k8s
# Kubernetes（K8S）简介
课程内容
- 介绍下什么是 kubernetes，什么时候需要 kubernetes，以及它的组成架构。
- 用 3 种不同的方式教大家如何安装 kubernetes 集群。包括 minikube，云平台搭建，裸机搭建（3 台服务器）。
- 通过一个 demo 项目演示如何部署项目到集群中，怎么对外暴露服务端口
- 怎么部署数据库这种有状态的应用，以及如何数据持久化
- 集群中配置文件和密码文件的使用
- 怎么使用 Helm 应用商店快速安装第三方应用
- 怎么使用 Ingress 对外提供服务
目标：学完课程，对 kubernetes 有一个全面的认识，能够轻松应对各种集群部署工作。
Kubernetes (K8S) 是什么
它是一个为 容器化 应用提供集群部署和管理的开源工具，由 Google 开发。
Kubernetes 这个名字源于希腊语，意为“舵手”或“飞行员”。k8s 这个缩写是因为 k 和 s 之间有八个字符的关系。 Google 在 2014 年开源了 Kubernetes 项目
主要特性：
- 高可用，不宕机，自动灾难恢复
- 灰度更新，不影响业务正常运转
- 一键回滚到历史版本
- 方便的伸缩扩展（应用伸缩，机器加减）、提供负载均衡
- 有一个完善的生态
> **学习课程前提**
> 熟悉 Docker 的基本使用
> 熟悉 Linux 操作系统
不同的应用部署方案
**传统部署方式：**
应用直接在物理机上部署，机器资源分配不好控制，出现Bug时，可能机器的大部分资源被某个应用占用，导致其他应用无法正常运行，无法做到应用隔离。
**虚拟机部署:**
在单个物理机上运行多个虚拟机，每个虚拟机都是完整独立的系统，性能损耗大。
**容器部署:**
所有容器共享主机的系统，轻量级的虚拟机，性能损耗小，资源隔离，CPU和内存可按需分配
什么时候需要 Kubernetes
当你的应用只是跑在一台机器，直接一个 docker + docker-compose 就够了，方便轻松；
当你的应用需要跑在 3，4 台机器上，你依旧可以每台机器单独配置运行环境 + 负载均衡器；
当你应用访问数不断增加，机器逐渐增加到十几台、上百台、上千台时，每次加机器、软件更新、版本回滚，都会变得非常麻烦、痛不欲生，再也不能好好的摸鱼了，人生浪费在那些没技术含量的重复性工作上。
这时候，Kubernetes 就可以一展身手了，让你轻松管理百万千万台机器的集群。“谈笑间，樯橹灰飞烟灭”，享受着一手掌控所有，年薪百万指日可待。
Kubernetes 可以为你提供集中式的管理集群机器和应用，加机器、版本升级、版本回滚，那都是一个命令就搞定的事，不停机的灰度更新，确保高可用、高性能、高扩展。
**Kubernetes 集群架构**
master
主节点，控制平台，不需要很高性能，不跑任务，通常一个就行了，也可以开多个主节点来提高集群可用度。
worker
工作节点，可以是虚拟机或物理计算机，任务都在这里跑，机器性能需要好点；通常都有很多个，可以不断加机器扩大集群；每个工作节点由主节点管理
**重要概念 Pod**
豆荚，K8S 调度、管理的最小单位，一个 Pod 可以包含一个或多个容器，每个 Pod 有自己的虚拟IP。一个工作节点可以有多个 pod，主节点会考量负载自动调度 pod 到哪个节点运行。
**Kubernetes 组件**
Node：工作节点
Control Plane：主节点控制平台
kube-apiserver： API 服务器，公开了 Kubernetes API，梯控接口用于控制集群
etcd： 键值数据库，可以作为保存 Kubernetes 所有集群数据的后台数据库
controller-manager：控制中心
kube-scheduler： 调度 Pod 到哪个节点运行
kube-controller： 集群控制器
cloud-controller manager： 云控制平台，与云服务商交互
Kubernetes组件
如果你想要了解更多 K8S 组成细节，主节点、工作节点分别有哪些程序，各有什么作用，可以查看 [官网详细介绍](https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/overview/components/)
# 安装 Kubernetes 集群
## 安装方式介绍
> **minikube**
只是一个 K8S 集群模拟器，只有一个节点的集群，只为测试用，master 和 worker 都在一起
> **直接用云平台 Kubernetes**
可视化搭建，只需简单几步就可以创建好一个集群。
优点：安装简单，生态齐全，负载均衡器、存储等都给你配套好，简单操作就搞定
> **裸机安装（Bare Metal）**
至少需要两台机器（主节点、工作节点个一台），需要自己安装 Kubernetes 组件，配置会稍微麻烦点。
可以到各云厂商按时租用服务器，费用低，用完就销毁。
缺点：配置麻烦，缺少生态支持，例如负载均衡器、云存储。
> **minikube**
安装非常简单，支持各种平台，安装方法
> 需要提前安装好 Docker
```shell
# 启动集群
minikube start
# 查看节点。kubectl 是一个用来跟 K8S 集群进行交互的命令行工具
kubectl get node
# 停止集群
minikube stop
# 清空集群
minikube delete --all
# 安装集群可视化 Web UI 控制台
minikube dashboard
```
## 云平台搭建
- [腾讯云 TKE](https://cloud.tencent.com/product/tke)（控制台搜索容器）
- 登录阿里云控制台 - 产品搜索 Kubernetes
## 裸机搭建（Bare Metal）
> **主节点需要组件**
docker（也可以是其他容器运行时）
kubectl 集群命令行交互工具
kubeadm 集群初始化工具
