Kubernetes 资源对象的理解和定义

Kubernetes里的所有资源对象都可以采用yaml或者JSON格式的文件来定义或描述,下面是一个简单的Pod资源定义文件:

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: myweb
  labels:
    name: myweb
spec:
  containers:
  - name: myweb
    image: kubeguide/tomcat-app: v1
    ports:
    - containerPort: 8080
    env:
    - name: MYSQL_SERVICE_HOST
      value: ‘mysql‘
    - name: MYSQL_SERVICE_PORT
      value: ‘3306‘

kind为pod表明这是一个Pod的定义,metadata里的name属性为Pod的名字,metadata里还能定义资源对象的标签(Label),这里声明myweb拥有一个name=myweb的标签(Label)。Pod里包含的容器组的定义则在spec一节中声明,这里定义了一个名字为myweb,对应镜像为kubeguide/tomcat-app: v1的容器,该容器注入了名为MYSQL_SERVICE_HOST=‘mysql‘和MYSQL_SERVICE_PORT=‘3306‘的环境变量(env关键字),并且在8080端口(containerPort)上启动容器进程。Pod的IP加上这里的容器端口,就组成了一个新的概念——Endpoint,它代表着此Pod里的一个服务进程的对外通信地址。一个Pod也存在着具有多个Endpoint的情况,比如我们把Tomcat定义为一个Pod时,可以对外暴露管理端口与服务端口这两个Endpoint。
Docker里的Volume在Kubernetes里也有对应的概念——Pod Volume,Pod Volume有一些扩展,比如可以用分布式文件系统GlusterFS等实现后端存储功能;Pod Volume是定义在Pod之上,然后被各个容器挂载到自己的文件系统中的。对于Pod Volume的定义我们后面会讲到。
这里顺便提一下Event概念,Event是一个事件的记录,记录了事件的最早产生时间、最后重现时间、重复次数、发起者、类型,以及导致此事件的原因等众多信息。Event通常会关联到某个具体的资源对象上,是排查故障的重要参考信息,当我们发现某个Pod迟迟无法创建时,可以用kubectl describe pod xxx来查看它的描述信息,用来定位问题的原因。
每个Pod都可以对其能使用的服务器上的计算资源设置限额,当前可以设置限额的计算资源有CPU和Memory两种,其中CPU的资源单位为CPU(Core)的数量,是一个绝对值。
对于容器来说一个CPU的配额已经是相当大的资源配额了,所以在Kubernetes里,通常以千分之一的CPU配额为最小单位,用m来表示。通常一个容器的CPU配额被定义为100-300m,即占用0.1-0.3个CPU。与CPU配额类似,Memory配额也是一个绝对值,它的单位是内存字节数。
对计算资源进行配额限定需要设定以下两个参数:

  • Requests:该资源的最小申请量,系统必须满足要求。
  • Limits:该资源最大允许使用的量,不能超过这个使用限制,当容器试图使用超过这个量的资源时,可能会被Kubernetes Kill并重启。

通常我们应该把Requests设置为一个比较小的数值,满足容器平时的工作负载情况下的资源需求,而把Limits设置为峰值负载情况下资源占用的最大量。下面是一个资源配额的简单定义:

spec:
  containers:
  - name: db
    image: mysql
    resources:
      requests:
        memory: "64Mi"
        cpu: "250m"
      limits:
        memory: "128Mi"
        cpu: "500m"

最小0.25个CPU及64MB内存,最大0.5个CPU及128MB内存。

2、Label(标签)

Label相当于我们熟悉的“标签”,给某个资源对象定义一个Label,就相当于给它打了一个标签,随后可以通过Label Selector(标签选择器)查询和筛选拥有某些Label的资源对象,Kubernetes通过这种方式实现了类似SQL的简单又通用的对象查询机制。
Label Selector相当于SQL语句中的where查询条件,例如,name=redis-slave这个Label Selector作用于Pod时,相当于select * from pod where pod’s name = ‘redis-slave’这样的语句。Label Selector的表达式有两种:基于等式的(Equality-based)和基于集合的(Set-based)。下面是基于等式的匹配例子。
name=redis-slave:匹配所有标签为name=redis-slave的资源对象。
env != production:匹配所有标签env不等于production的资源对象。
下面是基于集合的匹配例子

  • name in (redis-master, redis-slave):匹配所有标签为name=redis-master或者name=redis-slave的资源对象。
  • name not in (php-frontend):匹配所有标签name不等于php-frontend的资源对象。

还可以通过多个Label Selector表达式的组合实现复杂的条件选择,多个表达式之间用“,”进行分隔即可,几个条件之间是“AND”的关系,即同时满足多个条件,例如:

name=redis-slave, env!=production
name not in (php-frontend), env!=production

以Pod为例,Label定义在metadata中:

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: myweb
  labels:
    app: myweb

RC和Service在spec中定义Selector与Pod进行关联:

apiVersion: v1
kind: ReplicationController
metadata:
  name: myweb
spec:
  replicas: 1
  selector:
    app: myweb
  template:
  …………

Deployment、ReplicaSet、DaemonSet和Job则可以在Selector中使用基于集合的筛选条件:

selector:
  matchLabels:
    app: myweb
  matchExpressions:
    - {key: tier, operator: In, values: [frontend]}
    - {key: environment, operator: NotIn, values: [dev]}

matchLabels用于定义一组Label,与直接写在Selector中作用相同;matchExpressions用于定义一组基于集合的筛选条件,可用的条件运算符包括:In、NotIn、Exists和DoesNotExist。
如果同时设置了matchLabels和matchExpressions,则两组条件为“AND”关系,即所有条件需要同时满足才能完成Selector的筛选。
Label Selector在Kubernetes中的重要使用场景如下:

  • Kube-controller进程通过资源对象RC上定义的Label Selector来筛选要监控的Pod副本的数量,从而实现Pod副本的数量始终符合预期设定的全自动控制流程。
  • Kube-proxy进程通过Service的Label Selector来选择对应的Pod,自动建立起每个Service到对应Pod的请求转发路由表,从而实现Service的智能负载均衡机制。
  • 通过对某些Node定义特定的Label,并且在Pod定义文件中使用NodeSelector这种标签调度策略,kube-scheduler进程可以实现Pod“定向调度”的特性。

下面举个复杂点的例子,假设我们为Pod定义了3个Label:release、env和role,不同的Pod定义了不同的Label。如下图所示,如果我们设置了“role=frontend”的Label Selector,则会选取到Node 1和Node 2上的Pod。

如果我们设置“release=beta”的Label Selector,则会选取到Node 2和Node 3上的Pod,如下图所示。

总结:使用Label可以给对象创建多组标签,Label和Label Selector共同构成了Kubernetes系统中最核心的应用模型,使得被管理对象能够被精细地分组管理,同时实现了整个集群的高可用性。

3、Replication Controller

RC的作用是声明Pod的副本数量在任意时刻都符合某个预期值,所以RC的定义包括如下几个部分。

  • Pod期待的副本数量(replicas)。
  • 用于筛选目标Pod的Label Selector。
  • 当Pod的副本数量小于预期数量时,用于创建新Pod的Pod模板(template)。

下面是一个完整的RC定义的例子,即确保拥有tier=frontend标签的这个Pod(运行Tomcat容器)在整个Kubernetes集群中始终有三个副本:

apiVersion: v1
kind: ReplicationController
metadata:
  name: frontend
spec:
  replicas: 3
  selector:
    tier: frontend
  template:
    metadata:
      labels:
        app: app-demo
        tier: frontend
    spec:
      containers:
      - name: tomcat-demo
        image: tomcat
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        env:
        - name: GET_HOSTS_FROM
          value: dns
        ports:
        - containerPort: 80

当我们定义了一个RC并提交到Kubernetes集群中后,Master节点上的Controller Manager组件就得到通知,定期巡检系统中当前存活的目标Pod,并确保目标Pod实例的数量刚好等于此RC的期望值。如果有过多的Pod副本在运行,系统就会停掉多余的Pod;如果运行的Pod副本少于期望值,即如果某个Pod挂掉,系统就会自动创建新的Pod以保证数量等于期望值。
通过RC,Kubernetes实现了用户应用集群的高可用性,并且大大减少了运维人员在传统IT环境中需要完成的许多手工运维工作(如主机监控脚本、应用监控脚本、故障恢复脚本等)。
下面我们来看下Kubernetes如何通过RC来实现Pod副本数量自动控制的机制,假如我们有3个Node节点,在RC里定义了redis-slave这个Pod需要保持两个副本,系统将会在其中的两个Node上创建副本,如下图所示。

假如Node2上的Pod2意外终止,根据RC定义的replicas数量2,Kubernetes将会自动创建并启动一个新的Pod,以保证整个集群中始终有两个redis-slave Pod在运行。
系统可能选择Node1或者Node3来创建一个新的Pod,如下图。

通过修改RC的副本数量,可以实现Pod的动态缩放(Scaling)功能。
kubectl scale rc redis-slave --replicas=3
此时Kubernetes会在3个Node中选取一个Node创建并运行一个新的Pod3,使redis-slave Pod副本数量始终保持3个。

