K8s开发需要掌握的知识

K8s开发相关

1、k8s yml apiverison:

Kubernetes (k8s) 的 API 版本表示资源定义在 API 服务器中的稳定性和支持程度。API 版本由一个字符串表示，如 v1 或 **apps/v1**，其中包括两个部分：

1. 组 (Group): 如果资源属于某个 API 组，则该字段表示该组的名称。例如，**apps** 表示应用程序相关的资源如 Deployments。
2. 版本 (Version): 表示 API 的版本，常见的有 v1、v1beta1 等。

常见的 API 版本有：

• v1: 核心组的稳定版本，包括常用的资源如 Pods、Services、ConfigMaps 和 Secrets。
• apps/v1: 用于管理应用的稳定版本，包括 Deployments、StatefulSets、DaemonSets 等。
• batch/v1: 用于批处理任务，包括 Job 资源。
• batch/v1beta1: 包括 CronJob 资源。
• extensions/v1beta1: 早期版本的一些资源，例如 Ingress（现在推荐使用 **networking.k8s.io/v1**）。
• networking.k8s.io/v1: 网络相关资源，包括 NetworkPolicies 和 Ingresses。
• rbac.authorization.k8s.io/v1: 用于角色基础访问控制的资源，包括 Roles 和 RoleBindings。
• storage.k8s.io/v1: 存储相关的资源，包括 StorageClasses 和 VolumeAttachments。
• autoscaling/v1: 自动缩放相关资源，包括 HorizontalPodAutoscalers。
• policy/v1beta1: 包括 PodSecurityPolicies，用于定义 Pod 的安全性相关设置。

2、开发人员比较常用的一些 Kubernetes Kind类型：

核心资源类型

1. Pod: 作为应用的最小和最简单的单元，每个 Pod 包含一个或多个容器。
2. Service: 提供稳定的 IP 地址和 DNS 名称，将外部网络流量路由到后端的 Pod。
3. Deployment: 用来描述应用的期望状态，Kubernetes 会确保真实状态符合期望状态。
4. ConfigMap: 存储非敏感数据的键值对，可以用来存储环境变量、配置文件等信息。
5. Secret: 存储敏感数据，如密码、OAuth 令牌等。
6. PersistentVolume 和 PersistentVolumeClaim: 提供 Pod 持久化存储的能力。
7. Namespace: 提供一种将集群资源分隔成多个独立的部分的方式。

配置和管理资源类型

1. ResourceQuota: 确保每个命名空间下的资源使用量不超过设定的配额。
2. LimitRange: 限制命名空间下资源的大小，请求和限制。
3. HorizontalPodAutoscaler: 根据 CPU 使用或其他选择的度量自动缩放 Pod 的数量。

网络资源类型

1. Ingress: 为服务提供外部可访问的 URL，负载均衡，SSL/TLS 终止等。
2. NetworkPolicy: 定义 Pod 间通信的网络策略。

其他资源类型

1. Job 和 CronJob: 用于执行一次性或周期性的任务。
2. StatefulSet: 用于运行需要持久存储和唯一网络标识符的应用。
3. DaemonSet: 确保所有（或部分）节点运行一个 Pod 的副本。
4. ReplicaSet: 确保指定数量的 Pod 副本始终可用。
5. Node: 表示集群中的一个节点。

开发人员在使用 Kubernetes 时，通常会涉及到这些资源的创建和管理。通过这些资源，他们可以定义和配置应用的运行环境，实现自动化和弹性伸缩等特性。理解这些资源的作用和使用方式，是开发人员在 Kubernetes 平台上高效工作的基础。

3、开发常用的配置文件的模版

标准结构

apiVersion: <string>
kind: <string>
metadata:
  name: <string>
  namespace: <string>
  labels:
    <key>: <value>
  annotations:
    <key>: <value>
spec:
  ...
status:
  ...

字段解释

• apiVersion (必选): 指定 Kubernetes API 的版本，用于确定使用哪个版本的 API 来创建该资源。
• kind (必选): 指定资源的类型，例如 Pod、Service、Deployment 等。
• metadata (必选): 提供资源的元数据，包括名称、命名空间和标签等。
  • name (必选): 资源的唯一名称。
  • namespace (可选): 指定资源所属的命名空间。
  • labels (可选): 键值对，用于组织和选择资源。
  • annotations (可选): 键值对，用于存储非标识性的元数据。
• spec (根据资源类型，可能是必选或可选): 指定资源的期望状态，包括所需的配置参数。
• status (可选): 描述资源的当前状态。通常由 Kubernetes 系统维护和更新。

spec 字段

spec 字段的内容高度依赖于资源的 kind 类型。以下是一些常见资源类型的 spec 字段示例：

• Pod:

  spec:
    containers:
    - name: <container-name>
      image: <container-image>
      ports:
      - containerPort: <port-number>
  

• Service:

  spec:
    selector:
      <label-key>: <label-value>
    ports:
    - protocol: TCP
      port: <port-number>
      targetPort: <target-port-number>
  

• Deployment:

  spec:
    replicas: <number-of-replicas>
    selector:
      matchLabels:
        <label-key>: <label-value>
    template:
      metadata:
        labels:
          <label-key>: <label-value>
      spec:
        containers:
        - name: <container-name>
          image: <container-image>
  

• ConfigMap

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: <string>
  namespace: <string>
  labels:
    <key>: <value>
  annotations:
    <key>: <value>
data:   # ConfigMap\Secret 特有的
  <key>: <value>

