一、K8S 核心概念

K8S中还有一些高级特性有必要学习下：弹性扩缩应用(见上文)、滚动更新与回滚(见上文)、配置管理、存储卷、网关路由等。我们先看一些核心概念。

3.1、Deployment

Deployment负责创建和更新应用程序的实例。创建Deployment后，Kubernetes Master 将应用程序实例调度到集群中的各个节点上。如果托管实例的节点关闭或被删除，Deployment控制器会将该实例替换为群集中另一个节点上的实例。这提供了一种自我修复机制来解决机器故障维护问题。

3.2、Pod

Pod相当于逻辑主机的概念，负责托管应用实例。包括一个或多个应用程序容器（如 Docker），以及这些容器的一些共享资源（共享存储、网络、运行信息等）。

3.3、Service

Service是一个抽象层，它定义了一组Pod的逻辑集，并为这些Pod支持外部流量暴露、负载均衡和服务发现。

尽管每个Pod 都有一个唯一的IP地址，但是如果没有Service，这些IP不会暴露在群集外部。Service允许您的应用程序接收流量。Service也可以用在ServiceSpec标记type的方式暴露，type类型如下：

• ClusterIP（默认）：在集群的内部IP上公开Service。这种类型使得Service只能从集群内访问。

• NodePort：使用NAT在集群中每个选定Node的相同端口上公开Service。使用 : 从集群外部访问Service。是ClusterIP的超集。

• LoadBalancer：在当前云中创建一个外部负载均衡器(如果支持的话)，并为Service分配一个固定的外部IP。是NodePort的超集。

• ExternalName：通过返回带有该名称的CNAME记录，使用任意名称（由spec中的externalName指定）公开Service。不使用代理。

  

3.4、ReplicaSet

ReplicaSet确保任何时间都有指定数量的Pod副本在运行。通常用来保证给定数量的、完全相同的Pod的可用性。建议使用Deployment来管理ReplicaSet，而不是直接使用ReplicaSet。

3.5、ConfigMap

ConfigMap是一种API对象，用来将非机密性的数据保存到键值对中。使用时，Pod可以将其用作环境变量、命令行参数或者存储卷中的配置文件。使用ConfigMap可以将你的配置数据和应用程序代码分开。

3.6、Volume

Volume指的是存储卷，包含可被Pod中容器访问的数据目录。容器中的文件在磁盘上是临时存放的，当容器崩溃时文件会丢失，同时无法在多个Pod中共享文件，通过使用存储卷可以解决这两个问题。

常用的存储卷有如下几种：

• configMap：configMap卷提供了向Pod注入配置数据的方法。ConfigMap对象中存储的数据可以被configMap类型的卷引用，然后被Pod中运行的容器化应用使用。
• emptyDir：emptyDir卷可用于存储缓存数据。当Pod分派到某个Node上时，emptyDir卷会被创建，并且Pod在该节点上运行期间，卷一直存在。当Pod被从节点上删除时emptyDir卷中的数据也会被永久删除。
• hostPath：hostPath卷能将主机节点文件系统上的文件或目录挂载到你的Pod中。在Minikube中的主机指的是Minikube所在虚拟机。
• local：local卷所代表的是某个被挂载的本地存储设备，例如磁盘、分区或者目录。local卷只能用作静态创建的持久卷，尚不支持动态配置。
• nfs：nfs卷能将NFS（网络文件系统）挂载到你的Pod中。
• persistentVolumeClaim：persistentVolumeClaim卷用来将持久卷（PersistentVolume）挂载到Pod中。持久卷（PV）是集群中的一块存储，可以由管理员事先供应，或者使用存储类（Storage Class）来动态供应，持久卷是集群资源类似于节点。

3.7、Ingress

通过K8S的Ingress资源可以实现类似Nginx的基于域名访问，从而实现Pod的负载均衡访问

二、K8S 高级特性

2.1、配置管理

ConfigMap允许你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。接下来我们演示下如何将ConfigMap的的属性注入到Pod的环境变量中去。

• 添加配置文件nginx-config.yaml用于创建ConfigMap，ConfigMap名称为nginx-config，配置信息存放在data节点下

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: nginx-config
data:
  nginx_env: "test"
  ui_properties_file_name: "user-interface.properties"

  game.properties: |
    enemy.types=aliens,monsters
    player.maximum-lives=5    
  user-interface.properties: |
    color.good=purple
    color.bad=yellow
    allow.textmode=true    

• 应用 nginx-config.yaml 文件创建ConfigMap

kubectl create -f nginx-config.yaml        

• 获取所有ConfigMap

[root@k8s-master ~]# kubectl get configmaps
NAME           DATA   AGE
game-demo      4      7m17s
nginx-config   4      8s

• 通过yaml格式查看ConfigMap中的内容

kubectl get configmaps nginx-config -o yaml

• 添加配置文件 nginx-deployment.yaml 用于创建Deployment，部署一个Nginx服务，在Nginx的环境变量中引用ConfigMap中的属性：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata: 
  name: nginx-deployment
  labels: 
    app: nginx
spec: 
  replicas: 1
  selector: 
    matchLabels: 
      app: nginx
  template: 
    metadata: 
      labels: 
        app: nginx
    spec: 
      containers: 
        - name: nginx
          image: nginx:1.10
          ports: 
            - containerPort: 80
          env: 
            - name: NGINX_ENV # 在Nginx中设置环境变量
              valueFrom: 
                configMapKeyRef: 
                  name: nginx-config # 设置ConfigMap的名称
                  key: nginx-env # 需要取值的键   

