学习 Kubernetes 基础知识

概念

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云驱动

本文介绍了如何管理运行在特定云驱动上的 Kubernetes 集群。

kubeadm

kubeadm 是创建 kubernetes 集群的一种流行选择。 kubeadm 通过提供配置选项来指定云驱动的配置信息。例如，一个典型的适用于“树内”云驱动的 kubeadm 配置如下：

apiVersion: kubeadm.k8s.io/v1beta2
kind: InitConfiguration
nodeRegistration:
  kubeletExtraArgs:
    cloud-provider: "openstack"
    cloud-config: "/etc/kubernetes/cloud.conf"
---
apiVersion: kubeadm.k8s.io/v1beta2
kind: ClusterConfiguration
kubernetesVersion: v1.13.0
apiServer:
  extraArgs:
    cloud-provider: "openstack"
    cloud-config: "/etc/kubernetes/cloud.conf"
  extraVolumes:
  - name: cloud
    hostPath: "/etc/kubernetes/cloud.conf"
    mountPath: "/etc/kubernetes/cloud.conf"
controllerManager:
  extraArgs:
    cloud-provider: "openstack"
    cloud-config: "/etc/kubernetes/cloud.conf"
  extraVolumes:
  - name: cloud
    hostPath: "/etc/kubernetes/cloud.conf"
    mountPath: "/etc/kubernetes/cloud.conf"

“树内”的云驱动通常需要在命令行中为 kube-apiserver、kube-controller-manager 和 kubelet 指定 --cloud-provider 和 --cloud-config。在 --cloud-config 中为每个供应商指定的文件的内容也同样需要写在下面。 对于所有外部云驱动，请遵循独立云存储库的说明，或浏览所有版本库清单

AWS

本节介绍在 Amazon Web Services 上运行 Kubernetes 时可以使用的所有配置。 如果希望使用此外部云驱动，其代码库位于 kubernetes/cloud-provider-aws

节点名称

云驱动 AWS 使用 AWS 实例的私有 DNS 名称作为 Kubernetes 节点对象的名称。

负载均衡器

用户可以通过配置注解（annotations）来设置 外部负载均衡器，以在 AWS 中使用特定功能，如下所示：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: example
  namespace: kube-system
  labels:
    run: example
  annotations:
     service.beta.kubernetes.io/aws-load-balancer-ssl-cert: arn:aws:acm:xx-xxxx-x:xxxxxxxxx:xxxxxxx/xxxxx-xxxx-xxxx-xxxx-xxxxxxxxx #replace this value
     service.beta.kubernetes.io/aws-load-balancer-backend-protocol: http
spec:
  type: LoadBalancer
  ports:
  - port: 443
    targetPort: 5556
    protocol: TCP
  selector:
    app: example