> 工作节点需要组件 [文档](https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/overview/components/#node-components)
docker（也可以是其他容器运行时）
kubelet 管理 Pod 和容器，确保他们健康稳定运行。
kube-proxy 网络代理，负责网络相关的工作
**开始安装**
> 你也可以试下 这个项目，用脚本快速搭建 K8S 裸机集群
当然，为了更好的理解，你应该先手动搭建一次
## 每个节点分别设置对应主机名
```shell
hostnamectl set-hostname master
hostnamectl set-hostname node1
hostnamectl set-hostname node2
```
## 所有节点都修改 hosts
```shell
vim /etc/hosts
172.16.32.2 node1
172.16.32.6 node2
172.16.0.4 master
```
## 所有节点关闭 SELinux
```shell
setenforce 0
sed -i --follow-symlinks 's/SELINUX=enforcing/SELINUX=disabled/g' /etc/sysconfig/selinux
```
> **所有节点确保防火墙关闭**
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
添加安装源（所有节点）
```shell
# 添加 k8s 安装源
cat <<EOF > kubernetes.repo
[kubernetes]
name=Kubernetes
baseurl=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64
enabled=1
gpgcheck=0
repo_gpgcheck=0
gpgkey=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/yum-key.gpg https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/rpm-package-key.gpg
EOF
mv kubernetes.repo /etc/yum.repos.d/
# 添加 Docker 安装源
yum-config-manager --add-repo http://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo
```
安装所需组件（所有节点）
```shell
yum install -y kubelet-1.22.4 kubectl-1.22.4 kubeadm-1.22.4 docker-ce
```
注意:1.24 以上的版本会报错，跟教程有差异，所以建议大家指定版本号安装
启动 kubelet、docker，并设置开机启动（所有节点）
```shell
systemctl enable kubelet
systemctl start kubelet
systemctl enable docker
systemctl start docker
```
修改 docker 配置（所有节点）
```shell
# kubernetes 官方推荐 docker 等使用 systemd 作为 cgroupdriver，否则 kubelet 启动不了
cat <<EOF > daemon.json
{
"exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"],
"registry-mirrors": ["https://ud6340vz.mirror.aliyuncs.com"]
}
EOF
mv daemon.json /etc/docker/
# 重启生效
systemctl daemon-reload
systemctl restart docker
```
用 [kubeadm](https://kubernetes.io/docs/reference/setup-tools/kubeadm/) 初始化集群（仅在主节点跑）
```shell
# 初始化集群控制台 Control plane
# 失败了可以用 kubeadm reset 重置
kubeadm init --image-repository=registry.aliyuncs.com/google_containers
# 记得把 kubeadm join xxx 保存起来
# 忘记了重新获取：kubeadm token create --print-join-command
# 复制授权文件，以便 kubectl 可以有权限访问集群
# 如果你其他节点需要访问集群，需要从主节点复制这个文件过去其他节点
mkdir -p $HOME/.kube
cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config
# 在其他机器上创建 ~/.kube/config 文件也能通过 kubectl 访问到集群
```
> 有兴趣了解 kubeadm init 具体做了什么的，可以 [查看文档](https://kubernetes.io/docs/reference/setup-tools/kubeadm/kubeadm-init/)
**把工作节点加入集群（只在工作节点跑）**
```
kubeadm join 172.16.32.10:6443 --token xxx --discovery-token-ca-cert-hash xxx
# xxx主节点初始化的时候会产生
```
**安装网络插件，否则 node 是 NotReady 状态（主节点跑）**
```shell