• 应用配置文件文件创建Deployment

kubectl apply -f nginx-deployment.yaml

• 创建成功后查看Pod中的环境变量，发现NGINX_ENV变量已经被注入

kubectl exec deployments/nginx-deployment -- env
......
NGINX_ENV=test          

2.2、存储卷使用

通过存储卷，我们可以把外部数据挂载到容器中去，供容器中的应用访问，这样就算容器崩溃了，数据依然可以存在。

• 之前我们使用Docker部署软件时是可以挂载文件的

docker run -p 80:80 --name nginx \
-v /mydata/nginx/html:/usr/share/nginx/html \
-v /mydata/nginx/logs:/var/log/nginx  \
-v /mydata/nginx/conf:/etc/nginx \
-d nginx:1.10

• K8S也可以挂载文件，添加配置文件nginx-volume-deployment.yaml用于创建Deployment：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-volume-deployment
  labels:
    app: nginx
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
        - name: nginx
          image: nginx:1.10
          ports:
            - containerPort: 80
          volumeMounts:
            - mountPath: /usr/share/nginx/html
              name: html-volume
            - mountPath: /var/log/nginx
              name: logs-volume
            - mountPath: /etc/nginx
              name: conf-volume
      volumes:
        - name: html-volume
          hostPath:
            path: /home/docker/mydata/nginx/html
            type: Directory
        - name: logs-volume
          hostPath:
            path: /home/docker/mydata/nginx/logs
            type: Directory
        - name: conf-volume
          hostPath:
            path: /home/docker/mydata/nginx/conf
            type: Directory  

2.3、网关路由

进入页面 (opens new window)，将里面内容复制，保存到k8s master机器上的一个文件ingress-controller.yaml里，里面的镜像地址需要修改下，也可以直接使用这个地址：http://media.ruanyou.top/blog/config/ingress-controller-zg.yaml

安装ingress，执行如下命令

[root@k8s-master ~]# kubectl apply -f http://media.ruanyou.top/blog/config/ingress-controller-zg.yaml
namespace/ingress-nginx created
configmap/nginx-configuration created
configmap/tcp-services created
configmap/udp-services created
serviceaccount/nginx-ingress-serviceaccount created
clusterrole.rbac.authorization.k8s.io/nginx-ingress-clusterrole created
role.rbac.authorization.k8s.io/nginx-ingress-role created
rolebinding.rbac.authorization.k8s.io/nginx-ingress-role-nisa-binding created
clusterrolebinding.rbac.authorization.k8s.io/nginx-ingress-clusterrole-nisa-binding created
daemonset.apps/nginx-ingress-controller created
service/ingress-nginx created

查看是否安装成功

[root@k8s-master ~]# kubectl get pods -n ingress-nginx -o wide
NAME                             READY   STATUS    RESTARTS   AGE    IP            NODE        NOMINATED NODE   READINESS GATES
nginx-ingress-controller-gswbk   1/1     Running   0          2m7s   172.16.93.7   k8s-node2   <none>           <none>
nginx-ingress-controller-jg2g4   1/1     Running   0          2m7s   172.16.93.6   k8s-node1   <none>           <none>

配置ingress访问规则（就是类似配置nginx的代理转发配置），让ingress将域名tomcat.yuanyue.com转发给后端的tomcat-service-yaml 服务，新建一个文件ingress-tomcat.yaml，内容如下：

apiVersion: networking.k8s.io/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  name: web-ingress
spec:
  rules:
  - host: tomcat.yuanyue.com  #转发域名
    http:
      paths:
      - path: /
        backend:
          serviceName: tomcat-service-yaml
          servicePort: 80  #service的端口

执行如下命令生效规则：

 kubectl apply -f ingress-tomcat.yaml 

查看生效的ingress规则：

[root@k8s-master ~]# kubectl get ing
NAME          CLASS    HOSTS                ADDRESS   PORTS   AGE
web-ingress   <none>   tomcat.yuanyue.com             80      6s

在访问机器里增加如下host(ingress部署的机器ip对应访问的域名)

172.16.93.6 tomcat.yuanyue.com
172.16.93.7 tomcat.yuanyue.com

配置完后直接在客户机浏览器访问http://tomcat.yuanyue.com/，能正常访问tomcat。

2.4、总结

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Service 是 K8S 服务的核心，屏蔽了服务细节，统一对外暴露服务接口，真正做到了“微服务”。

举个例子，我们的一个服务 A，部署了 3 个备份，也就是 3 个 Pod；对于用户来说，只需要关注一个 Service 的入口就可以，而不需要操心究竟应该请求哪一个 Pod。优势非常明显：一方面外部用户不需要感知因为 Pod 上服务的意外崩溃、K8S 重新拉起 Pod 而造成的 IP 变更，外部用户也不需要感知因升级、变更服务带来的 Pod 替换而造成的 IP 变化，另一方面，Service 还可以做流量负载均衡。

但是，Service 主要负责 K8S 集群内部的网络拓扑。集群外部需要用 Ingress 。Ingress 是整个 K8S 集群的接入层，负责集群内外通讯。

Ingress 和 Service 的网络拓扑关系图如下：