一、原理簡介
名詞解釋
1、網絡的命名空間：Linux在網絡棧中引入網絡命名空間，將獨立的網絡協議棧隔離到不同的命令空間中，彼此間無法通信；docker利用這一特性，實現不容器間的網絡隔離。
2、Veth設備對：也叫虛擬網絡接口對。Veth設備對的引入是為了實現在不同網絡命名空間的通信。
3、Iptables/Netfilter：Netfilter負責在內核中執行各種掛接的規則(過濾、修改、丟棄等)，運行在內核 模式中；Iptables模式是在用戶模式下運行的進程，負責協助維護內核中Netfilter的各種規則表；通過二者的配合來實現整個Linux網絡協議棧中靈活的數據包處理機制。
4、網橋：網橋是一個二層網絡設備,通過網橋可以將linux支持的不同的端口連接起來,並實現類似交換機那樣的多對多的通信。
5、路由：Linux系統包含一個完整的路由功能，當IP層在處理數據發送或轉發的時候，會使用路由表來決定發往哪裡。
令人頭大的網絡模型
Kubernetes對集群內部的網絡進行了重新抽象，以實現整個集群網絡扁平化。我們可以理解網絡模型時，可以完全抽離物理節點去理解，我們用圖說話，先有基本印象。
其中，重點講解以下幾個關鍵抽象概念。
Service
Service是Kubernetes為為屏蔽這些後端實例（Pod）的動態變化和對多實例的負載均衡而引入的資源對象。
Service通常與deployment綁定，定義了服務的訪問入口地址，應用(Pod)可以通過這個入口地址訪問其背後的一組由Pod副本組成的集群實例。
Service與其後端Pod副本集群之間則是通過Label Selector來實現映射。
Service的類型(Type)決定了Service如何對外提供服務，根據類型不同，服務可以只在Kubernetes cluster中可見，也可以暴露到集群外部。
Service有三種類型，ClusterIP，NodePort和LoadBalancer。
在測試環境查看：
$ kubectl get svc --selector app=nginx
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
nginx ClusterIP 172.19.0.166 80/TCP 1m
$ kubectl describe svc nginx
Name: nginx
Namespace: default
Labels: app=nginx
Annotations:
Selector: app=nginx
Type: ClusterIP
IP: 172.19.0.166
Port: 80/TCP
TargetPort: 80/TCP
Endpoints: 172.16.2.125:80,172.16.2.229:80
Session Affinity: None
Events:
上述信息中該svc後端代理了2個Pod實例:172.16.2.125:80,172.16.2.229:80 二個IP
Kubernetes為描述其網絡模型的IP對象，抽象出Cluster IP和Pod IP的概念。
PodIP是Kubernetes集群中每個Pod的IP地址。
它是Docker Engine 根據docker0網橋的IP地址段進行分配的，是一個虛擬的二層網絡。
Kubernetes中Pod間能夠彼此直接通訊，Pod裡的容器訪問另外一個Pod裡的容器，是通過Pod IP所在進行通信。
Cluster IP僅作用於Service，其沒有實體對象所對應，因此Cluster IP無法被ping通。
它的作用是為Service後端的實例提供統一的訪問入口。
當訪問ClusterIP時，請求將被轉發到後端的實例上，默認是輪詢方式。
Cluster IP和Service一樣由kube-proxy組件維護，其實現方式主要有兩種，iptables和IPVS。
在1.8版本後kubeproxy開始支持IPVS方式。在上例中，SVC的信息中包含了Cluster IP。
這裡未列出nodeip概念，由於其本身是物理機的網卡IP。因此可理解為nodeip就是物理機IP。
三個Port
在Kubernetes中，涉及容器，Pod，Service，集群各等多個層級的對象間的通信，為在網絡模型中區分各層級的通信端口，這裡對Port進行了抽象。
Port
該Port非一般意義上的TCP/IP中的Port概念，它是特指Kubernetes中Service的port，是Service間的訪問端口，例如Mysql的Service默認3306端口。它僅對進群內容器提供訪問權限，而無法從集群外部通過該端口訪問服務。
nodePort
nodePort為外部機器提供了訪問集群內服務的方式。比如一個Web應用需要被其他用戶訪問，那麼需要配置type=NodePort，而且配置nodePort=30001，那麼其他機器就可以通過瀏覽器訪問scheme://node:30001訪問到該服務，例如http://node:30001。
targetPort
targetPort是容器的端口（最根本的端口入口），與製作容器時暴露的端口一致（DockerFile中EXPOSE），例如http://docker.io官方的nginx暴露的是80端口。
舉一個例子來看如何配置Service的port：
這裡舉出了一個service的yaml，其部署在abcdocker的namespace中。
這裡配置了nodePort，因此其類型Type就是NodePort，注意大小寫。