# 很有可能国内网络访问不到这个资源，你可以网上找找国内的源安装 flannel
kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml
```
查看节点，要在主节点查看（其他节点有安装 kubectl 也可以查看）
# 部署应用到集群中
部署应用 YAML 文件
直接命令运行
```
kubectl run testapp --image=ccr.ccs.tencentyun.com/k8s-tutorial/test-k8s:v1
```
Pod
```shell
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: test-pod
spec:
# 定义容器，可以多个
containers:
- name: test-k8s # 容器名字
image: ccr.ccs.tencentyun.com/k8s-tutorial/test-k8s:v1 # 镜像
```
Deployment
```shell
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
# 部署名字
name: test-k8s
spec:
replicas: 2
# 用来查找关联的 Pod，所有标签都匹配才行
selector:
matchLabels:
app: test-k8s
# 定义 Pod 相关数据
template:
metadata:
labels:
app: test-k8s
spec:
# 定义容器，可以多个
containers:
- name: test-k8s # 容器名字
image: ccr.ccs.tencentyun.com/k8s-tutorial/test-k8s:v1 # 镜像
```
Deployment 通过 label 关联起来 Pods
部署应用演示
部署一个 nodejs web 应用，源码地址：[Github](https://github.com/gzyunke/test-k8s)
```shell
# 部署应用
kubectl apply -f app.yaml
# 查看 deployment
kubectl get deployment
# 查看 pod
kubectl get pod -o wide
# 查看 pod 详情
kubectl describe pod pod-name
# 查看 log
kubectl logs pod-name
# 进入 Pod 容器终端， -c container-name 可以指定进入哪个容器。
kubectl exec -it pod-name -- bash
# 伸缩扩展副本
kubectl scale deployment test-k8s --replicas=5
# 把集群内端口映射到节点
kubectl port-forward pod-name 8090:8080
# 查看历史
kubectl rollout history deployment test-k8s
# 回到上个版本
kubectl rollout undo deployment test-k8s
# 回到指定版本
kubectl rollout undo deployment test-k8s --to-revision=2
# 删除部署
kubectl delete deployment test-k8s
```
Pod 报错解决
> 如果你运行 kubectl describe pod/pod-name 发现 Events 中有下面这个错误
`networkPlugin cni failed to set up pod "test-k8s-68bb74d654-mc6b9_default" network: open /run/flannel/subnet.env: no such file or directory`
在每个节点创建文件/run/flannel/subnet.env写入以下内容，配置后等待一会就好了
```shell
FLANNEL_NETWORK=10.244.0.0/16
FLANNEL_SUBNET=10.244.0.1/24
FLANNEL_MTU=1450
FLANNEL_IPMASQ=true
```
**更多命令**
```shell
# 查看全部
kubectl get all
# 重新部署
kubectl rollout restart deployment test-k8s
# 命令修改镜像，--record 表示把这个命令记录到操作历史中
kubectl set image deployment test-k8s test-k8s=ccr.ccs.tencentyun.com/k8s-tutorial/test-k8s:v2-with-error --record
# 暂停运行，暂停后，对 deployment 的修改不会立刻生效，恢复后才应用设置
kubectl rollout pause deployment test-k8s
# 恢复
kubectl rollout resume deployment test-k8s
# 输出到文件
kubectl get deployment test-k8s -o yaml >> app2.yaml
# 删除全部资源
kubectl delete all --all
```
更多官网关于 [Deployment](https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/workloads/controllers/deployment/) 的介绍
将 Pod 指定到某个节点运行：[nodeselector](https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/scheduling-eviction/assign-pod-node/#nodeselector)
