先来聊聊云原生

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所谓云原生，它不是一个产品，而是一套技术体系和一套方法论，而数字化转型是思想先行，从内到外的整体变革。更确切地说，它是一种文化，更是一种潮流，是云计算的一个必然导向。

云原生到底包含了哪些具体的技术呢？它包含了当前业界的一些热门的技术，比如容器、微服务、服务网格、Serverless、DevOps，API管理、不可变基础架构等。

在容器技术、可持续交付、编排系统等开源社区的推动下，以及微服务等开发理念的带动下，应用上云已经是不可逆转的趋势。随着云化技术的不断进展，云原生的概念也应运而生。

云原生概念的诞生

云原生（Cloud Native）的概念，由来自Pivotal的MattStine于2013年首次提出，被一直延续使用至今。这个概念是Matt Stine根据其多年的架构和咨询经验总结出来的一个思想集合，并得到了社区的不断完善，内容非常多，包括DevOps、持续交付（Continuous Delivery）、微服务（MicroServices）、敏捷基础设施（Agile Infrastructure）和12要素（The Twelve-Factor App）等几大主题，不但包括根据业务能力对公司进行文化、组织架构的重组与建设，也包括方法论与原则，还有具体的操作工具。采用基于云原生的技术和管理方法，可以更好地把业务生于“云”或迁移到云平台，从而享受“云”的高效和持续的服务能力。

云原生是面向“云”而设计的应用，因此技术部分依赖于传统云计算的3层概念，基础设施即服务（IaaS）、平台即服务（PaaS）和软件即服务（SaaS）

云并非把原先在物理服务器上跑的东西放到虚拟机里跑，真正的云化不仅是基础设施和平台的事情，应用也要做出改变，改变传统的做法，实现云化的应用——应用的架构、应用的开发方式、应用部署和维护技术都要做出改变，真正的发挥云的弹性、动态调度、自动伸缩……一些传统IT所不具备的能力。这里说的“云化的应用”也就是“云原生应用”。云原生架构和云原生应用所涉及的技术很多，如容器技术、微服务、可持续交付、DevOps等。
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而云原生应用最大的特点就是可以迅速部署新业务
CNCF(云原生计算基金会)认为云原生系统需包含的属性：
容器化封装：以容器为基础，提高整体开发水平，形成代码和组件重用，简化云原生应用程序的维护。在容器中运行应用程序和进程，并作为应用程序部署的独立单元，实现高水平资源隔离。

自动化管理：统一调度和管理中心，从根本上提高系统和资源利用率，同时降低运维成本。

面向微服务：通过松耦合方式，提升应用程序的整体敏捷性和可维护性。

正因为如此，你可以专注于创新，解决业务问题，而不是把时间花在“静态、不灵活的传统架构”存在的许多技术问题。
云原生的四要素：持续交付、DevOps、微服务、容器

在什么情况下需要微服务？我认为有三个标准：

.有HA（High Available）的需求需要微服务。
有性能调校的需求（例如：图片的呈现或者搜寻）需要微服务。
经常变更的需要微服务。
容器技术——使资源调度、微服务更容易

其实1979年就有容器技术，很多人会以为说Docker是不是等于容器，其实Docker不等于容器。容器的历史可追溯到Linux操作系统。容器利用了Linux的内核功能。Linux中容器的核心概念（cgroup、namespaces和filesystems）在独立的区域运行。容器的神奇之处在于将这些技术融为一体，以实现最大的便利性。


DevOps——以终为始，运维合一

关于云原生，我们需要关注六个：

Kubernetes核心概念

  • Kubernetes是Google在2014年开源的一个容器集群管理系统，Kubernetes简称K8S。

  • Kubernetes用于容器化应用程序的部署，扩展和管理，目标是让部署容器化应用简单高效。

    官方网站：http://www.kubernetes.io

    k8s是一个编排容器的工具，其实也是管理应用的全生命周期的一个工具，从创建应用，应用的部署，应用提供服务，扩容缩容应用，应用更新，都非常的方便，而且可以做到故障自愈，例如一个服务器挂了，可以自动将这个服务器上的服务调度到另外一个主机上进行运行，无需进行人工干涉。

那么，问题来了，要运维何用？

答： k8s可以更快的更新新版本，打包应用，更新的时候可以做到不用中断服务，服务器故障不用停机，从开发环境到测试环境到生产环境的迁移极其方便，一个配置文件搞定，一次生成image，到处运行。

