访问 Pod 中服务,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。

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学习 kubernetes 的核心,就是学习如何对集群上的 Pod、Pod控制器、Service、存储 等各种资源进行操作

3.2 YAML 语言介绍

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

<heima>
    <age>15</age>
    <address>Beijing</address>
</heima>
heima:
  age: 15
  address: Beijing

YAML 的语法比较简单,主要有下面几个:

  • 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:

  • 纯量:单个的、不可再分的值
  • 对象:键值对的集合,又称为映射(mapping)/ 哈希(hash) / 字典(dictionary)
  • 数组:一组按次序排列的值,又称为序列(sequence) / 列表(list)
# 纯量, 就是指的一个简单的值,字符串、布尔值、整数、浮点数、Null、时间、日期
# 1 布尔类型
c1: true (或者True)
# 2 整型
c2: 234
# 3 浮点型
c3: 3.14
# 4 null类型 
c4: ~  # 使用~表示null
# 5 日期类型
c5: 2018-02-17    # 日期必须使用ISO 8601格式,即yyyy-MM-dd
# 6 时间类型
c6: 2018-02-17T15:02:31+08:00  # 时间使用ISO 8601格式,时间和日期之间使用T连接,最后使用+代表时区
# 7 字符串类型
c7: heima     # 简单写法,直接写值 , 如果字符串中间有特殊字符,必须使用双引号或者单引号包裹 
c8: line1
    line2     # 字符串过多的情况可以拆成多行,每一行会被转化成一个空格
# 对象
# 形式一(推荐):
heima:
  age: 15
  address: Beijing
# 形式二(了解):
heima: {age: 15,address: Beijing}
# 数组
# 形式一(推荐):
address:
  - 顺义
  - 昌平  
# 形式二(了解):
address: [顺义,昌平]

小提示:

1 书写 yaml 切记 : 后面要加一个空格

2 如果需要将多段 yaml 配置放在一个文件中,中间要使用 --- 分隔

3 下面是一个 yaml 转 json 的网站,可以通过它验证 yaml 是否书写正确

https://www.json2yaml.com/convert-yaml-to-json

3.3 资源管理方式

  • 命令式对象管理:直接使用命令去操作 kubernetes 资源

    kubectl run nginx-pod --image=nginx:1.17.1 --port=80
  • 命令式对象配置:通过命令配置和配置文件去操作 kubernetes 资源

    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 资源

    kubectl apply -f nginx-pod.yaml
类型操作对象适用环境优点缺点
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、跟踪项目大时,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
3.3.1 命令式对象管理

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部署。kubectl 命令的语法如下:

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

comand:指定要对资源执行的操作,例如 create、get、delete

type:指定资源类型,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

# 查看所有pod
kubectl get pod 
 
# 查看某个pod
kubectl get pod pod_name
 
# 查看某个pod,以yaml格式展示结果
kubectl get pod pod_name -o yaml

资源类型

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:

kubectl api-resources

经常使用的资源有下面这些:

资源分类资源名称缩写资源作用
集群级别资源nodesno集群组成部分
namespacesns隔离 Pod
pod 资源podspo装载容器
pod 资源控制器replicationcontrollersrc控制 pod 资源
replicasetsrs控制 pod 资源
deploymentsdeploy控制 pod 资源
daemonsetsds控制 pod 资源
jobs控制 pod 资源
cronjobscj控制 pod 资源
horizontalpodautoscalershpa控制 pod 资源
statefulsetssts控制 pod 资源
服务发现资源servicessvc统一 pod 对外接口
ingressing统一 pod 对外接口
存储资源volumeattachments存储
persistentvolumespv存储
persistentvolumeclaimspvc存储
配置资源configmapscm配置
secrets配置

操作

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

kubectl --help

经常使用的操作有下面这些:

命令分类命令翻译命令作用
基本命令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
运行和调试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 中的日志输出容器在 pod 中的日志
attach缠绕进入运行中的容器进入运行中的容器
exec执行容器中的一个命令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
高级命令applyrc通过文件对资源进行配置
label标签更新资源上的标签
其他命令cluster-info集群信息显示集群信息
version版本显示当前 Server 和 Client 的版本

下面以一个 namespace / pod 的创建和删除简单演示下命令的使用:

# 创建一个namespace
[root@master ~]# kubectl create namespace dev
namespace/dev created
 
# 获取namespace
[root@master ~]# kubectl get ns
NAME              STATUS   AGE
default           Active   21h
dev               Active   21s
kube-node-lease   Active   21h
kube-public       Active   21h
kube-system       Active   21h
 
# 在此namespace下创建并运行一个nginx的Pod
[root@master ~]# kubectl run pod --image=nginx:latest -n dev
kubectl run --generator=deployment/apps.v1 is DEPRECATED and will be removed in a future version. Use kubectl run --generator=run-pod/v1 or kubectl create instead.
deployment.apps/pod created
 
# 查看新创建的pod
[root@master ~]# kubectl get pod -n dev
NAME  READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod   1/1     Running   0          21s
 
# 删除指定的pod
[root@master ~]# kubectl delete pod pod-864f9875b9-pcw7x
pod "pod" deleted
 
# 删除指定的namespace
[root@master ~]# kubectl delete ns dev
namespace "dev" deleted
3.3.2 命令式对象配置

命令式对象配置就是使用命令配合配置文件一起来操作 kubernetes 资源。

1) 创建一个 nginxpod.yaml,内容如下:

apiVersion: v1
kind: Namespace
metadata:
  name: dev
 
---
 
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginxpod
  namespace: dev
spec:
  containers:
  - name: nginx-containers
    image: nginx:latest

2)执行 create 命令,创建资源:

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

此时发现创建了两个资源对象,分别是 namespace 和 pod

3)执行 get 命令,查看资源:

[root@master ~]#  kubectl get -f nginxpod.yaml
NAME            STATUS   AGE
namespace/dev   Active   18s
 
NAME            READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod/nginxpod    1/1     Running   0          17s

这样就显示了两个资源对象的信息

4)执行 delete 命令,删除资源:

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

此时发现两个资源对象被删除了

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)
3.3.3 声明式对象配置

声明式对象配置跟命令式对象配置很相似,但是它只有一个命令 apply。

# 首先执行一次kubectl apply -f yaml文件,发现创建了资源
[root@master ~]#  kubectl apply -f nginxpod.yaml
namespace/dev created
pod/nginxpod created
 
# 再次执行一次kubectl apply -f yaml文件,发现说资源没有变动
[root@master ~]#  kubectl apply -f nginxpod.yaml
namespace/dev unchanged
pod/nginxpod unchanged
总结:
    其实声明式对象配置就是使用apply描述一个资源最终的状态(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
        如果资源已存在,就更新,相当于 kubectl patch

扩展:kubectl 可以在 node 节点上运行吗 ?

kubectl 的运行是需要进行配置的,它的配置文件是$HOME/.kube,如果想要在 node 节点运行此命令,需要将 master 上的.kube 文件复制到 node 节点上,即在 master 节点上执行下面操作:

scp  -r  HOME/.kube   node1: HOME/

使用推荐: 三种方式应该怎么用 ?

创建/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

8. 数据存储

在前面已经提到,容器的生命周期可能很短,会被频繁地创建和销毁。那么容器在销毁时,保存在容器中的数据也会被清除。这种结果对用户来说,在某些情况下是不乐意看到的。为了持久化保存容器的数据,kubernetes 引入了 Volume 的概念。

Volume 是 Pod 中能够被多个容器访问的共享目录,它被定义在 Pod 上,然后被一个 Pod 里的多个容器挂载到具体的文件目录下,kubernetes 通过 Volume 实现同一个 Pod 中不同容器之间的数据共享以及数据的持久化存储。Volume 的生命容器不与 Pod 中单个容器的生命周期相关,当容器终止或者重启时,Volume 中的数据也不会丢失。

kubernetes 的 Volume 支持多种类型,比较常见的有下面几个:

  • 简单存储:EmptyDir、HostPath、NFS
  • 高级存储:PV、PVC
  • 配置存储:ConfigMap、Secret

8.1 基本存储

8.1.1 EmptyDir

EmptyDir 是最基础的 Volume 类型,一个 EmptyDir 就是 Host 上的一个空目录。

EmptyDir 是在 Pod 被分配到 Node 时创建的,它的初始内容为空,并且无须指定宿主机上对应的目录文件,因为 kubernetes 会自动分配一个目录,当 Pod 销毁时, EmptyDir 中的数据也会被永久删除。 EmptyDir 用途如下:

  • 临时空间,例如用于某些应用程序运行时所需的临时目录,且无须永久保留
  • 一个容器需要从另一个容器中获取数据的目录(多容器共享目录)

接下来,通过一个容器之间文件共享的案例来使用一下 EmptyDir。

在一个 Pod 中准备两个容器 nginx 和 busybox,然后声明一个 Volume 分别挂在到两个容器的目录中,然后 nginx 容器负责向 Volume 中写日志,busybox 中通过命令将日志内容读到控制台。

img

创建一个 volume-emptydir.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: volume-emptydir
  namespace: dev
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.17.1
    ports:
    - containerPort: 80
    volumeMounts:  # 将 logs-volume 挂在到 nginx 容器中,对应的目录为 /var/log/nginx
    - name: logs-volume
      mountPath: /var/log/nginx
  - name: busybox
    image: busybox:1.30
    command: ["/bin/sh","-c","tail -f /logs/access.log"] # 初始命令,动态读取指定文件中内容
    volumeMounts:  # 将 logs-volume 挂在到 busybox 容器中,对应的目录为 /logs
    - name: logs-volume
      mountPath: /logs
  volumes: # 声明 volume, name 为 logs-volume,类型为 emptyDir
  - name: logs-volume
    emptyDir: {}
# 创建 Pod
[ root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f volume-emptydir.yaml
pod/volume-emptydir created
 
# 查看 pod
[ root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods volume-emptydir -n dev -o wide
NAME                  READY   STATUS    RESTARTS   AGE      IP       NODE   ...... 
volume-emptydir       2/2     Running   0          97s   10.42.2.9   node1  ......
 
# 通过 podIp 访问 nginx
[ root@k8s-master01 ~]# curl 10.42.2.9
......
 
# 通过 kubectl logs 命令查看指定容器的标准输出
[ root@k8s-master01 ~]# kubectl logs -f volume-emptydir -n dev -c busybox
10.42.1.0 - - [27/Jun/2021:15:08:54 +0000] "GET / HTTP/1.1" 200 612 "-" "curl/7.29.0" "-"
8.1.2 HostPath

上节课提到,EmptyDir 中数据不会被持久化,它会随着 Pod 的结束而销毁,如果想简单的将数据持久化到主机中,可以选择 HostPath。

HostPath 就是将 Node 主机中一个实际目录挂在到 Pod 中,以供容器使用,这样的设计就可以保证 Pod 销毁了,但是数据依据可以存在于 Node 主机上。

img

创建一个 volume-hostpath.yaml:

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: volume-hostpath
  namespace: dev
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.17.1
    ports:
    - containerPort: 80
    volumeMounts:
    - name: logs-volume
      mountPath: /var/log/nginx
  - name: busybox
    image: busybox:1.30
    command: ["/bin/sh","-c","tail -f /logs/access.log"]
    volumeMounts:
    - name: logs-volume
      mountPath: /logs
  volumes:
  - name: logs-volume
    hostPath: 
      path: /root/logs
      type: DirectoryOrCreate  # 目录存在就使用,不存在就先创建后使用
关于 type 的值的一点说明:
    DirectoryOrCreate 目录存在就使用,不存在就先创建后使用
    Directory   目录必须存在
    FileOrCreate  文件存在就使用,不存在就先创建后使用
    File 文件必须存在 
    Socket  unix 套接字必须存在
    CharDevice  字符设备必须存在
    BlockDevice 块设备必须存在
# 创建 Pod
[ root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f volume-hostpath.yaml
pod/volume-hostpath created
 
# 查看 Pod
[ root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods volume-hostpath -n dev -o wide
NAME                  READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP             NODE   ......
pod-volume-hostpath   2/2     Running   0          16s   10.42.2.10     node1  ......
 