限定 CPU、内存总量：[文档](https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/policy/resource-quotas/#%E8%AE%A1%E7%AE%97%E8%B5%84%E6%BA%90%E9%85%8D%E9%A2%9D)
```shell
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: nginx
labels:
env: test
spec:
containers:
- name: nginx
image: nginx
imagePullPolicy: IfNotPresent
nodeSelector:
disktype: ssd
```
## 工作负载分类
- Deployment
适合无状态应用，所有pod等价，可替代
- StatefulSet
有状态的应用，适合数据库这种类型。
- DaemonSet
在每个节点上跑一个 Pod，可以用来做节点监控、节点日志收集等
- Job & CronJob
Job 用来表达的是一次性的任务，而 CronJob 会根据其时间规划反复运行。
文档
**现存问题**
- 每次只能访问一个 pod，没有负载均衡自动转发到不同 pod
- 访问还需要端口转发
- Pod 重创后 IP 变了，名字也变了
# Service
## 特性
- Service 通过 label 关联对应的 Pod
- Servcie 生命周期不跟 Pod 绑定，不会因为 Pod 重创改变 IP
- 提供了负载均衡功能，自动转发流量到不同 Pod
- 可对集群外部提供访问端口
- 集群内部可通过服务名字访问
## 创建 Service
创建 一个 Service，通过标签`test-k8s`跟对应的 Pod 关联上
`service.yaml`
```yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: test-k8s
spec:
selector:
app: test-k8s
type: ClusterIP
ports:
- port: 8080 # 本 Service 的端口
targetPort: 8080 # 容器端口
```
应用配置 `kubectl apply -f service.yaml`
查看服务 `kubectl get svc`
查看服务详情 `kubectl describe svc test-k8s`，可以发现 Endpoints 是各个 Pod 的 IP，也就是他会把流量转发到这些节点。
服务的默认类型是`ClusterIP`，只能在集群内部访问，我们可以进入到 Pod 里面访问：
```shell
kubectl exec -it pod-name -- bash
curl http://test-k8s:8080
```
如果要在集群外部访问，可以通过端口转发实现（只适合临时测试用）：
`kubectl port-forward service/test-k8s 8888:8080`
> 如果你用 minikube，也可以这样minikube service test-k8s
## 对外暴露服务
上面我们是通过端口转发的方式可以在外面访问到集群里的服务，如果想要直接把集群服务暴露出来，我们可以使用`NodePort` 和 `Loadbalancer` 类型的 Service
```yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: test-k8s
spec:
selector:
app: test-k8s
# 默认 ClusterIP 集群内可访问，NodePort 节点可访问，LoadBalancer 负载均衡模式（需要负载均衡器才可用）
type: NodePort
ports:
- port: 8080 # 本 Service 的端口
targetPort: 8080 # 容器端口
nodePort: 31000 # 节点端口，范围固定 30000 ~ 32767
```
应用配置 `kubectl apply -f service.yaml`
在节点上，我们可以 `curl http://localhost:31000/hello/easydoc` 访问到应用
并且是有负载均衡的，网页的信息可以看到被转发到了不同的 Pod
```shell
hello easydoc
IP lo172.17.0.8, hostname: test-k8s-68bb74d654-962lh
```
> 如果你是用 minikube，因为是模拟集群，你的电脑并不是节点，节点是 minikube 模拟出来的，所以你并不能直接在电脑上访问到服务
`Loadbalancer` 也可以对外提供服务，这需要一个负载均衡器的支持，因为它需要生成一个新的 IP 对外服务，否则状态就一直是 pendding，这个很少用了，后面我们会讲更高端的 Ingress 来代替它。
## 多端口
多端口时必须配置 name， [文档](https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/services-networking/service/#multi-port-services)
```yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: test-k8s
spec:
selector:
app: test-k8s
type: NodePort
ports:
- port: 8080 # 本 Service 的端口
name: test-k8s # 必须配置
targetPort: 8080 # 容器端口
nodePort: 31000 # 节点端口，范围固定 30000 ~ 32767
- port: 8090
name: test-other
targetPort: 8090