可以使用 注解 将不同的设置应用于 AWS 中的负载均衡器服务。下面描述了 AWS ELB 所支持的注解：

  • service.beta.kubernetes.io/aws-load-balancer-access-log-emit-interval：用于指定访问日志的间隔。
  • service.beta.kubernetes.io/aws-load-balancer-access-log-enabled：用于在服务中启用或禁用访问日志。
  • service.beta.kubernetes.io/aws-load-balancer-access-log-s3-bucket-name：用于指定访问日志的 S3 桶名称。
  • service.beta.kubernetes.io/aws-load-balancer-access-log-s3-bucket-prefix：用于指定访问日志的 S3 桶前缀。
  • service.beta.kubernetes.io/aws-load-balancer-additional-resource-tags：用于在服务中指定一个逗号分隔的键值对列表，它将作为附加标签被记录在 ELB 中。例如： "Key1=Val1,Key2=Val2,KeyNoVal1=,KeyNoVal2"。
  • service.beta.kubernetes.io/aws-load-balancer-backend-protocol：用于在服务中指定监听器后端（pod）所使用的协议。如果指定 http（默认）或 https，将创建一个终止连接和解析头的 HTTPS 监听器。 如果设置为 ssl 或 tcp，将会使用 “原生的” SSL 监听器。如果设置为 http且不使用 aws-load-balancer-ssl-cert，将使用 HTTP 监听器。
  • service.beta.kubernetes.io/aws-load-balancer-ssl-cert：用于在服务中请求安全监听器，其值为合法的证书 ARN（Amazon Resource Name）。更多内容，请参考 ELB 监听器配置。证书 ARN 是 IAM（身份和访问管理）或 CM（证书管理）类型的 ARN，例如 arn:aws:acm:us-east-1:123456789012:certificate/12345678-1234-1234-1234-123456789012。
  • service.beta.kubernetes.io/aws-load-balancer-connection-draining-enabled：用于在服务中启用或禁用连接耗尽（connection draining）。
  • service.beta.kubernetes.io/aws-load-balancer-connection-draining-timeout：用于在服务中指定连接耗尽超时时间。
  • service.beta.kubernetes.io/aws-load-balancer-connection-idle-timeout：用于在服务中指定空闲连接超时时间。
  • service.beta.kubernetes.io/aws-load-balancer-cross-zone-load-balancing-enabled：用于在服务中启用或禁用跨区域负载平衡。
  • service.beta.kubernetes.io/aws-load-balancer-extra-security-groups：用于在服务中指定要添加到创建的 ELB 中的其他安全组。
  • service.beta.kubernetes.io/aws-load-balancer-internal：用于在服务中表明需要内部 ELB。
  • service.beta.kubernetes.io/aws-load-balancer-proxy-protocol：用于在 ELB 上启用代理协议。 当前仅接受 *值，也就是在所有 ELB 后端启用代理协议。将来可能进行调整，只允许特定的后端设置代理协议。
  • service.beta.kubernetes.io/aws-load-balancer-ssl-ports：用于在服务中指定一个逗号分隔的端口列表，这些端口会使用 SSL/HTTPS 监听器。默认为 *（全部）

AWS 相关的注解信息取自 aws.go 文件的注释。

Azure

如果希望使用此外部云驱动，其代码库位于 kubernetes/cloud-provider-azure

节点名称

云驱动 Azure 使用节点的主机名（由 kubelet 决定，或者用 --hostname-override 覆盖）作为 Kubernetes 节点对象的名称。 注意 Kubernetes 节点名必须与 Azure 虚拟机的名称匹配。

CloudStack

如果希望使用此外部云驱动，其代码库位于 apache/cloudstack-kubernetes-provider。

节点名称

云驱动 CloudStack 使用节点的主机名（由 kubelet 决定，或者用 --hostname-override 覆盖）作为 Kubernetes 节点对象的名称。 注意 Kubernetes 节点名必须与 CloudStack 虚拟机名匹配。

GCE

如果希望使用此外部云驱动，其代码库位于 kubernetes/cloud-provider-gcp

节点名称

GCE 云驱动使用节点的主机名（由 kubelet 确定，或者用 --hostname-override 覆盖）作为 Kubernetes 节点对象的名称。 注意，Kubernetes 节点名的第一个字段必须匹配 GCE 实例名(例如，名为 kubernetes-node-2.c.my-proj.internal 的节点必须对应于一个名为 kubernetes-node-2 的实例)。

OpenStack

本节介绍了使用 OpenStack 运行 Kubernetes 时所有可用的配置。 如果希望使用此外部云驱动，其代码库位于 kubernetes/cloud-provider-openstack

节点名称

OpenStack 云驱动使用实例名（由 OpenStack 元数据确定）作为 Kubernetes 节点对象的名称。 请注意，实例名必须是一个有效的 Kubernetes 节点名，以便 kubelet 成功注册其节点对象。