#访问nginx
[ root@k8s-master01 ~]# curl 10.42.2.10
 
[ root@k8s-master01 ~]# kubectl logs -f volume-emptydir -n dev -c busybox
 
# 接下来就可以去 host 的/root/logs 目录下查看存储的文件了
###  注意: 下面的操作需要到 Pod 所在的节点运行(案例中是 node1)
[ root@node1 ~]# ls /root/logs/
access.log  error.log
 
# 同样的道理,如果在此目录下创建一个文件,到容器中也是可以看到的

8.2 高级存储

前面已经学习了使用 NFS 提供存储,此时就要求用户会搭建 NFS 系统,并且会在 yaml 配置 nfs。由于 kubernetes 支持的存储系统有很多,要求客户全都掌握,显然不现实。为了能够屏蔽底层存储实现的细节,方便用户使用, kubernetes 引入 PV 和 PVC 两种资源对象。

  • PV(Persistent Volume)是持久化卷的意思,是对底层的共享存储的一种抽象。一般情况下 PV 由 kubernetes 管理员进行创建和配置,它与底层具体的共享存储技术有关,并通过插件完成与共享存储的对接。

  • PVC(Persistent Volume Claim)是持久卷声明的意思,是用户对于存储需求的一种声明。换句话说,PVC 其实就是用户向 kubernetes 系统发出的一种资源需求申请。

img

使用了 PV 和 PVC 之后,工作可以得到进一步的细分:

  • 存储:存储工程师维护
  • PV: kubernetes 管理员维护
  • PVC:kubernetes 用户维护
8.2.1 PV

PV 是存储资源的抽象,下面是资源清单文件:

apiVersion: v1  
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: pv2
spec:
  nfs: # 存储类型,与底层真正存储对应
  capacity:  # 存储能力,目前只支持存储空间的设置
    storage: 2Gi
  accessModes:  # 访问模式
  storageClassName: # 存储类别
  persistentVolumeReclaimPolicy: # 回收策略

PV 的关键配置参数说明:

  • 存储类型
    底层实际存储的类型,kubernetes 支持多种存储类型,每种存储类型的配置都有所差异

  • 存储能力(capacity)
    目前只支持存储空间的设置( storage=1Gi ),不过未来可能会加入 IOPS、吞吐量等指标的配置

  • 访问模式(accessModes)
    用于描述用户应用对存储资源的访问权限,访问权限包括下面几种方式:

    • ReadWriteOnce(RWO):读写权限,但是只能被单个节点挂载
    • ReadOnlyMany(ROX): 只读权限,可以被多个节点挂载
    • ReadWriteMany(RWX):读写权限,可以被多个节点挂载
      需要注意的是,底层不同的存储类型可能支持的访问模式不同
  • 回收策略(persistentVolumeReclaimPolicy)
    当 PV 不再被使用了之后,对其的处理方式。目前支持三种策略:

    • Retain (保留) 保留数据,需要管理员手工清理数据
    • Recycle(回收) 清除 PV 中的数据,效果相当于执行 rm -rf /thevolume/*
    • Delete (删除) 与 PV 相连的后端存储完成 volume 的删除操作,当然这常见于云服务商的存储服务
      需要注意的是,底层不同的存储类型可能支持的回收策略不同
  • 存储类别
    PV 可以通过 storageClassName 参数指定一个存储类别

    • 具有特定类别的 PV 只能与请求了该类别的 PVC 进行绑定
    • 未设定类别的 PV 则只能与不请求任何类别的 PVC 进行绑定
  • 状态(status)
    一个 PV 的生命周期中,可能会处于 4 中不同的阶段:

    • Available(可用): 表示可用状态,还未被任何 PVC 绑定
    • Bound(已绑定): 表示 PV 已经被 PVC 绑定
    • Released(已释放): 表示 PVC 被删除,但是资源还未被集群重新声明
    • Failed(失败): 表示该 PV 的自动回收失败

实验

使用 NFS 作为存储,来演示 PV 的使用,创建 3 个 PV,对应 NFS 中的 3 个暴露的路径。

  1. 准备 NFS 环境
# 创建目录
[ root@nfs ~]# mkdir /root/data/{pv1,pv2,pv3} -pv
 
# 暴露服务
[ root@nfs ~]# more /etc/exports
/root/data/pv1     192.168.5.0/24(rw,no_root_squash)
/root/data/pv2     192.168.5.0/24(rw,no_root_squash)
/root/data/pv3     192.168.5.0/24(rw,no_root_squash)
 
# 重启服务
[ root@nfs ~]#  systemctl restart nfs
  1. 创建 pv.yaml
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name:  pv1
spec:
  capacity: 
    storage: 1Gi
  accessModes:
  - ReadWriteMany
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain
  nfs:
    path: /root/data/pv1
    server: 192.168.5.6
 
---
 
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name:  pv2
spec:
  capacity: 
    storage: 2Gi
  accessModes:
  - ReadWriteMany
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain
  nfs:
    path: /root/data/pv2
    server: 192.168.5.6
    