nodePort: 32000
```
## 总结
**ClusterIP**
默认的，仅在集群内可用
**NodePort**
暴露端口到节点，提供了集群外部访问的入口
端口范围固定 30000 ~ 32767
**LoadBalancer**
需要负载均衡器（通常都需要云服务商提供，裸机可以安装 [METALLB](https://metallb.universe.tf/) 测试）
会额外生成一个 IP 对外服务
K8S 支持的负载均衡器：[负载均衡器](https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/services-networking/service/#internal-load-balancer)
**Headless**
适合数据库
clusterIp 设置为 None 就变成 Headless 了，不会再分配 IP，后面会再讲到具体用法 [官方文档](https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/services-networking/service/#headless-services)
# StatefulSet
## 什么是 StatefulSet
StatefulSet 是用来管理有状态的应用，例如数据库。
前面我们部署的应用，都是不需要存储数据，不需要记住状态的，可以随意扩充副本，每个副本都是一样的，可替代的。
而像数据库、Redis 这类有状态的，则不能随意扩充副本。
StatefulSet 会固定每个 Pod 的名字
## 部署 StatefulSet 类型的 Mongodb
```yaml
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
name: mongodb
spec:
serviceName: mongodb
replicas: 3
selector:
matchLabels:
app: mongodb
template:
metadata:
labels:
app: mongodb
spec:
containers:
- name: mongo
image: mongo:4.4
# IfNotPresent 仅本地没有镜像时才远程拉，Always 永远都是从远程拉，Never 永远只用本地镜像，本地没有则报错
imagePullPolicy: IfNotPresent
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: mongodb
spec:
selector:
app: mongodb
type: ClusterIP
# HeadLess
clusterIP: None
ports:
- port: 27017
targetPort: 27017
```
`kubectl apply -f mongo.yaml`
## StatefulSet 特性
- Service 的 CLUSTER-IP 是空的，Pod 名字也是固定的。
- Pod 创建和销毁是有序的，创建是顺序的，销毁是逆序的。
- Pod 重建不会改变名字，除了IP，所以不要用IP直连
Endpoints 会多一个 hostname
访问时，如果直接使用 Service 名字连接，会随机转发请求
要连接指定 Pod，可以这样pod-name.service-name
运行一个临时 Pod 连接数据测试下
`kubectl run mongodb-client --rm --tty -i --restart='Never' --image docker.io/bitnami/mongodb:4.4.10-debian-10-r20 --command -- bash`
## Web 应用连接 Mongodb
在集群内部，我们可以通过服务名字访问到不同的服务
指定连接第一个：mongodb-0.mongodb
**问题**
pod 重建后，数据库的内容丢失了
下面，我们讲解如何解决这个问题。
# 数据持久化
## 介绍
kubernetes 集群不会为你处理数据的存储，我们可以为数据库挂载一个磁盘来确保数据的安全。
你可以选择云存储、本地磁盘、NFS。
- 本地磁盘：可以挂载某个节点上的目录，但是这需要限定 pod 在这个节点上运行
- 云存储：不限定节点，不受集群影响，安全稳定；需要云服务商提供，裸机集群是没有的。
- NFS：不限定节点，不受集群影响
## hostPath 挂载示例
把节点上的一个目录挂载到 Pod，但是已经不推荐使用了，[文档](https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/storage/volumes/#hostpath)
配置方式简单，需要手动指定 Pod 跑在某个固定的节点。
仅供单节点测试使用；不适用于多节点集群。
minikube 提供了 hostPath 存储，[文档](https://minikube.sigs.k8s.io/docs/handbook/persistent_volumes/)
```yaml
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
name: mongodb
spec:
replicas: 1
selector:
matchLabels:
app: mongodb
serviceName: mongodb
template:
metadata:
labels:
app: mongodb
spec:
containers:
- name: mongo
image: mongo:4.4
# IfNotPresent 仅本地没有镜像时才远程拉，Always 永远都是从远程拉，Never 永远只用本地镜像，本地没有则报错
imagePullPolicy: IfNotPresent
volumeMounts:
- mountPath: /data/db # 容器里面的挂载路径
name: mongo-data # 卷名字，必须跟下面定义的名字一致
volumes:
- name: mongo-data # 卷名字
hostPath:
path: /data/mongo-data # 节点上的路径
type: DirectoryOrCreate # 指向一个目录，不存在时自动创建
```
## 更高级的抽象
### Storage Class (SC)
将存储卷划分为不同的种类，例如：SSD，普通磁盘，本地磁盘，按需使用。[文档](https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/storage/storage-classes/)
```yaml
apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
name: slow
provisioner: kubernetes.io/aws-ebs
parameters:
type: io1
iopsPerGB: "10"
fsType: ext4
```
### Persistent Volume (PV)
描述卷的具体信息，例如磁盘大小，访问模式。文档，类型，Local 示例
```yaml
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
name: mongodata
spec:
capacity:
storage: 2Gi
volumeMode: Filesystem # Filesystem（文件系统） Block（块）
accessModes:
- ReadWriteOnce # 卷可以被一个节点以读写方式挂载
persistentVolumeReclaimPolicy: Delete
storageClassName: local-storage
local:
path: /root/data
nodeAffinity:
required:
# 通过 hostname 限定在某个节点创建存储卷
nodeSelectorTerms:
- matchExpressions:
- key: kubernetes.io/hostname
operator: In
values:
- node2
```
### Persistent Volume Claim (PVC)
对存储需求的一个申明，可以理解为一个申请单，系统根据这个申请单去找一个合适的 PV
还可以根据 PVC 自动创建 PV。
```yaml
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
name: mongodata
spec:
accessModes: ["ReadWriteOnce"]
storageClassName: "local-storage"
resources:
requests:
storage: 2Gi
```
### 为什么要这么多层抽象
- 更好的分工，运维人员负责提供好存储，开发人员不需要关注磁盘细节，只需要写一个申请单。
- 方便云服务商提供不同类型的，配置细节不需要开发者关注，只需要一个申请单。
- [动态创建](https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/storage/dynamic-provisioning/)，开发人员写好申请单后，供应商可以根据需求自动创建所需存储卷。
## 腾讯云示例
::: hljs-center
腾讯云创建kubernetes pvc
:::
本地磁盘示例
不支持动态创建，需要提前创建好
```yaml
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
name: mongodb
spec:
replicas: 1
selector:
matchLabels:
app: mongodb
template:
metadata:
labels:
app: mongodb
spec:
containers:
image: mongo:5.0
imagePullPolicy: IfNotPresent
name: mongo
volumeMounts:
- mountPath: /data/db
name: mongo-data
volumes:
- name: mongo-data
persistentVolumeClaim:
claimName: mongodata
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: mongodb
spec:
clusterIP: None
ports:
- port: 27017
protocol: TCP
targetPort: 27017
selector:
app: mongodb
type: ClusterIP
---
apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
name: local-storage
provisioner: kubernetes.io/no-provisioner
volumeBindingMode: WaitForFirstConsumer
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
name: mongodata
spec:
capacity:
storage: 2Gi
volumeMode: Filesystem # Filesystem（文件系统） Block（块）
accessModes:
- ReadWriteOnce # 卷可以被一个节点以读写方式挂载
persistentVolumeReclaimPolicy: Delete
storageClassName: local-storage