在k8s进行管理应用的时候，基本步骤是：创建集群，部署应用，发布应用，扩展应用，更新应用。

比如扩容和缩容，：

在业务上线之后，碰到了双十一怎么办？扩容。万剑归宗，只要有一个pod，那么就可以产生无数个pod

而且扩容缩容，只需要一条命令即可 。

比如发布新版本,滚动更新

kubectl set image deployments/kel kel=nginx:1.8
Kubernetes 集群部署实战 - 图3
Kubernetes 集群部署实战 - 图4
Master角色

  • kube-apiserver

Kubernetes API，集群的统一入口，各组件协调者，以RESTful API提供接口服务，所有对象资源的增删改查和监听操作都交给APIServer处理后再提交给Etcd存储。

  • kube-controller-manager

处理集群中常规后台任务，一个资源对应一个控制器，而ControllerManager就是负责管理这些控制器的。

  • kube-scheduler

根据调度算法为新创建的Pod选择一个Node节点，可以任意部署,可以部署在同一个节点上,也可以部署在不同的节点上。

  • etcd

分布式键值存储系统。用于保存集群状态数据，比如Pod、Service等对象信息。
Worker Node角色

  • kubelet

kubelet是Master在Node节点上的Agent，管理本机运行容器的生命周期，比如创建容器、Pod挂载数据卷、下载secret、获取容器和节点状态等工作。kubelet将每个Pod转换成一组容器。

  • kube-proxy

在Node节点上实现Pod网络代理，维护网络规则和四层负载均衡工作。

  • docker或rocket

容器引擎，运行容器。

14-2 Kubernetes基本概念

Pod

  • 最小部署单元
  • 一组容器的集合
  • 一个Pod中的容器共享网络命名空间
  • Pod是短暂的

Controllers

  • Deployment ： 无状态应用部署
  • StatefulSet ： 有状态应用部署
  • DaemonSet ： 确保所有Node运行同一个Pod
  • Job ： 一次性任务
  • Cronjob ： 定时任务

控制器是更高级层次对象，用于部署和管理Pod。
Service

  • 防止Pod失联
  • 定义一组Pod的访问策略

Label ： 标签，附加到某个资源上，用于关联对象、查询和筛选
Namespaces ： 命名空间，将对象逻辑上隔离

14-3：快速部署一个Kubernetes集群

kubeadm是官方社区推出的一个用于快速部署kubernetes集群的工具。
这个工具能通过两条指令完成一个kubernetes集群的部署：
# 创建一个 Master 节点
$ kubeadm init

将一个 Node 节点加入到当前集群中
$ kubeadm join

14-3-1 安装要求

在开始之前，部署Kubernetes集群机器需要满足以下几个条件：

硬件方面：

  1. 一台或者多台服务器，操作系统 centos7 系统
  2. 内存：>2G 4G
  3. 硬盘：30G
  4. cpu核心：2G

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软件层面：

  1. 关闭防火墙
  2. 关闭selinux
  3. 关闭swap 空间
  4. 设置hostname
  5. 添加host
  6. 将桥接的IPv4流量传递到iptables的链
  7. 时间同步

注：
1.swap相当于“虚拟内存”。当物理内存不足时，拿出部分硬盘空间当SWAP分区（虚拟成内存）使用，从而解决内存容量不足的情况。
2.kubelet 在 1.8 版本以后强制要求 swap 必须关闭
3.free -m 命令可以查看交换区的空间大小，我们注释完再使用这个命令发现交换区swap还没关闭，因为需要重启才生效

14-3.2 准备环境

Kubernetes 集群部署实战 - 图6

角色 IP
k8s-master 192.168.3.71
k8s-node1 192.168.3.72
k8s-node2 192.168.3.73 
  1. 关闭防火墙：
  2. $ systemctl stop firewalld
  3. $ systemctl disable firewalld
  5. 关闭selinux：
  6. $ sed -i 's/enforcing/disabled/' /etc/selinux/config  # 永久
  7. $ setenforce 0  # 临时
  9. 注：
  10. 1.selinux这个是用来加强安全性的一个组件，挺复杂的，一般直接禁用
  11. 2.关闭selinux以允许容器访问宿主机的文件系统
  13. [root@k8s-master ~]# grep disabled /etc/selinux/config |grep -v ^#
  15. 关闭swap：
  16. $ swapoff -a  # 临时
  17. $ vim /etc/fstab  # 永久
  19. 设置主机名：
  20. $ hostnamectl set-hostname k8s-node2
  22. 在master添加hosts：
  24. $ cat >> /etc/hosts << EOF
  25. 192.168.3.71 k8s-master
  26. 192.168.3.72 k8s-node1
  27. EOF
  29. 将桥接的IPv4流量传递到iptables的链：
  30. $ cat > /etc/sysctl.d/k8s.conf << EOF
  31. net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
  32. net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
  33. EOF
  34. $ sysctl --system  # 生效
  36. 时间同步：
  37. $ yum install ntpdate -y
  38. $ ntpdate time.windows.com