---
 
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name:  pv3
spec:
  capacity: 
    storage: 3Gi
  accessModes:
  - ReadWriteMany
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain
  nfs:
    path: /root/data/pv3
    server: 192.168.5.6
# 创建 pv
[ root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pv.yaml
persistentvolume/pv1 created
persistentvolume/pv2 created
persistentvolume/pv3 created
 
# 查看 pv
[ root@k8s-master01 ~]# kubectl get pv -o wide
NAME   CAPACITY   ACCESS MODES  RECLAIM POLICY  STATUS      AGE   VOLUMEMODE
pv1    1Gi        RWX            Retain        Available    10s   Filesystem
pv2    2Gi        RWX            Retain        Available    10s   Filesystem
pv3    3Gi        RWX            Retain        Available    9s    Filesystem
8.2.2 PVC

PVC 是资源的申请,用来声明对存储空间、访问模式、存储类别需求信息。下面是资源清单文件:

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: pvc
  namespace: dev
spec:
  accessModes: # 访问模式
  selector: # 采用标签对 PV 选择
  storageClassName: # 存储类别
  resources: # 请求空间
    requests:
      storage: 5Gi

PVC 的关键配置参数说明:

  • 访问模式(accessModes)
    用于描述用户应用对存储资源的访问权限

  • 选择条件(selector)
    通过 Label Selector 的设置,可使 PVC 对于系统中己存在的 PV 进行筛选

  • 存储类别(storageClassName)
    PVC 在定义时可以设定需要的后端存储的类别,只有设置了该 class 的 pv 才能被系统选出

  • 资源请求(Resources )
    描述对存储资源的请求

实验

  1. 创建 pvc.yaml,申请 pv
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: pvc1
  namespace: dev
spec:
  accessModes: 
  - ReadWriteMany
  resources:
    requests:
      storage: 1Gi
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: pvc2
  namespace: dev
spec:
  accessModes: 
  - ReadWriteMany
  resources:
    requests:
      storage: 1Gi
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: pvc3
  namespace: dev
spec:
  accessModes: 
  - ReadWriteMany
  resources:
    requests:
      storage: 1Gi
# 创建 pvc
[ root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pvc.yaml
persistentvolumeclaim/pvc1 created
persistentvolumeclaim/pvc2 created
persistentvolumeclaim/pvc3 created
 
# 查看 pvc
[ root@k8s-master01 ~]# kubectl get pvc  -n dev -o wide
NAME   STATUS   VOLUME   CAPACITY   ACCESS MODES   STORAGECLASS   AGE   VOLUMEMODE
pvc1   Bound    pv1      1Gi        RWX                           15s   Filesystem
pvc2   Bound    pv2      2Gi        RWX                           15s   Filesystem
pvc3   Bound    pv3      3Gi        RWX                           15s   Filesystem
 
# 查看 pv
[ root@k8s-master01 ~]# kubectl get pv -o wide
NAME  CAPACITY ACCESS MODES  RECLAIM POLICY  STATUS    CLAIM       AGE     VOLUMEMODE
pv1    1Gi        RWx        Retain          Bound    dev/pvc1    3h37m    Filesystem
pv2    2Gi        RWX        Retain          Bound    dev/pvc2    3h37m    Filesystem
pv3    3Gi        RWX        Retain          Bound    dev/pvc3    3h37m    Filesystem   
  1. 创建 pods.yaml, 使用 pv
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod1
  namespace: dev
spec:
  containers:
  - name: busybox
    image: busybox:1.30
    command: ["/bin/sh","-c","while true;do echo pod1 >> /root/out.txt; sleep 10; done;"]
    volumeMounts:
    - name: volume
      mountPath: /root/
  volumes:
    - name: volume
      persistentVolumeClaim:
        claimName: pvc1
        readOnly: false
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod2
  namespace: dev
spec:
  containers:
  - name: busybox
    image: busybox:1.30
    command: ["/bin/sh","-c","while true;do echo pod2 >> /root/out.txt; sleep 10; done;"]
    volumeMounts:
    - name: volume
      mountPath: /root/
  volumes:
    - name: volume
      persistentVolumeClaim:
        claimName: pvc2
        readOnly: false
# 创建 pod
[ root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pods.yaml
pod/pod1 created
pod/pod2 created
 
# 查看 pod
[ root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods -n dev -o wide
NAME   READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP            NODE   
pod1   1/1     Running   0          14s   10.244.1.69   node1   
pod2   1/1     Running   0          14s   10.244.1.70   node1  
 
# 查看 pvc
[ root@k8s-master01 ~]# kubectl get pvc -n dev -o wide
NAME   STATUS   VOLUME   CAPACITY   ACCESS MODES      AGE   VOLUMEMODE
pvc1   Bound    pv1      1Gi        RWX               94m   Filesystem
pvc2   Bound    pv2      2Gi        RWX               94m   Filesystem
pvc3   Bound    pv3      3Gi        RWX               94m   Filesystem
 
# 查看 pv
[ root@k8s-master01 ~]# kubectl get pv -n dev -o wide
NAME   CAPACITY   ACCESS MODES   RECLAIM POLICY   STATUS   CLAIM       AGE     VOLUMEMODE
pv1    1Gi        RWX            Retain           Bound    dev/pvc1    5h11m   Filesystem
pv2    2Gi        RWX            Retain           Bound    dev/pvc2    5h11m   Filesystem
pv3    3Gi        RWX            Retain           Bound    dev/pvc3    5h11m   Filesystem
 
# 查看 nfs 中的文件存储
[ root@nfs ~]# more /root/data/pv1/out.txt
node1
node1
[ root@nfs ~]# more /root/data/pv2/out.txt
node2
node2
8.2.3 生命周期

PVC 和 PV 是一一对应的,PV 和 PVC 之间的相互作用遵循以下生命周期:

  • 资源供应:管理员手动创建底层存储和 PV
  • 资源绑定:用户创建 PVC,kubernetes 负责根据 PVC 的声明去寻找 PV,并绑定
    在用户定义好 PVC 之后,系统将根据 PVC 对存储资源的请求在已存在的 PV 中选择一个满足条件的
    • 一旦找到,就将该 PV 与用户定义的 PVC 进行绑定,用户的应用就可以使用这个 PVC 了
    • 如果找不到,PVC 则会无限期处于 Pending 状态,直到等到系统管理员创建了一个符合其要求的 PV
      PV 一旦绑定到某个 PVC 上,就会被这个 PVC 独占,不能再与其他 PVC 进行绑定了
  • 资源使用:用户可在 pod 中像 volume 一样使用 pvc
    Pod 使用 Volume 的定义,将 PVC 挂载到容器内的某个路径进行使用。
  • 资源释放:用户删除 pvc 来释放 pv
    当存储资源使用完毕后,用户可以删除 PVC,与该 PVC 绑定的 PV 将会被标记为“已释放”,但还不能立刻与其他 PVC 进行绑定。通过之前 PVC 写入的数据可能还被留在存储设备上,只有在清除之后该 PV 才能再次使用。
  • 资源回收:kubernetes 根据 pv 设置的回收策略进行资源的回收
    对于 PV,管理员可以设定回收策略,用于设置与之绑定的 PVC 释放资源之后如何处理遗留数据的问题。只有 PV 的存储空间完成回收,才能供新的 PVC 绑定和使用

img

8.3 配置存储

8.3.1 ConfigMap

ConfigMap 是一种比较特殊的存储卷,它的主要作用是用来存储配置信息的。

创建 configmap.yaml,内容如下:

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: configmap
  namespace: dev
data:
  info: |
    username:admin
    password:123456

接下来,使用此配置文件创建 configmap

# 创建 configmap
[ root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f configmap.yaml
configmap/configmap created
 
# 查看 configmap 详情
[ root@k8s-master01 ~]# kubectl describe cm configmap -n dev
Name:         configmap
Namespace:    dev
Labels:       <none>
Annotations:  <none>
 
Data
====
info:
----
username:admin
password:123456
 
Events:  <none>

接下来创建一个 pod-configmap.yaml,将上面创建的 configmap 挂载进去

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-configmap
  namespace: dev
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.17.1
    volumeMounts: # 将 configmap 挂载到目录
    - name: config
      mountPath: /configmap/config
  volumes: # 引用 configmap
  - name: config
    configMap:
      name: configmap
# 创建 pod
[ root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pod-configmap.yaml
pod/pod-configmap created
 
# 查看 pod
[ root@k8s-master01 ~]# kubectl get pod pod-configmap -n dev
NAME            READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod-configmap   1/1     Running   0          6s
 
#进入容器
[ root@k8s-master01 ~]# kubectl exec -it pod-configmap -n dev /bin/sh
# cd /configmap/config/
# ls
info
# more info
username:admin
password:123456
 
# 可以看到映射已经成功,每个 configmap 都映射成了一个目录
# key--->文件     value---->文件中的内容
# 此时如果更新 configmap 的内容, 容器中的值也会动态更新
8.3.2 Secret

在 kubernetes 中,还存在一种和 ConfigMap 非常类似的对象,称为 Secret 对象。它主要用于存储敏感信息,例如密码、秘钥、证书等等。

  1. 首先使用 base64 对数据进行编码
[ root@k8s-master01 ~]# echo -n 'admin' | base64 #准备username
YWRtaW4=
[ root@k8s-master01 ~]# echo -n '123456' | base64 #准备password
MTIzNDU2
  1. 接下来编写 secret.yaml,并创建 Secret
apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  name: secret
  namespace: dev
type: Opaque
data:
  username: YWRtaW4=
  password: MTIzNDU2
# 创建 secret
[ root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f secret.yaml
secret/secret created
 
# 查看 secret 详情
[ root@k8s-master01 ~]# kubectl describe secret secret -n dev
Name:         secret
Namespace:    dev
Labels:       <none>
Annotations:  <none>
Type:  Opaque
Data
====
password:  6 bytes
username:  5 bytes
  1. 创建 pod-secret.yaml,将上面创建的 secret 挂载进去:
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-secret
  namespace: dev
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.17.1
    volumeMounts: # 将 secret 挂载到目录
    - name: config
      mountPath: /secret/config
  volumes:
  - name: config
    secret:
      secretName: secret
# 创建 pod
[ root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pod-secret.yaml
pod/pod-secret created
 
# 查看 pod
[ root@k8s-master01 ~]# kubectl get pod pod-secret -n dev
NAME            READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod-secret      1/1     Running   0          2m28s
 
# 进入容器,查看 secret 信息,发现已经自动解码了
[ root@k8s-master01 ~]# kubectl exec -it pod-secret /bin/sh -n dev
/ # ls /secret/config/
password  username
/ # more /secret/config/username
admin
/ # more /secret/config/password
123456

至此,已经实现了利用 secret 实现了信息的编码。

9. 安全认证

9.1 访问控制概述

Kubernetes 作为一个分布式集群的管理工具,保证集群的安全性是其一个重要的任务。所谓的安全性其实就是保证对 Kubernetes 的各种客户端进行认证和鉴权操作。

客户端

在 Kubernetes 集群中,客户端通常有两类:

  • User Account:一般是独立于 kubernetes 之外的其他服务管理的用户账号。
  • Service Account:kubernetes 管理的账号,用于为 Pod 中的服务进程在访问 Kubernetes 时提供身份标识。

img

认证、授权与准入控制

ApiServer 是访问及管理资源对象的唯一入口。任何一个请求访问 ApiServer,都要经过下面三个流程:

  • Authentication(认证):身份鉴别,只有正确的账号才能够通过认证
  • Authorization(授权): 判断用户是否有权限对访问的资源执行特定的动作
  • Admission Control(准入控制):用于补充授权机制以实现更加精细的访问控制功能。

img

9.2 认证管理

Kubernetes 集群安全的最关键点在于如何识别并认证客户端身份,它提供了 3 种客户端身份认证方式:

  • HTTP Base 认证:通过用户名+密码的方式认证

        这种认证方式是把“用户名:密码”用 BASE64 算法进行编码后的字符串放在 HTTP 请求中的 Header Authorization 域里发送给服务端。服务端收到后进行解码,获取用户名及密码,然后进行用户身份认证的过程。
    
  • HTTP Token 认证:通过一个 Token 来识别合法用户

        这种认证方式是用一个很长的难以被模仿的字符串--Token 来表明客户身份的一种方式。每个 Token 对应一个用户名,当客户端发起 API 调用请求时,需要在 HTTP Header 里放入 Token,API Server 接到 Token 后会跟服务器中保存的 token 进行比对,然后进行用户身份认证的过程。
    
  • HTTPS 证书认证:基于 CA 根证书签名的双向数字证书认证方式

        这种认证方式是安全性最高的一种方式,但是同时也是操作起来最麻烦的一种方式。
    

img

HTTPS 认证大体分为 3 个过程:

  1. 证书申请和下发

      HTTPS 通信双方的服务器向 CA 机构申请证书,CA 机构下发根证书、服务端证书及私钥给申请者
    
  2. 客户端和服务端的双向认证

      1> 客户端向服务器端发起请求,服务端下发自己的证书给客户端,
         客户端接收到证书后,通过私钥解密证书,在证书中获得服务端的公钥,
         客户端利用服务器端的公钥认证证书中的信息,如果一致,则认可这个服务器
      2> 客户端发送自己的证书给服务器端,服务端接收到证书后,通过私钥解密证书,
         在证书中获得客户端的公钥,并用该公钥认证证书信息,确认客户端是否合法
    
  3. 服务器端和客户端进行通信

      服务器端和客户端协商好加密方案后,客户端会产生一个随机的秘钥并加密,然后发送到服务器端。
      服务器端接收这个秘钥后,双方接下来通信的所有内容都通过该随机秘钥加密
    

注意: Kubernetes 允许同时配置多种认证方式,只要其中任意一个方式认证通过即可

9.3 授权管理

授权发生在认证成功之后,通过认证就可以知道请求用户是谁,然后 Kubernetes 会根据事先定义的授权策略来决定用户是否有权限访问,这个过程就称为授权。

每个发送到 ApiServer 的请求都带上了用户和资源的信息:比如发送请求的用户、请求的路径、请求的动作等,授权就是根据这些信息和授权策略进行比较,如果符合策略,则认为授权通过,否则会返回错误。

API Server 目前支持以下几种授权策略:

  • AlwaysDeny:表示拒绝所有请求,一般用于测试
  • AlwaysAllow:允许接收所有请求,相当于集群不需要授权流程(Kubernetes 默认的策略)
  • ABAC:基于属性的访问控制,表示使用用户配置的授权规则对用户请求进行匹配和控制
  • Webhook:通过调用外部 REST 服务对用户进行授权
  • Node:是一种专用模式,用于对 kubelet 发出的请求进行访问控制
  • RBAC:基于角色的访问控制(kubeadm 安装方式下的默认选项)

RBAC(Role-Based Access Control) 基于角色的访问控制,主要是在描述一件事情:给哪些对象授予了哪些权限

其中涉及到了下面几个概念:

  • 对象:User、Groups、ServiceAccount
  • 角色:代表着一组定义在资源上的可操作动作(权限)的集合
  • 绑定:将定义好的角色跟用户绑定在一起

img

RBAC 引入了 4 个顶级资源对象:

  • Role、ClusterRole:角色,用于指定一组权限
  • RoleBinding、ClusterRoleBinding:角色绑定,用于将角色(权限)赋予给对象

Role、ClusterRole

一个角色就是一组权限的集合,这里的权限都是许可形式的(白名单)。

# Role 只能对命名空间内的资源进行授权,需要指定 nameapce
kind: Role
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
metadata:
  namespace: dev
  name: authorization-role
rules:
- apiGroups: [""]  # 支持的 API 组列表,"" 空字符串,表示核心 API 群
  resources: ["pods"] # 支持的资源对象列表
  verbs: ["get", "watch", "list"] # 允许的对资源对象的操作方法列表
# ClusterRole 可以对集群范围内资源、跨 namespaces 的范围资源、非资源类型进行授权
kind: ClusterRole
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
metadata:
 name: authorization-clusterrole
rules:
- apiGroups: [""]
  resources: ["pods"]
  verbs: ["get", "watch", "list"]

需要详细说明的是,rules 中的参数:

  • apiGroups: 支持的 API 组列表

    "","apps", "autoscaling", "batch"
  • resources:支持的资源对象列表

    "services", "endpoints", "pods","secrets","configmaps","crontabs","deployments","jobs",
    "nodes","rolebindings","clusterroles","daemonsets","replicasets","statefulsets",
    "horizontalpodautoscalers","replicationcontrollers","cronjobs"
  • verbs:对资源对象的操作方法列表

    "get", "list", "watch", "create", "update", "patch", "delete", "exec"

RoleBinding、ClusterRoleBinding

角色绑定用来把一个角色绑定到一个目标对象上,绑定目标可以是 User、Group 或者 ServiceAccount。

# RoleBinding 可以将同一 namespace 中的 subject 绑定到某个 Role 下,则此 subject 即具有该 Role 定义的权限
kind: RoleBinding
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
metadata:
  name: authorization-role-binding
  namespace: dev
subjects:
- kind: User
  name: heima
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
roleRef:
  kind: Role
  name: authorization-role
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
# ClusterRoleBinding 在整个集群级别和所有 namespaces 将特定的 subject 与 ClusterRole 绑定,授予权限
kind: ClusterRoleBinding
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
metadata:
 name: authorization-clusterrole-binding
subjects:
- kind: User
  name: heima
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
roleRef:
  kind: ClusterRole
  name: authorization-clusterrole
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io

