学习 Kubernetes 基础知识

概念

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镜像

在Kubernetes pod中引用镜像前，请创建Docker镜像，并将之推送到镜像仓库中。 容器的“image”属性支持和Docker命令行相同的语法，包括私有仓库和标签。

升级镜像

默认的镜像拉取策略是“IfNotPresent”，在镜像已经存在的情况下，kubelet将不在去拉取镜像。 如果总是想要拉取镜像，必须设置拉取策略为“Always”或者设置镜像标签为“:latest”。

如果没有指定镜像的标签，它会被假定为“:latest”,同时拉取策略为“Always”。

注意应避免使用“:latest”标签，参见 Best Practices for Configuration 获取更多信息。

使用私有仓库

从私有仓库读取镜像时可能需要密钥。 凭证可以用以下方式提供:

使用 Google Container Registry

Kuberetes运行在Google Compute Engine (GCE)时原生支持Google ContainerRegistry (GCR)。如果kubernetes集群运行在GCE 或者Google Kubernetes Engine 上，使用镜像全名(e.g. gcr.io/my_project/image:tag)即可。

集群中的所有pod都会有读取这个仓库中镜像的权限。

Kubelet将使用实例的Google service account向GCR认证。实例的service account拥有 https://www.googleapis.com/auth/devstorage.read_only，所以它可以从项目的GCR拉取，但不能推送。

使用 AWS EC2 Container Registry

当Node是AWS EC2实例时，Kubernetes原生支持AWS EC2 ContainerRegistry。

在pod定义中，使用镜像全名即可 (例如 ACCOUNT.dkr.ecr.REGION.amazonaws.com/imagename:tag)

集群中可以创建pod的用户都可以使用ECR中的任意镜像运行pod。

Kubelet会获取并且定期刷新ECR的凭证。它需要以下权限

要求：

诊断

使用 Azure Container Registry (ACR)

当使用Azure Container Registry时，可以使用admin user或者service principal认证。 任何一种情况，认证都通过标准的Docker authentication完成。本指南假设使用azure-cli 命令行工具。

首先，需要创建仓库并获取凭证，完整的文档请参考 Azure container registry documentation。

创建好容器仓库后，可以使用以下凭证登录：

填写以上变量后，就可以 configure a Kubernetes Secret and use it to deploy a Pod。

配置Nodes对私有仓库认证

注意： 如果在Google Kubernetes Engine 上运行集群，每个节点上都会有.dockercfg文件，它包含对Google Container Registry的凭证。 不需要使用以下方法。

注意： 如果在AWS EC2上运行集群且准备使用EC2 Container Registry (ECR)，每个node上的kubelet会管理和更新ECR的登录凭证。不需要使用以下方法。

注意： 该方法适用于能够对节点进行配置的情况。该方法在GCE及在其它能自动配置节点的云平台上并不适合。

Docker将私有仓库的密钥存放在$HOME/.dockercfg或$HOME/.docker/config.json文件中。Kubelet上，docker会使用root用户$HOME路径下的密钥。

推荐如下步骤来为node配置私有仓库。以下示例在PC或笔记本电脑中操作

1.对于想要使用的每一种凭证，运行 docker login [server]，它会更新$HOME/.docker/config.json。 1.使用编辑器查看$HOME/.docker/config.json，保证文件中包含了想要使用的凭证 1.获取node列表，例如 - 如果使用node名称，nodes=$(kubectl get nodes -o jsonpath='{range.items[*].metadata}{.name} {end}') - 如果使用node IP ，nodes=$(kubectl get nodes -o jsonpath='{range .items[*].status.addresses[?(@.type=="ExternalIP")]}{.address} {end}') 1.将本地的.docker/config.json拷贝到每个节点root用户目录下 - 例如： for n in $nodes; do scp ~/.docker/config.json root@$n:/root/.docker/config.json; done

创建使用私有仓库的pod来验证，例如：

$ cat <<EOF > /tmp/private-image-test-1.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: private-image-test-1
spec:
  containers:
    - name: uses-private-image
      image: $PRIVATE_IMAGE_NAME
      imagePullPolicy: Always
      command: [ "echo", "SUCCESS" ]
EOF
$ kubectl create -f /tmp/private-image-test-1.yaml
pod "private-image-test-1" created
$

如果一切正常，一段时间后，可以看到:

$ kubectl logs private-image-test-1
SUCCESS

如果失败，则可以看到：

$ kubectl describe pods/private-image-test-1 | grep "Failed"
  Fri, 26 Jun 2015 15:36:13 -0700    Fri, 26 Jun 2015 15:39:13 -0700    19    {kubelet node-i2hq}    spec.containers{uses-private-image}    failed        Failed to pull image "user/privaterepo:v1": Error: image user/privaterepo:v1 not found

必须保证集群中所有的节点都有相同的.docker/config.json文件。否则,pod会在一些节点上正常运行而在另一些节点上无法启动 例如，如果使用node自动弹缩，那么每个实例模板都需要包含.docker/config.json，或者挂载一个包含这个文件的驱动器。