local:
path: /root/data
nodeAffinity:
required:
# 通过 hostname 限定在某个节点创建存储卷
nodeSelectorTerms:
- matchExpressions:
- key: kubernetes.io/hostname
operator: In
values:
- node2
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
name: mongodata
spec:
accessModes: ["ReadWriteOnce"]
storageClassName: "local-storage"
resources:
requests:
storage: 2Gi
```
**问题**
当前数据库的连接地址是写死在代码里的，另外还有数据库的密码需要配置。
下面，我们讲解如何解决。
# ConfigMap & Secret
## ConfigMap
数据库连接地址，这种可能根据部署环境变化的，我们不应该写死在代码里。
Kubernetes 为我们提供了 ConfigMap，可以方便的配置一些变量。[文档](https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/configuration/configmap/)
`configmap.yaml`
```yaml
apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
name: mongo-config
data:
mongoHost: mongodb-0.mongodb
```
```shell
# 应用
kubectl apply -f configmap.yaml
# 查看
kubectl get configmap mongo-config -o yaml
```
## Secret
一些重要数据，例如密码、TOKEN，我们可以放到 secret 中。[文档](https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/configuration/secret/)，[配置证书](https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/configuration/secret/#tls-secret)
> 注意，数据要进行 Base64 编码。[Base64 工具](https://tools.fun/base64.html)
`secret.yaml`
```yaml
apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
name: mongo-secret
# Opaque 用户定义的任意数据，更多类型介绍 https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/configuration/secret/#secret-types
type: Opaque
data:
# 数据要 base64。https://tools.fun/base64.html
mongo-username: bW9uZ291c2Vy
mongo-password: bW9uZ29wYXNz
```
```shell
# 应用
kubectl apply -f secret.yaml
# 查看
kubectl get secret mongo-secret -o yaml
```
## 使用方法
**作为环境变量使用**
```yaml
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
name: mongodb
spec:
replicas: 3
selector:
matchLabels:
app: mongodb
template:
metadata:
labels:
app: mongodb
spec:
containers:
- name: mongo
image: mongo:4.4
# IfNotPresent 仅本地没有镜像时才远程拉，Always 永远都是从远程拉，Never 永远只用本地镜像，本地没有则报错
imagePullPolicy: IfNotPresent
env:
- name: MONGO_INITDB_ROOT_USERNAME
valueFrom:
secretKeyRef:
name: mongo-secret
key: mongo-username
- name: MONGO_INITDB_ROOT_PASSWORD
valueFrom:
secretKeyRef:
name: mongo-secret
key: mongo-password
# Secret 的所有数据定义为容器的环境变量，Secret 中的键名称为 Pod 中的环境变量名称
# envFrom:
# - secretRef:
# name: mongo-secret
```
### 挂载为文件（更适合证书文件）
挂载后，会在容器中对应路径生成文件，一个 key 一个文件，内容就是 value，[文档](https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/configuration/secret/#using-secrets-as-files-from-a-pod)
```yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: mypod
spec:
containers:
- name: mypod
image: redis
volumeMounts:
- name: foo
mountPath: "/etc/foo"
readOnly: true
volumes:
- name: foo
secret:
secretName: mysecret
```
# Helm & 命名空间
## 介绍
Helm类似 npm，pip，docker hub, 可以理解为是一个软件库，可以方便快速的为我们的集群安装一些第三方软件。
使用 Helm 我们可以非常方便的就搭建出来 MongoDB / MySQL 副本集群，YAML 文件别人都给我们写好了，直接使用。[官网](https://helm.sh/zh/)，[应用中心](https://artifacthub.io/)
## 安装 Helm
安装 [文档](https://helm.sh/zh/docs/intro/install/)
curl https://raw.githubusercontent.com/helm/helm/main/scripts/get-helm-3 | bash
## 安装 MongoDB 示例
```shell
# 安装
helm repo add bitnami https://charts.bitnami.com/bitnami
helm install my-mongo bitnami/mongodb
# 指定密码和架构
helm install my-mongo bitnami/mongodb --set architecture="replicaset",auth.rootPassword="mongopass"
# 删除
helm ls
heml delete my-mongo
# 查看密码
kubectl get secret my-mongo-mongodb -o json
kubectl get secret my-mongo-mongodb -o yaml > secret.yaml
# 临时运行一个包含 mongo client 的 debian 系统
kubectl run mongodb-client --rm --tty -i --restart='Never' --image docker.io/bitnami/mongodb:4.4.10-debian-10-r20 --command -- bash
# 进去 mongodb
mongo --host "my-mongo-mongodb" -u root -p mongopass
# 也可以转发集群里的端口到宿主机访问 mongodb
kubectl port-forward svc/my-mongo-mongodb 27017:27018
```
## 命名空间
如果一个集群中部署了多个应用，所有应用都在一起，就不太好管理，也可以导致名字冲突等。
我们可以使用 namespace 把应用划分到不同的命名空间，跟代码里的 namespace 是一个概念，只是为了划分空间。
```shell
# 创建命名空间
kubectl create namespace testapp
# 部署应用到指定的命名空间
kubectl apply -f app.yml --namespace testapp
# 查询
kubectl get pod --namespace kube-system
```
可以用 [kubens](https://github.com/ahmetb/kubectx)快速切换 namespace
```shell
# 切换命名空间
kubens kube-system
# 回到上个命名空间
kubens -
# 切换集群
kubectx minikube
```
# Ingress
## 介绍
Ingress 为外部访问集群提供了一个 统一 入口，避免了对外暴露集群端口；
功能类似 Nginx，可以根据域名、路径把请求转发到不同的 Service。
可以配置 https
## 跟 LoadBalancer 有什么区别？
LoadBalancer 需要对外暴露端口，不安全；
无法根据域名、路径转发流量到不同 Service，多个 Service 则需要开多个 LoadBalancer；
功能单一，无法配置 https
## 使用
要使用 Ingress，需要一个负载均衡器 + Ingress Controller
如果是裸机（bare metal) 搭建的集群，你需要自己安装一个负载均衡插件，可以安装 [METALLB](https://metallb.universe.tf/)
如果是云服务商，会自动给你配置，否则你的外部 IP 会是 “pending” 状态，无法使用。
文档：[Ingress](https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/services-networking/ingress/)
Minikube 中部署 Ingress Controller：[nginx](https://kubernetes.io/zh/docs/tasks/access-application-cluster/ingress-minikube/)
Helm 安装： [Nginx](https://kubernetes.github.io/ingress-nginx/deploy/#quick-start)
```yaml
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
name: simple-example
spec:
ingressClassName: nginx
rules:
- host: tools.fun
http:
paths:
- path: /easydoc
pathType: Prefix
backend:
service:
name: service1
port:
number: 4200
- path: /svnbucket
pathType: Prefix
backend:
service:
name: service2
port:
number: 8080
```
## 腾讯云配置 Ingress 演示