服务

Kubernetes 的 OpenStack 云驱动实现支持从底层云使用这些 OpenStack 服务：

服务 API 版本 必需
块存储 (Cinder) V1†, V2, V3 No
计算 (Nova) V2 No
身份认证 (Keystone) V2‡, V3 Yes
负载均衡器 (Neutron) V1§, V2 No
负载均衡器 (Octavia) V2 No

† Block Storage V1 版本的 API 被弃用，从 Kubernetes 1.9 版本开始加入了 Block Storage V3 版本 API。

‡ Identity V2 API 支持已被弃用，将在未来的版本中从供应商中移除。从 “Queens” 版本开始，OpenStack 将不再支持 Identity V2 版本的 API。

§ Kubernetes 1.9 中取消了对 V1 版本 Load Balancing API 的支持。

服务发现是通过使用供应商配置中提供的 auth-url 所列出 OpenStack 身份认证（Keystone）管理的服务目录来实现的。 当除 Keystone 外的 OpenStack 服务不可用时，供应商将优雅地降低功能，并简单地放弃对受影响特性的支持。 某些功能还可以根据 Neutron 在底层云中发布的扩展列表启用或禁用。

cloud.conf

Kubernetes 知道如何通过 cloud.conf 文件与 OpenStack 交互。该文件将为 Kubernetes 提供 OpenStack 验证端点的凭据和位置。 用户可在创建 cloud.conf 文件时指定以下信息：

典型配置

下面是一个典型配置的例子，它涉及到最常设置的值。它将供应商指向 OpenStack 云的 Keystone 端点，提供如何使用它进行身份验证的细节，并配置负载均衡器:

[Global]
username=user
password=pass
auth-url=https://<keystone_ip>/identity/v3
tenant-id=c869168a828847f39f7f06edd7305637
domain-id=2a73b8f597c04551a0fdc8e95544be8a

[LoadBalancer]
subnet-id=6937f8fa-858d-4bc9-a3a5-18d2c957166a
全局配置

这些配置选项属于 OpenStack 驱动的全局配置，并且应该出现在 cloud.conf 文件中的 [global] 部分:

  • auth-url (必需): 用于认证的 keystone API 的 URL。在 OpenStack 控制面板中，这可以在“访问和安全（Access and Security）> API 访问（API Access）> 凭证（Credentials）”中找到。
  • username (必需): 指 keystone 中一个有效用户的用户名。
  • password (必需): 指 keystone 中一个有效用户的密码。
  • tenant-id (必需): 用于指定要创建资源的租户 ID。
  • tenant-name (可选): 用于指定要在其中创建资源的租户的名称。
  • trust-id (可选): 用于指定用于授权的信任的标识符。信任表示用户（委托人）将角色委托给另一个用户(受托人)的授权，并可选的允许受托人模仿委托人。可用的信任可以在 Keystone API 的 /v3/OS-TRUST/trusts 端点下找到。
  • domain-id (可选): 用于指定用户所属域的 ID。
  • domain-name (可选): 用于指定用户所属域的名称。
  • region (可选): 用于指定在多区域 OpenStack 云上运行时使用的区域标识符。区域是 OpenStack 部署的一般性划分。虽然区域没有严格的地理含义，但部署可以使用地理名称表示区域标识符，如 us-east。可用区域位于 Keystone API 的 /v3/regions 端点之下。
  • ca-file (可选): 用于指定自定义 CA 文件的路径。

当使用 Keystone V3 时(它将tenant更改为project)，tenant-id 值会自动映射到 API 中的项目。

负载均衡器

这些配置选项属于 OpenStack 驱动的全局配置，并且应该出现在 cloud.conf 文件中的 [LoadBalancer] 部分:

  • lb-version (可选): 用于覆盖自动版本检测。有效值为 v1 或 v2。如果没有提供值，则自动选择底层 OpenStack 云所支持的最高版本。
  • use-octavia (可选): 用于确定是否查找和使用 Octavia LBaaS V2 服务目录端点。有效值是 true 或 false。 如果指定了“true”，并且无法找到 Octaiva LBaaS V2 入口，则提供者将退回并尝试寻找一个 Neutron LBaaS V2 端点。默认值是 false。
  • subnet-id (可选): 用于指定要在其上创建负载均衡器的子网的 ID。 可以在 “Network > Networks” 上找到。 单击相应的网络以获得其子网。
  • floating-network-id (可选): 如果指定，将为负载均衡器创建一个浮动 IP。
  • lb-method (可选): 用于指定将负载分配到负载均衡器池成员的算法。值可以是 ROUND_ROBIN、LEAST_CONNECTIONS 或 SOURCE_IP。如果没有指定，默认行为是 ROUND_ROBIN。
  • lb-provider (可选): 用于指定负载均衡器的提供程序。如果没有指定，将使用在 Neutron 中配置的默认提供者服务。
  • create-monitor (可选): 指定是否为 Neutron 负载均衡器创建健康监视器。有效值是 true 和 false。 默认为 false。当指定 true 时，还必须设置 monitor-delay、monitor-timeout 和 monitor-max-retries。
  • monitor-delay (可选): 向负载均衡器的成员发送探测之间的时间间隔。 确保您指定了一个有效的时间单位。 有效时间单位为 ns、us (或 µs)、ms、s、m、h。
  • monitor-timeout (可选): 在超时之前，监视器等待 ping 响应的最长时间。该值必须小于延迟值。确保您指定了一个有效的时间单位。有效时间单位为 ns、 us (或 µs)、ms、s、m、 h。
  • monitor-max-retries (可选): 在将负载均衡器成员的状态更改为非活动之前，允许 ping 失败的次数。 必须是 1 到 10 之间的数字。
  • manage-security-groups (可选): 确定负载均衡器是否应自动管理安全组规则。有效值是 true 和 false。默认为 false。当指定 true 时，还必须提供 node-security-group。
  • node-security-group (可选): 要管理的安全组的 ID。
块存储

这些配置选项属于 OpenStack 驱动的全局配置，并且应该出现在 cloud.conf 文件中的 [BlockStorage] 部分：

  • bs-version (可选): 指所使用的块存储 API 版本。其合法值为 v1、v2、v3和 auto。 auto 为默认值，将使用底层 Openstack 所支持的块存储 API 的最新版本。
  • trust-device-path (可选): 在大多数情况下，块设备名称由 Cinder 提供（例如：/dev/vda）不可信任。此布尔值切换此行为。将其设置为 true 将导致信任 Cinder 提供的块设备名称。默认值 false 会根据设备序列号和 /dev/disk/by-id 映射发现设备路径，推荐这种方法。
  • ignore-volume-az (可选): 用于在附加 Cinder 卷时影响可用区使用。 当 Nova 和 Cinder 有不同的可用区域时，应该将其设置为 true。 最常见的情况是，有许多 Nova 可用区，但只有一个 Cinder 可用区。 默认值是 false，以保持在早期版本中使用的行为，但是将来可能会更改。
  • node-volume-attach-limit (可选): 可连接到节点的最大卷数，对于 Cinder 默认为 256。

如果在 OpenStack 上部署 Kubernetes <= 1.8 的版本，同时使用路径而不是端口来区分端点（Endpoints），那么可能需要显式设置 bs-version 参数。 基于路径的端点形如 http://foo.bar/volume，而基于端口的的端点形如 http://foo.bar:xxx。

在使用基于路径的端点，并且 Kubernetes 使用较旧的自动检索逻辑的环境中，尝试卷卸载（Detachment）会返回 BS API version autodetection failed. 错误。为了解决这个问题，可以通过添加以下内容到云驱动配置中，来强制使用 Cinder API V2 版本。