• Ingress

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: <string>
  namespace: <string>
  labels:
    <key>: <value>
  annotations:
    <key>: <value>
spec:
  ingressClassName: <string>
  defaultBackend:
    service:
      name: <string>
      port:
        number: <integer>
    resource:
      apiGroup: <string>
      kind: <string>
      name: <string>
  tls:
    - hosts:
        - <string>
      secretName: <string>
  rules:
    - host: <string>
      http:
        paths:
          - path: <string>
            pathType: <string>
            backend:
              service:
                name: <string>
                port:
                  name: <string>
                  number: <integer>
              resource:
                apiGroup: <string>
                kind: <string>
                name: <string>
status:
  loadBalancer:
    ingress:
      - ip: <string>
        hostname: <string>

4、Deployment和StatefulSet的区别

StatefulSet 和 Deployment 是 Kubernetes 中两种不同类型的资源控制器，它们用于管理 Pod 的生命周期，但它们主要用于不同的场景，并提供不同的功能。

Deployment

1. 无状态应用: Deployment 适用于无状态的应用。这意味着单个 Pod 的实例是可以互换的，它们不需要保持任何持久状态。
2. 副本: 通过 Deployment 创建的所有 Pod 副本都是相同的。
3. 滚动更新: Deployment 支持滚动更新，可以在不停止服务的情况下更新应用。
4. 快速扩展: 适用于需要快速启动或缩容的应用。
5. 生命周期管理: Deployment 确保指定数量的 Pod 副本始终处于运行状态。

StatefulSet

1. 有状态应用: StatefulSet 适用于需要持久存储和特定网络标识的有状态应用。
2. 稳定的网络标识: 每个 Pod 副本都有一个稳定的、唯一的网络标识符。
3. 稳定的存储: 即使 Pod 被重新调度到不同的节点，它也能保持对存储卷的访问。
4. 有序部署: StatefulSet 保证 Pod 是按顺序创建和删除的。
5. 有序扩展: 当扩展或缩容时，StatefulSet 确保操作是按照顺序进行的。

用例对比

• 无状态应用: 如果你的应用不需要保存状态、快速扩展和缩容，以及滚动更新，那么 Deployment 更适合。
• 有状态应用: 如果你的应用需要稳定的网络标识、稳定的持久存储和有序、优雅的部署和扩展，那么 StatefulSet 更适合。

总的来说，选择 StatefulSet 或 Deployment 取决于你的应用是否需要保持状态以及你对网络标识和存储的需求。

5、apollo部署实例

下面是一个使用Kubernetes部署Apollo的例子，包括一个Pod、一个Service和一个Deployment。

1. Deployment

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: apollo
  namespace: default
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: apollo
  template:
    metadata:
      labels:
        app: apollo
    spec:
      containers:
      - name: apollo
        image: apolloconfig/apollo-portal:latest
        env:
        - name: SPRING_DATASOURCE_URL
          value: jdbc:mysql://your-mysql-server:3306/ApolloConfigDB?characterEncoding=utf8
        - name: SPRING_DATASOURCE_USERNAME
          value: yourusername
        - name: SPRING_DATASOURCE_PASSWORD
          value: yourpassword
        ports:
        - containerPort: 8070

# ---
# apiVersion: v1
# kind: Service
# metadata:

1. Service

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: apollo-service
  namespace: default
spec:
  selector:
    app: apollo
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 8070
  type: ClusterIP

1. Pod
   Pods通常由Deployment管理，但如果你要创建单独的Pod：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: apollo-pod
  labels:
    app: apollo
spec:
  containers:
  - name: apollo
    image: apolloconfig/apollo-portal:latest
    env:
    - name: SPRING_DATASOURCE_URL
      value: jdbc:mysql://your-mysql-server:3306/ApolloConfigDB?characterEncoding=utf8
    - name: SPRING_DATASOURCE_USERNAME
      value: yourusername
    - name: SPRING_DATASOURCE_PASSWORD
      value: yourpassword
    ports:
    - containerPort: 8070

在这个例子里面, service和deployment是分开写的， 你也可以写到一块。

当你在创建 Service 时，Kubernetes 不要求对应的 Pod 或 Deployment 已经存在。Service 会持续地监听并动态地更新其选择的 Pod 列表。这意味着你可以先创建 Service，再创建 Deployment，Service 会自动发现并开始转发流量到正确的 Pod。

1. 如果先创建 Service： Service 会一直等待，直到有符合其标签选择器的 Pod 被创建，然后它会开始转发流量到这些 Pod。
2. 如果先创建 Deployment： Pod 会被创建，并且等待 Service 被创建。一旦 Service 创建并且其标签选择器正确配置，它就会开始转发流量到这些 Pod。

6、Kubernetes 的核心组件的实现

1. 容器runtime:
   • Kubernetes 支持多种容器运行时，包括 Docker 和 containerd。容器运行时负责在节点上运行和管理容器。它们实现了 OCI(Open Container Initiative) 标准，以确保跨不同环境的一致性和可移植性。
2. 容器编排:
   • Kubernetes 的编排功能通过其控制平面中的各种控制器和调度器实现。例如，ReplicaSet 控制器确保指定数量的副本始终在运行，而 Deployment 控制器可以帮助管理应用程序的更新和回滚。
3. 容器中心的基础架构编排:
   • Kubernetes 通过其网络和存储抽象实现了基础架构编排。例如，它提供了 Service 和 Ingress 对象来管理网络通信，以及 PersistentVolume 和 PersistentVolumeClaim 对象来管理存储资源。
4. 自愈机制:
   • Kubernetes 通过其控制器和健康检查机制实现自愈功能。例如，如果一个节点变得不健康，Kubernetes 可以自动重新调度该节点上的 Pod 到其他健康节点。
5. 服务发现和负载均衡:
   • Kubernetes 通过其 Service 和 Ingress 对象实现服务发现和负载均衡。Service 对象提供了一个稳定的网络地址，用于访问一个或多个 Pod，而 Ingress 对象提供了 HTTP 和 HTTPS 路由到集群内的服务。