RoleBinding 引用 ClusterRole 进行授权

RoleBinding 可以引用 ClusterRole,对属于同一命名空间内 ClusterRole 定义的资源主体进行授权。

    一种很常用的做法就是,集群管理员为集群范围预定义好一组角色(ClusterRole),然后在多个命名空间中重复使用这些 ClusterRole。这样可以大幅提高授权管理工作效率,也使得各个命名空间下的基础性授权规则与使用体验保持一致。
# 虽然 authorization-clusterrole 是一个集群角色,但是因为使用了 RoleBinding
# 所以 heima 只能读取 dev 命名空间中的资源
kind: RoleBinding
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
metadata:
  name: authorization-role-binding-ns
  namespace: dev
subjects:
- kind: User
  name: heima
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
roleRef:
  kind: ClusterRole
  name: authorization-clusterrole
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io

实战:创建一个只能管理 dev 空间下 Pods 资源的账号

  1. 创建账号
# 1) 创建证书
[ root@k8s-master01 pki]# cd /etc/kubernetes/pki/
[ root@k8s-master01 pki]# (umask 077;openssl genrsa -out devman.key 2048)
 
# 2) 用 apiserver 的证书去签署
# 2-1) 签名申请,申请的用户是 devman,组是 devgroup
[ root@k8s-master01 pki]# openssl req -new -key devman.key -out devman.csr -subj "/CN=devman/O=devgroup"     
# 2-2) 签署证书
[ root@k8s-master01 pki]# openssl x509 -req -in devman.csr -CA ca.crt -CAkey ca.key -CAcreateserial -out devman.crt -days 3650
 
# 3) 设置集群、用户、上下文信息
[ root@k8s-master01 pki]# kubectl config set-cluster kubernetes --embed-certs=true --certificate-authority=/etc/kubernetes/pki/ca.crt --server= https://192.168.109.100:6443
 
[ root@k8s-master01 pki]# kubectl config set-credentials devman --embed-certs=true --client-certificate=/etc/kubernetes/pki/devman.crt --client-key=/etc/kubernetes/pki/devman.key
 
[ root@k8s-master01 pki]# kubectl config set-context devman@kubernetes --cluster=kubernetes --user=devman
 
# 切换账户到 devman
[ root@k8s-master01 pki]# kubectl config use-context devman@kubernetes
Switched to context " devman@kubernetes ".
 
# 查看 dev 下 pod,发现没有权限
[ root@k8s-master01 pki]# kubectl get pods -n dev
Error from server (Forbidden): pods is forbidden: User "devman" cannot list resource "pods" in API group "" in the namespace "dev"
 
# 切换到 admin 账户
[ root@k8s-master01 pki]# kubectl config use-context kubernetes-admin@kubernetes
Switched to context " kubernetes-admin@kubernetes ".

2) 创建 Role 和 RoleBinding,为 devman 用户授权

kind: Role
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
metadata:
  namespace: dev
  name: dev-role
rules:
- apiGroups: [""]
  resources: ["pods"]
  verbs: ["get", "watch", "list"]
  
---
 
kind: RoleBinding
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
metadata:
  name: authorization-role-binding
  namespace: dev
subjects:
- kind: User
  name: devman
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
roleRef:
  kind: Role
  name: dev-role
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
[ root@k8s-master01 pki]# kubectl create -f dev-role.yaml
role.rbac.authorization.k8s.io/dev-role created
rolebinding.rbac.authorization.k8s.io/authorization-role-binding created
  1. 切换账户,再次验证
# 切换账户到 devman
[ root@k8s-master01 pki]# kubectl config use-context devman@kubernetes
Switched to context " devman@kubernetes ".
 
# 再次查看
[ root@k8s-master01 pki]# kubectl get pods -n dev
NAME                                 READY   STATUS             RESTARTS   AGE
nginx-deployment-66cb59b984-8wp2k    1/1     Running            0          4d1h
nginx-deployment-66cb59b984-dc46j    1/1     Running            0          4d1h
nginx-deployment-66cb59b984-thfck    1/1     Running            0          4d1h
 
# 为了不影响后面的学习,切回 admin 账户
[ root@k8s-master01 pki]# kubectl config use-context kubernetes-admin@kubernetes
Switched to context " kubernetes-admin@kubernetes ".

9.4 准入控制

通过了前面的认证和授权之后,还需要经过准入控制处理通过之后,apiserver 才会处理这个请求。

准入控制是一个可配置的控制器列表,可以通过在 Api-Server 上通过命令行设置选择执行哪些准入控制器:

--admission-control=NamespaceLifecycle,LimitRanger,ServiceAccount,PersistentVolumeLabel,
                      DefaultStorageClass,ResourceQuota,DefaultTolerationSeconds

只有当所有的准入控制器都检查通过之后,apiserver 才执行该请求,否则返回拒绝。

当前可配置的 Admission Control 准入控制如下:

  • AlwaysAdmit:允许所有请求
  • AlwaysDeny:禁止所有请求,一般用于测试
  • AlwaysPullImages:在启动容器之前总去下载镜像
  • DenyExecOnPrivileged:它会拦截所有想在 Privileged Container 上执行命令的请求
  • ImagePolicyWebhook:这个插件将允许后端的一个 Webhook 程序来完成 admission controller 的功能。
  • Service Account:实现 ServiceAccount 实现了自动化
  • SecurityContextDeny:这个插件将使用 SecurityContext 的 Pod 中的定义全部失效
  • ResourceQuota:用于资源配额管理目的,观察所有请求,确保在 namespace 上的配额不会超标
  • LimitRanger:用于资源限制管理,作用于 namespace 上,确保对 Pod 进行资源限制
  • InitialResources:为未设置资源请求与限制的 Pod,根据其镜像的历史资源的使用情况进行设置
  • NamespaceLifecycle:如果尝试在一个不存在的 namespace 中创建资源对象,则该创建请求将被拒绝。当删除一个 namespace 时,系统将会删除该 namespace 中所有对象。
  • DefaultStorageClass:为了实现共享存储的动态供应,为未指定 StorageClass 或 PV 的 PVC 尝试匹配默认的 StorageClass,尽可能减少用户在申请 PVC 时所需了解的后端存储细节
  • DefaultTolerationSeconds:这个插件为那些没有设置 forgiveness tolerations 并具有 notready:NoExecute 和 unreachable:NoExecute 两种 taints 的 Pod 设置默认的“容忍”时间,为 5min
  • PodSecurityPolicy:这个插件用于在创建或修改 Pod 时决定是否根据 Pod 的 security context 和可用的 PodSecurityPolicy 对 Pod 的安全策略进行控制

10. DashBoard

之前在 kubernetes 中完成的所有操作都是通过命令行工具 kubectl 完成的。其实,为了提供更丰富的用户体验,kubernetes 还开发了一个基于 web 的用户界面(Dashboard)。用户可以使用 Dashboard 部署容器化的应用,还可以监控应用的状态,执行故障排查以及管理 kubernetes 中各种资源。

10.1 部署 Dashboard

  1. 下载 yaml,并运行 Dashboard
# 下载 yaml
[ root@k8s-master01 ~]# wget  https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/dashboard/v2.0.0/aio/deploy/recommended.yaml
 
# 修改 kubernetes-dashboard 的 Service 类型
kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  labels:
    k8s-app: kubernetes-dashboard
  name: kubernetes-dashboard
  namespace: kubernetes-dashboard
spec:
  type: NodePort  # 新增
  ports:
    - port: 443
      targetPort: 8443
      nodePort: 30009  # 新增
  selector:
    k8s-app: kubernetes-dashboard
 
# 部署
[ root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f recommended.yaml
 
# 查看 namespace 下的 kubernetes-dashboard 下的资源
[ root@k8s-master01 ~]# kubectl get pod,svc -n kubernetes-dashboard
NAME                                            READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod/dashboard-metrics-scraper-c79c65bb7-zwfvw   1/1     Running   0          111s
pod/kubernetes-dashboard-56484d4c5-z95z5        1/1     Running   0          111s
 
NAME                               TYPE       CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP  PORT(S)         AGE
service/dashboard-metrics-scraper  ClusterIP  10.96.89.218    <none>       8000/TCP        111s
service/kubernetes-dashboard       NodePort   10.104.178.171  <none>       443:30009/TCP   111s

2)创建访问账户,获取 token

# 创建账号
[ root@k8s-master01-1 ~]# kubectl create serviceaccount dashboard-admin -n kubernetes-dashboard
 
# 授权
[ root@k8s-master01-1 ~]# kubectl create clusterrolebinding dashboard-admin-rb --clusterrole=cluster-admin --serviceaccount=kubernetes-dashboard:dashboard-admin
 
# 获取账号 token
[ root@k8s-master01 ~]#  kubectl get secrets -n kubernetes-dashboard | grep dashboard-admin
dashboard-admin-token-xbqhh        kubernetes.io/service-account-token   3      2m35s
 
[ root@k8s-master01 ~]# kubectl describe secrets dashboard-admin-token-xbqhh -n kubernetes-dashboard
Name:         dashboard-admin-token-xbqhh
Namespace:    kubernetes-dashboard
Labels:       <none>
Annotations:  kubernetes.io/service-account.name: dashboard-admin
              kubernetes.io/service-account.uid: 95d84d80-be7a-4d10-a2e0-68f90222d039
 
Type:  kubernetes.io/service-account-token
 
Data
====
namespace:  20 bytes
token:      eyJhbGciOiJSUzI1NiIsImtpZCI6ImJrYkF4bW5XcDhWcmNGUGJtek5NODFuSXl1aWptMmU2M3o4LTY5a2FKS2cifQ.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.NAl7e8ZfWWdDoPxkqzJzTB46sK9E8iuJYnUI9vnBaY3Jts7T1g1msjsBnbxzQSYgAG--cV0WYxjndzJY_UWCwaGPrQrt_GunxmOK9AUnzURqm55GR2RXIZtjsWVP2EBatsDgHRmuUbQvTFOvdJB4x3nXcYLN2opAaMqg3rnU2rr-A8zCrIuX_eca12wIp_QiuP3SF-tzpdLpsyRfegTJZl6YnSGyaVkC9id-cxZRb307qdCfXPfCHR_2rt5FVfxARgg_C0e3eFHaaYQO7CitxsnIoIXpOFNAR8aUrmopJyODQIPqBWUehb7FhlU1DCduHnIIXVC_UICZ-MKYewBDLw
ca.crt:     1025 bytes

3)通过浏览器访问 Dashboard 的 UI

在登录页面上输入上面的 token

image-20200520144548997

出现下面的页面代表成功

image-20200520144959353

10.2 使用 DashBoard

本章节以 Deployment 为例演示 DashBoard 的使用

查看

选择指定的命名空间dev,然后点击Deployments,查看 dev 空间下的所有 deployment

img

扩缩容

Deployment上点击规模,然后指定目标副本数量,点击确定

img

编辑

Deployment上点击编辑,然后修改yaml 文件,点击确定

image-20200520163253644

查看 Pod

点击Pods, 查看 pods 列表

img

操作 Pod

选中某个 Pod,可以对其执行日志(logs)、进入执行(exec)、编辑、删除操作

img

Dashboard 提供了 kubectl 的绝大部分功能,这里不再一一演示