14.3.3所有节点安装Docker/kubeadm/kubelet

Kubernetes默认CRI（容器运行时）为Docker，因此先安装Docker。
1、 安装Docker

  1. $ wget https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo -O /etc/yum.repos.d/docker-ce.repo
  2. $ yum -y install docker-ce-18.06.1.ce-3.el7
  3. $ systemctl enable docker && systemctl start docker
  4. $ docker --version
  5. Docker version 18.06.1-ce, build e68fc7a
  6. # cat > /etc/docker/daemon.json << EOF
  7. {
  8.   "registry-mirrors": ["https://ywrd8tun.mirror.aliyuncs.com"]
  9. }
  10. EOF

2、 添加阿里云YUM软件源

  1. $ cat > /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo << EOF
  2. [kubernetes]
  3. name=Kubernetes
  4. baseurl=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64
  5. enabled=1
  6. gpgcheck=0
  7. repo_gpgcheck=0
  8. gpgkey=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/yum-key.gpg https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/rpm-package-key.gpg
  9. EOF

3、 安装kubeadm，kubelet和kubectl

  1. yum install -y kubelet-1.17.0 kubeadm-1.17.0 kubectl-1.17.0
  2. systemctl enable kubelet

查看是否安装

  1. yum list installed | grep kubelet
  2. yum list installed | grep kubeadm
  3. yum list installed | grep kubectl

14.3.4 部署Kubernetes Master

在192.168.3.71（Master）执行。

  1. kubeadm init \
  2.   --apiserver-advertise-address=192.168.3.71 \
  3.   --image-repository registry.aliyuncs.com/google_containers \
  4.   --kubernetes-version v1.17.0 \
  5.   --service-cidr=10.96.0.0/12 \
  6.   --pod-network-cidr=10.244.0.0/16

由于默认拉取镜像地址k8s.gcr.io国内无法访问，这里指定阿里云镜像仓库地址。
使用kubectl工具： (执行完查看nodes)

  1. mkdir -p $HOME/.kube
  2. sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
  3. sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config
  4. $ kubectl get nodes

14.3.5安装Pod网络插件（CNI）

  1. $ kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml

确保能够访问到quay.io这个registery。

如果Pod镜像下载失败，直接用xshell上传： E:\同步空间\公开课软件\k8s-to

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kube-flannel.yml
执行完后稍等一分钟： 再次执行：
kubectl get nodes

14.3.6加入Kubernetes Node

在192.168.1.72/73（Node）执行。
向集群添加新节点，执行在kubeadm init输出的kubeadm join命令：

  1. $ kubeadm join 192.168.3.71:6443 --token esce21.q6hetwm8si29qxwn \
  2.     --discovery-token-ca-cert-hash sha256:00603a05805807501d7181c3d60b478788408cfe6cedefedb1f97569708be9c5

默认token有效期为24小时，当过期之后，该token就不可用了。这时就需要重新创建token，操作如下：

kubeadm token create
# kubeadm token list
# openssl x509 -pubkey -in /etc/kubernetes/pki/ca.crt | openssl rsa -pubin -outform der 2>/dev/null | openssl dgst -sha256 -hex | sed ‘s/^.* //‘
63bca849e0e01691ae14eab449570284f0c3ddeea590f8da988c07fe2729e924

kubeadm join 192.168.3.71:6443 —token nuja6n.o3jrhsffiqs9swnu —discovery-token-ca-cert-hash sha256:63bca849e0e01691ae14eab449570284f0c3ddeea590f8da988c07fe2729e924
kubeadm token create —print-join-command
https://kubernetes.io/docs/reference/setup-tools/kubeadm/kubeadm-join/

14.37 测试kubernetes集群

在Kubernetes集群中创建一个pod，验证是否正常运行：

  1. # 创建deploy
  2. $ kubectl create deployment nginx --image=nginx
  3. @ 开放端口
  4. $ kubectl expose deployment nginx --port=80 --type=NodePort
  5. $ kubectl get pod,svc
  6. # kubectl get  service