原文地址:https://blog.51cto.com/14285333/2409338

时间: 2024-10-07 15:51:59

Kubernetes 资源对象的理解和定义的相关文章

Kubernetes 资源对象

概述 我将它们简单的分类为以下几种资源对象: 类别 名称 资源对象 Pod.ReplicaSet.ReplicationController.Deployment.StatefulSet.DaemonSet.Job.CronJob.HorizontalPodAutoscaling.Node.Namespace.Service.Ingress.Label.CustomResourceDefinition 存储对象 Volume.PersistentVolume.Secret.ConfigMap 策

Kubernetes 资源对象之DaemonSet

DaemonSet是在Kubernetes1.2 版本新增的一种资源对象 DaemonSet能够让所有(或者一些特定)的Node节点仅运行一份Pod.当节点加入到kubernetes集群中,Pod会被(DaemonSet)调度到该节点上运行,当节点从kubernetes集群中被移除,被(DaemonSet)调度的Pod会被移除,如果删除DaemonSet,所有跟这个DaemonSet相关的pods都会被删除. 在使用kubernetes来运行应用时,很多时候我们需要在一个区域(zone)或者所有

kubernetes资源对象与基本概念解析

Objects 以下列举的内容都是 kubernetes 中的 Object,这些对象都可以在 yaml 文件中作为一种 API 类型来配置. Pod Node Namespace Service Volume PersistentVolume Deployment Secret StatefulSet DaemonSet ServiceAccount ReplicationController ReplicaSet Job CronJob SecurityContext ResourceQuo

深入理解Kubernetes资源限制:内存

写在前面当我开始大范围使用Kubernetes的时候,我开始考虑一个我做实验时没有遇到的问题:当集群里的节点没有足够资源的时候,Pod会卡在Pending状态.你是没有办法给节点增加CPU或者内存的,那么你该怎么做才能将这个Pod从这个节点拿走?最简单的办法是添加另一个节点,我承认我总是这么干.最终这个策略无法发挥出Kubernetes最重要的一个能力:即它优化计算资源使用的能力.这些场景里面实际的问题并不是节点太小,而是我们没有仔细为Pod计算过资源限制. 资源限制是我们可以向Kubernet

深入理解 Kubernetes 资源限制:CPU

原文地址:https://www.yangcs.net/posts/understanding-resource-limits-in-kubernetes-cpu-time/ 在关于 Kubernetes 资源限制的系列文章的第一篇文章中,我讨论了如何使用 ResourceRequirements 对象来设置 Pod 中容器的内存资源限制,以及如何通过容器运行时和 linux control group(cgroup)来实现这些限制.我还谈到了 Requests 和 Limits 之间的区别,其

深入理解Kubernetes资源限制:CPU

写在前面在上一篇关于Kubernetes资源限制的文章我们讨论了如何通过ResourceRequirements设置Pod中容器内存限制,以及容器运行时是如何利用Linux Cgroups实现这些限制的.也分析了requests是用来通知调度器Pod所需资源需求和limits是在宿主机遇到内存压力时帮助内核限制资源二者的区别. 在本文中,我会继续深入探讨CPU时间的requests和limits.你是否阅读过第一篇文章并不会影响本文的学习,但是我建议你两篇文章都读一读,从而得到工程师或者集群管理

kubernetes资源清单定义

kubernetes资源清单定义 工作负载型资源(workload): Pod ReplicaSet Deployment StatefulSet DaemonSet Job CronJob (ReplicationController在v1.11版本被废弃) 服务发现及负载均衡型资源: ServiceDiscovery LoadBalance Service Ingress, ... 配置与存储型资源: Volume(存储卷) CSI(容器存储接口,可以扩展各种各样的第三方存储卷) 特殊类型的

JS function的定义方法,及function对象的理解。

废话篇: 今天看到了javascript的原型链,各种指向,各种对象有木有,各种晕,各种混淆有木有.兼职是挑战个人脑经急转弯的极限啊.不过,最终这一难题还是被我攻克了,哇咔咔.现在就把这东西记下来,免得到时候又忘了就悲催了.... 正文篇: function的定义方法,及function对象的理解. 在我大js中秉承着一切都是对象的原则,不论是方法还是其他都不例外. 我们在使用java的时候经常要编写方法,这时候其用的关键字是function,而在js中我们在编写函数的时候也是用这个关键字,所以

k8s核心资源对象& NameSpace(指定版本回滚)

k8s核心的资源对象: Pod:是运行以及调度的原子单位,也就是k8s中最小的资源单位,同一个pod可以同时运行多个container,多个container之间共享:(UTS(主机名和域名),IPC(消息队列和共享内存),NET(网络栈,端口等),namespace(名称空间)),但USR(用户和组),MNT(挂载点),PID(进行编号)是相互隔离的.pod有两种类型的pod:一类是由控制器控制的pod,一类是自主式pod(不受控制器管理,自己管理自己) Deployment:最常见的pod控