若沒有配置nodePort，那這裡需要填寫ClusterIP，即表示只支持集群內部服務訪問。
集群內部通信
單節點通信
集群單節點內的通信，主要包括兩種情況，同一個pod內的多容器間通信以及同一節點不同pod間的通信。
由於不涉及跨節點訪問，因此流量不會經過物理網卡進行轉發。
通過查看路由表，也能窺見一二：
1、 Pod內通信
如下圖所示：
這種情況下，同一個pod內共享網絡命名空間，容器之間通過訪問127.0.0.1:（端口）即可。
圖中的veth*即指veth對的一端（另一端未標註，但實際上是成對出現），該veth對是由Docker Daemon掛載在docker0網橋上，另一端添加到容器所屬的網絡命名空間，圖上顯示是容器中的eth0。
圖中演示了bridge模式下的容器間通信。docker1向docker2發送請求，docker1，docker2均與docker0建立了veth對進行通訊。
當請求經過docker0時，由於容器和docker0同屬於一個子網，因此請求經過docker2與docker0的veth*對，轉發到docker2，該過程並未跨節點，因此不經過eth0。
2、Pod間通信
同節點pod間通信
由於Pod內共享網絡命名空間（由pause容器創建），所以本質上也是同節點容器間的通信。
同時，同一Node中Pod的默認路由都是docker0的地址，由於它們關聯在同一個docker0網橋上，地址網段相同，所有它們之間應當是能直接通信的。
來看看實際上這一過程如何實現。如上圖，Pod1中容器1和容器2共享網絡命名空間，因此對pod外的請求通過pod1和Docker0網橋的veth對（圖中掛在eth0和ethx上）實現。
訪問另一個pod內的容器，其請求的地址是PodIP而非容器的ip，實際上也是同一個子網間通信，直接經過veth對轉發即可。
跨節點通信
CNI：容器網絡接口
CNI 是一種標準，它旨在為容器平臺提供網絡的標準化。不同的容器平臺（比如目前的 kubernetes、mesos 和 rkt）能夠通過相同的接口調用不同的網絡組件。
目前kubernetes支持的CNI組件種類很多，例如：bridge calico calico-ipam dhcp flannel host-local ipvlan loopback macvlan portmap ptp sample tuning vlan。在docker中，主流的跨主機通信方案主要有一下幾種：
1）基於隧道的overlay網絡：按隧道類型來說，不同的公司或者組織有不同的實現方案。docker原生的overlay網絡就是基於vxlan隧道實現的。ovn則需要通過geneve或者stt隧道來實現的。flannel最新版本也開始默認基於vxlan實現overlay網絡。
2）基於包封裝的overlay網絡：基於UDP封裝等數據包包裝方式，在docker集群上實現跨主機網絡。典型實現方案有weave、flannel的早期版本。
3）基於三層實現SDN網絡：基於三層協議和路由，直接在三層上實現跨主機網絡，並且通過iptables實現網絡的安全隔離。典型的方案為Project Calico。同時對不支持三層路由的環境，Project Calico還提供了基於IPIP封裝的跨主機網絡實現
通信方式
集群內跨節點通信涉及到不同的子網間通信，僅靠docker0無法實現，這裡需要藉助CNI網絡插件來實現。圖中展示了使用flannel實現跨節點通信的方式。
簡單說來，flannel的用戶態進程flanneld會為每個node節點創建一個flannel.1的網橋，根據etcd或apiserver的全局統一的集群信息為每個node分配全局唯一的網段，避免地址衝突。同時會為docker0和flannel.1創建veth對，docker0將報文丟給flannel.1,。
Flanneld維護了一份全局node的網絡表，通過flannel.1接收到請求後，根據node表，將請求二次封裝為UDP包，扔給eth0，由eth0出口進入物理網路發送給目的node。
在另一端以相反的流程。Flanneld解包併發往docker0，進而發往目的Pod中的容器。
外部訪問集群
從集群外訪問集群有多種方式，比如loadbalancer，Ingress，nodeport，nodeport和loadbalancer是service的兩個基本類型，是將service直接對外暴露的方式，ingress則是提供了七層負載均衡，其基本原理將外部流量轉發到內部的service，再轉發到後端endpoints，在平時的使用中，我們可以依據具體的業務需求選用不同的方式。這裡主要介紹nodeport和ingress方式。
Nodeport
通過將Service的類型設置為NodePort，就可以在Cluster中的主機上通過一個指定端口暴露服務。注意通過Cluster中每臺主機上的該指定端口都可以訪問到該服務，發送到該主機端口的請求會被kubernetes路由到提供服務的Pod上。採用這種服務類型，可以在kubernetes cluster網絡外通過主機IP：端口的方式訪問到服務。
這裡給出一個influxdb的例子，我們也可以針對這個模板去修改成其他的類型：
Ingress
Ingress是推薦在生產環境使用的方式，它起到了七層負載均衡器和Http方向代理的作用，可以根據不同的url把入口流量分發到不同的後端Service。外部客戶端只看到http://foo.bar.com這個服務器，屏蔽了內部多個Service的實現方式。採用這種方式，簡化了客戶端的訪問，並增加了後端實現和部署的靈活性，可以在不影響客戶端的情況下對後端的服務部署進行調整。