访问地址：http://NodeIP:Port

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15. 部署 Dashboard

  1. # 下载yaml
  2. [root@k8s-master01 ~]# wget  https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/dashboard/v2.0.0/aio/deploy/recommended.yaml
  4. # 修改kubernetes-dashboard的Service类型
  5. kind: Service
  6. apiVersion: v1
  7. metadata:
  8.   labels:
  9.     k8s-app: kubernetes-dashboard
  10.   name: kubernetes-dashboard
  11.   namespace: kubernetes-dashboard
  12. spec:
  13.   type: NodePort  # 新增
  14.   ports:
  15.     - port: 443
  16.       targetPort: 8443
  17.       nodePort: 30009  # 新增
  18.   selector:
  19.     k8s-app: kubernetes-dashboard
  21. # 部署
  22. [root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f recommended.yaml
  24. # 查看namespace下的kubernetes-dashboard下的资源
  25. [root@k8s-master01 ~]# kubectl get pod,svc -n kubernetes-dashboard
  26. NAME                                            READY   STATUS    RESTARTS   AGE
  27. pod/dashboard-metrics-scraper-c79c65bb7-zwfvw   1/1     Running   0          111s
  28. pod/kubernetes-dashboard-56484d4c5-z95z5        1/1     Running   0          111s
  30. NAME                               TYPE       CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP  PORT(S)         AGE
  31. service/dashboard-metrics-scraper  ClusterIP  10.96.89.218    <none>       8000/TCP        111s
  32. service/kubernetes-dashboard       NodePort   10.104.178.171  <none>       443:30009/TCP   111s

如果地址不行，访问不了，用下面的地址

  1. kubectl apply -f http://mirror.faasx.com/kubernetes/dashboard/master/src/deploy/recommended/kubernetes-dashboard.yaml
  3. //结果
  4. secret/kubernetes-dashboard-certs created
  5. serviceaccount/kubernetes-dashboard created
  6. role.rbac.authorization.k8s.io/kubernetes-dashboard-minimal created
  7. rolebinding.rbac.authorization.k8s.io/kubernetes-dashboard-minimal created
  8. deployment.apps/kubernetes-dashboard created
  9. service/kubernetes-dashboard created

创建访问账户，获取token

  1. # 创建账号
  2. [root@k8s-master01-1 ~]# kubectl create serviceaccount dashboard-admin -n kubernetes-dashboard
  4. # 授权
  5. [root@k8s-master01-1 ~]# kubectl create clusterrolebinding dashboard-admin-rb --clusterrole=cluster-admin --serviceaccount=kubernetes-dashboard:dashboard-admin
  7. # 获取账号token
  8. [root@k8s-master01 ~]#  kubectl get secrets -n kubernetes-dashboard | grep dashboard-admin
  9. dashboard-admin-token-xbqhh        kubernetes.io/service-account-token   3      2m35s
  11. [root@k8s-master01 ~]# kubectl describe secrets dashboard-admin-token-xbqhh -n kubernetes-dashboard
  12. Name:         dashboard-admin-token-xbqhh
  13. Namespace:    kubernetes-dashboard
  14. Labels:       <none>
  15. Annotations:  kubernetes.io/service-account.name: dashboard-admin
  16.               kubernetes.io/service-account.uid: 95d84d80-be7a-4d10-a2e0-68f90222d039
  18. Type:  kubernetes.io/service-account-token
  20. Data
  21. ====
  22. namespace:  20 bytes
  23. token:      eyJhbGciOiJSUzI1NiIsImtpZCI6ImJrYkF4bW5XcDhWcmNGUGJtek5NODFuSXl1aWptMmU2M3o4LTY5a2FKS2cifQ.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.NAl7e8ZfWWdDoPxkqzJzTB46sK9E8iuJYnUI9vnBaY3Jts7T1g1msjsBnbxzQSYgAG--cV0WYxjndzJY_UWCwaGPrQrt_GunxmOK9AUnzURqm55GR2RXIZtjsWVP2EBatsDgHRmuUbQvTFOvdJB4x3nXcYLN2opAaMqg3rnU2rr-A8zCrIuX_eca12wIp_QiuP3SF-tzpdLpsyRfegTJZl6YnSGyaVkC9id-cxZRb307qdCfXPfCHR_2rt5FVfxARgg_C0e3eFHaaYQO7CitxsnIoIXpOFNAR8aUrmopJyODQIPqBWUehb7FhlU1DCduHnIIXVC_UICZ-MKYewBDLw
  24. ca.crt:     1025 bytes

通过浏览器访问Dashboard的UI,在登录页面上输入上面的token

访问地址：http://NodeIP:30009

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出现下面的页面代表成功

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