在.docker/config.json中配置了私有仓库密钥后，所有pod都会能读取私有仓库中的镜像。

该方法已在6月26日的docker私有仓库和kubernetes v0.19.3上测试通过，其他私有仓库，如quay.io应该也可以运行，但未测试过。

提前拉取镜像

注意： 如果在Google Kubernetes Engine 上运行集群，每个节点上都会有.dockercfg文件，它包含对Google Container Registry的凭证。 不需要使用以下方法。

注意： 该方法适用于能够对节点进行配置的情况。该方法在GCE及在其它能自动配置节点的云平台上并不适合。

默认情况下，kubelet会尝试从指定的仓库拉取每一个镜像 但是，如果容器属性imagePullPolicy设置为IfNotPresent或者Never， 则会使用本地镜像（优先、唯一、分别）。

如果依赖提前拉取镜像代替仓库认证， 必须保证集群所有的节点提前拉取的镜像是相同的。

可以用于提前载入指定的镜像以提高速度，或者作为私有仓库认证的一种替代方案

所有的pod都可以使用node上缓存的镜像

在pod上指定ImagePullSecrets

注意: Google Kubernetes Engine,GCE及其他自动创建node的云平台上，推荐使用本方法。

Kubernetes支持在pod中指定仓库密钥。

使用Docker Config创建Secret

运行以下命令，将大写字母代替为合适的值

$ kubectl create secret docker-registry myregistrykey --docker-server=DOCKER_REGISTRY_SERVER --docker-username=DOCKER_USER --docker-password=DOCKER_PASSWORD --docker-email=DOCKER_EMAIL
secret "myregistrykey" created.

如果需要接入多个仓库，可以为每个仓库创建一个secret。 当为pod拉取镜像时，kubelet会将imagePullSecrets合入一个独立虚拟的.docker/config.json。

Pod只能引用和它相同namespace的ImagePullSecrets， 所以需要为每一个namespace做配置

通过kubectl创建secret

由于某种原因在一个.docker/config.json中需要多个项或者需要非上述命令给出的secret，可以create a secret using json or yaml。

请保证：

示例：

apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  name: myregistrykey
  namespace: awesomeapps
data:
  .dockerconfigjson: UmVhbGx5IHJlYWxseSByZWVlZWVlZWVlZWFhYWFhYWFhYWFhYWFhYWFhYWFhYWFhYWFhYWxsbGxsbGxsbGxsbGxsbGxsbGxsbGxsbGxsbGxsbGx5eXl5eXl5eXl5eXl5eXl5eXl5eSBsbGxsbGxsbGxsbGxsbG9vb29vb29vb29vb29vb29vb29vb29vb29vb25ubm5ubm5ubm5ubm5ubm5ubm5ubm5ubmdnZ2dnZ2dnZ2dnZ2dnZ2dnZ2cgYXV0aCBrZXlzCg==
type: kubernetes.io/dockerconfigjson

如果收到错误消息error: no objects passed to create，可能是 base64 编码后的字符串非法。 如果收到错误消息类似Secret "myregistrykey" is invalid: data[.dockerconfigjson]: invalid value ..., 说明数据已经解码成功，但是不满足.docker/config.json文件的语法。

在pod中引用imagePullSecrets

现在，在创建pod时，可以在pod定义中增加imagePullSecrets小节来引用secret

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: foo
  namespace: awesomeapps
spec:
  containers:
    - name: foo
      image: janedoe/awesomeapp:v1
  imagePullSecrets:
    - name: myregistrykey

对每一个使用私有仓库的pod，都需要做以上操作。

也可以在serviceAccount 资源中设置imagePullSecrets自动设置imagePullSecrets

imagePullSecrets可以和每个node上的.docker/config.json一起使用，他们将共同生效。本方法在Google Kubernetes Engine 也能正常工作。

使用场景

配置私有仓库有多种方案，以下是一些常用场景和建议的解决方案。

  1. 集群运行非专有（例如 开源镜像）镜像。镜像不需要隐藏。
    • 使用Docker hub上的公有镜像
    • 无需配置
    • 在GCE/GKE上会自动使用高稳定性和高速的Docker hub的本地mirror
  2. 集群运行一些专有镜像，这些镜像对外部公司需要隐藏，对集群用户可见
    • 使用自主的私有Docker registry.
      • 可以放置在Docker Hub,或者其他地方。
      • 按照上面的描述，在每个节点手动配置.docker/config.json
    • 或者，在防火墙内运行一个内置的私有仓库，并开放读取权限
      • 不需要配置Kubenretes
    • 或者，在GCE/GKE上时，使用项目的Google Container Registry
      • 使用集群自动伸缩比手动配置node工作的更好
    • 或者，在更改集群node配置不方便时，使用imagePullSecrets
  3. 使用专有镜像的集群，有更严格的访问控制
  4. 多租户集群下，每个租户需要自己的私有仓库
    • 保证AlwaysPullImages admission controller开启。否则，所有租户的所有的pod都可以使用镜像
    • 私有仓库开启认证
    • 为每个租户获取仓库凭证，放置在secret中，并发布到每个租户的namespace下
    • 租户将secret增加到每个namespace下的imagePullSecrets中

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