其部署的yaml可以參考如下模板：
這裡我們定義了一個ingress模板，定義通過http://test.name.com來訪問服務，在虛擬主機http://test.name.com下面定義了兩個Path，其中/test被分發到後端服務s1，/name被分發到後端服務s2。
集群中可以定義多個ingress，來完成不同服務的轉發，這裡需要一個ingress controller來管理集群中的Ingress規則。Ingress Contronler 通過與 Kubernetes API 交互，動態的去感知集群中 Ingress 規則變化，然後讀取它，按照自定義的規則，規則就是寫明瞭哪個域名對應哪個service，生成一段 Nginx 配置，再寫到 Nginx-ingress-control的 Pod 裡，這個 Ingress Contronler 的pod裡面運行著一個nginx服務，控制器會把生成的nginx配置寫入/etc/nginx.conf文件中，然後 reload使用配置生效。
Kubernetes提供的Ingress Controller模板如下：
二、環境搭建及簡單使用
1、先安裝docker
配置阿里雲鏡像地址
如何獲取該地址？
訪問
https://cr.console.aliyun.com/undefined/instances/mirrors?accounttraceid=0de4534ad7f14efa9280e1a74f290c96xkqu
2、開啟k8s服務
第一次開啟需要下載k8s相關庫 非常慢 這裡通過手動下載相關庫的方式完成
a、下載k8s-for-docker-desktop.git
git clone https://gitee.com/poineer/k8s-for-docker-desktop.git -b v1.14.7
注意這裡有一個版本號v1.14.7
為什麼是v1.14.7？
是因為
下載的k8s-for-docker-desktop一定要和dokcer支持的k8s版本一致
b、執行./load_images.sh
等待下載完依賴
c、下載完了之後
k8s服務即可啟動成功
3、簡單使用
a、查詢所有的空間下的Pod
kubectl get pod --all-namespaces
b、查詢指定命令空間下的Pods
kubectl get pods --namespace kube-system
c、查詢某一個Pod的日誌
kubectl --namespace kube-system logs kubernetes-dashboard-855f8c968f-g7c67
查看pob
kubectl describe pods kubernetes-dashboard-855f8c968f-gjwjp -n kube-system
查看service
kubectl describe svc/kubernetes-dashboard -n kube-system
d、查看集群
kubectl config get-contexts
切換集群
kubectl config use-context docker-for-desktop
e、驗證集群狀態
<code>kubectl cluster-info/<code>
<code>kubectl get nodes kubectl describe node /<code>
4、安裝 Kubernetes Dashboard
a、下載git代碼 為了獲取 kubernetes-dashboard.yaml
https://gitee.com/kfzly/kbdashboard.git
b、將image後面修改成阿里源
registry.cn-shanghai.aliyuncs.com/kubeimage/kubernetes-dashboard-amd64:v1.8.3
c、通過文件名或標準輸入流(stdin)對資源進行配置
kubectl apply -f kubernetes-dashboard.yaml
根據配置文件創建資源
kubectl create -f kubernetes-dashboard.yaml
若資源已存在 則先刪除再創建
<code>kubectl delete -f kubernetes-dashboard.yaml 啟動dashboard kubectl proxy /<code>
or
kubectl proxy --address='0.0.0.0' --accept-hosts='^*$' --port=8009
查看啟動狀態
kubectl -n kube-system get svc
kubectl -n kube-system get service kubernetes-dashboard
獲取token
kubectl -n kube-system describe $(kubectl -n kube-system get secret -n kube-system -o name | grep namespace) | grep token
訪問 http://127.0.0.1:32666/
後續將推出：
1、搭建本地的dokcer 資源庫
2、dokcer鏡像備份
參考文章： https://zhuanlan.zhihu.com/p/81667781
