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Kubernetes：Kubernetes集群安装与配置

1Kubernetes基础

1.1Kubernetes概述

Kubernetes（通常简称为K8s）是一个开源的容器编排平台，用于自动化容器应用的部署、扩展和管理。它由Google在2014年创建，随后被捐赠给云原生计算基金会（CNCF）。Kubernetes的核心功能包括：

容器编排：自动部署和管理容器化应用。

服务发现和负载均衡：自动为容器提供网络服务发现和负载均衡。

存储编排：自动挂载存储系统到容器。

自动装箱：根据资源使用情况自动调整容器数量。

自我修复：自动重启、复制和替换失败的容器实例。

Kubernetes通过使用声明式配置文件来描述应用的状态，然后自动调整集群以达到该状态，从而简化了应用的部署和管理过程。

1.2Kubernetes架构与组件

Kubernetes的架构主要由Master节点和Worker节点组成，其中Master节点负责集群的管理和控制，Worker节点则运行应用容器。关键组件包括：

APIServer：提供Kubernetes的RESTAPI接口，是集群的控制面。

etcd：存储集群的状态数据，如节点、Pods、Services等。

Scheduler：负责将未分配的Pods调度到合适的节点上运行。

ControllerManager：运行多个控制器，如ReplicaSet、Deployment、StatefulSet等，以确保集群状态与期望状态一致。

Kubelet：在每个节点上运行，负责维护节点上的Pods和容器状态。

ContainerRuntime：如Docker、rkt等，负责在节点上运行和管理容器。

NetworkPlugin：实现Pods之间的网络通信。

CNI：容器网络接口，用于定义容器网络的插件标准。

1.2.1示例：创建一个Deployment

apiVersion:apps/v1

kind:Deployment

metadata:

name:nginx-deployment

spec:

replicas:3

selector:

matchLabels:

app:nginx

template:

metadata:

labels:

app:nginx

spec:

containers:

-name:nginx

image:nginx:1.7.9

ports:

-containerPort:80

这段代码定义了一个名为nginx-deployment的Deployment，它将创建3个副本的Nginx容器，每个容器监听80端口。

1.3Kubernetes网络模型

Kubernetes网络模型的核心原则是每个Pod都应该拥有自己的IP地址，并且在集群内部，任何Pod都可以直接通过其IP地址或DNS名称访问其他Pod，无需额外的网络配置。这种模型被称为“扁平网络模型”。

Kubernetes网络模型的关键概念包括：

PodNetwork：每个Pod都有一个独立的网络命名空间，包含一个IP地址和端口范围。

ServiceNetwork：Service是Pod的抽象，提供了一个稳定的网络端点，用于访问一组Pod。

NetworkPolicies：控制Pod之间的网络访问策略。

1.3.1示例：定义一个Service

apiVersion:v1

kind:Service

metadata:

name:nginx-service

spec:

selector:

app:nginx

ports:

-protocol:TCP

port:80

targetPort:80

这个Service定义将流量路由到带有app:nginx标签的所有Pods的80端口。

1.4Kubernetes存储概念

Kubernetes提供了多种存储解决方案，以满足不同应用的存储需求。关键概念包括：

PersistentVolumes(PV)：集群中的一块存储，可以被Pod使用。

PersistentVolumeClaims(PVC)：Pod对存储的需求声明。

StorageClasses：定义存储的类型和配置，如本地存储、云存储等。

Volumes：Pod可以使用的存储卷，包括空目录、主机路径、NFS、GCEPD等。

1.4.1示例：创建一个PersistentVolumeClaim

apiVersion:v1

kind:Persist