[BlockStorage]
bs-version=v2
元数据

这些配置选项属于 OpenStack 提供程序的全局配置，并且应该出现在 cloud.conf 文件中的 [Metadata] 部分：

  • search-order (可选): 此配置键影响提供者检索与其运行的实例相关的元数据的方式。 configDrive，metadataService 的默认值导致供应商首先从配置驱动器中检索与实例相关的元数据（如果可用的话），然后检索元数据服务。 他们的替代值：
    • configDrive - 仅从配置驱动器检索实例元数据。
    • metadataService - 仅从元数据服务检索实例元数据。
    • metadataService,configDrive - 如果可用，首先从元数据服务检索实例元数据，然后从配置驱动器检索。

影响这种行为可能是可取的，因为配置驱动器上的元数据可能会随着时间的推移而变得陈旧，而元数据服务总是提供最新的数据视图。并不是所有的 OpenStack 云都同时提供配置驱动和元数据服务，可能只有一个或另一个可用，这就是为什么默认情况下要同时检查两个。

路由

这些配置选项属于 OpenStack 驱动为 Kubernetes 网络插件 kubenet 提供的设置，并且应该出现在 cloud.conf 文件中的 [Route] 部分:

  • router-id (可选)：如果底层云的 Neutron 部署支持 extraroutes 扩展，则使用 router-id 指定要添加路由的路由器。选择的路由器必须跨越包含集群节点的私有网络（通常只有一个节点网络，这个值应该是节点网络的默认路由器）。在 OpenStack 上使用 kubenet 时需要这个值。

OVirt

节点名称

OVirt 云驱动使用节点的主机名（由 kubelet 确定，或者用 --hostname-override 覆盖）作为 Kubernetes 节点对象的名称。 注意 Kubernetes 节点名必须与 VM FQDN 匹配（OVirt 在<vm><guest_info><fqdn>...</fqdn></guest_info></vm>中说明）。

Photon

节点名称

Photon 云驱动使用节点的主机名（由 kubelet 决定，或者用 --hostname-override 覆盖）作为 Kubernetes 节点对象的名称。 注意，Kubernetes 节点名必须与 Photon VM名匹配（或者，如果在 --cloud-config 中将 overrideIP 设置为 true，则 Kubernetes 节点名必须与 Photon VM IP 地址匹配）。

VSphere

节点名称

VSphere 云驱动使用节点检测到的主机名(由 kubelet 确定)作为 Kubernetes 节点对象的名称。 VSphere 云驱动会忽略 --hostname-override 参数。

IBM Cloud Kubernetes Service

计算节点

通过使用 IBM Cloud Kubernetes Service 驱动，您可以在单个区域或跨区域的多个区（Region）中创建虚拟和物理（裸金属）节点的集群。 有关更多信息，请参见规划您的集群和工作节点设置。

Kubernetes 节点对象的名称是 IBM Cloud Kubernetes Services 工作节点实例的私有IP地址。

网络

IBM Cloud Kubernetes Services 驱动提供 VLAN，用于提供高质量的网络性能和节点间的网络隔离。您可以设置自定义防火墙和 Calico 网络策略来为您的集群添加额外的安全层，或者通过 VPN 将您的集群连接到自有数据中心。有关更多信息，请参见规划集群内和私有网络。

要向公众或集群内部公开应用程序，您可以利用 NodePort、LoadBalancer 或 Ingress 服务。您还可以使用注释自定义 Ingress 应用程序负载均衡器。有关更多信息，请参见计划使用外部网络公开您的应用程序。

存储

IBM Cloud Kubernetes Services 驱动利用 Kubernetes 原生的持久卷，使用户能够将文件、块和云对象存储装载到他们的应用程序中。还可以使用 database-as-a-service 和第三方附加组件来持久存储数据。有关更多信息，请参见规划高可用性持久存储。

百度云容器引擎

节点名称

Baidu 云驱动使用节点的私有 IP 地址（由 kubelet 确定，或者用 --hostname-override 覆盖）作为 Kubernetes 节点对象的名称。 注意 Kubernetes 节点名必须匹配百度 VM 的私有 IP。

反馈