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一文带你弄懂Kubernetes应用配置管理

2024-12-01 15:06

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不论什么样的应用，基本都有配置文件，在企业中，大部分会用到配置中心，比如apollo、nacos等，也有一些公司直接使用Kubernetes自带的配置管理，主要有：

Secret
ConfigMap

Secret

如果把配置信息保存在Secret中，其会被加密存放到Etcd中，Pod可以通过以下两种种方式使用它：

通过环境变量的方式
通过挂载的方式
指定拉取镜像的Secret

一般情况下，通过Secret保存的配置信息都是敏感信息，比如数据库的账号密码、认证服务的账号密码等，且Secret不宜过大，因为如果使用大的Secret，则将大量占用API Server和kubelet的内存。

创建Secret

创建Secret的方式主要有两种：

使用YAML文件创建
使用kubectl命令创建

使用YAML文件创建

使用YAML文件创建，就要熟悉Secret的配置详情，可以通过kubectl explain secret去查看。其主要字段有apiVersion，data，kind，metadata，type。

比如创建一个简单的Secret如下：

apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  name: my-secret-volume
type: Opaque
data:
  user: cm9vdA==
  password: UEBzc1cwcmQ=

其中apiVersion、kind和metadata是常用字段，这里就不赘述了。type表示secret的类型，主要有以下几种：

Qpaque：可以定义任意数据。
kubernetes.io/service-account-token：配置ServiceAccount Token。
kubernetes.io/dockercfg：配置docker认证文件。
kubernetes.io/dockerconfigjson：配置docker认证文件。
kubernetes.io/basic-auth：配置基础认证。
kubernetes.io/ssh-auth：配置ssh认证。
kubernetes.io/tls：配置TLS证书。
bootstrap.kubernetes.io/token：配置bootstrap token。

如果在创建Secret的时候没有指定类型，默认使用Qpaque类型。另外data的数据的值是需要base64转码。

使用kubectl命令创建

在使用kubectl创建的时候，如果不熟悉子命令信息，可以通过kubectl explain secret查看。

我们使用以下命令创建一个Secret：

$ kubectl create secret generic secret-auth-test --from-literal=username=joker --from-literal=password=123

创建完成后，可以看到username和password的值被自动加密了，如下：

$ kubectl get secrets secret-auth-test -oyaml
apiVersion: v1
data:
  password: MTIz
  username: am9rZXI=
kind: Secret
metadata:
  creationTimestamp: "2022-07-25T07:44:18Z"
  name: secret-auth-test
  namespace: default
  resourceVersion: "652834"
  uid: ff1b756a-6b38-4b68-a47c-c51988729b68
type: Opaque

除了直接在命令行输入数据，还可以从文件创建，如下：

$ echo -n 'admin' > ./username.txt
$ echo -n '1f2d1e2e67df' > ./password.txt

然后通过--from-file引入文件，如下：

$ kubectl create secret generic db-user-pass \
  --from-file=./username.txt \
  --from-file=./password.txt

创建后的secret值都是加密的，如果要获取明文信息，通过以下命令即可：

$ kubectl get secret db-user-pass -o jsonpath='{.data.password}' | base64 --decode

默认情况下，secret是使用base64加密的，所以解密可以直接使用base64解密。

使用Secret

Secret只是一个静态资源，最终，我们是想使用它，在实际中，主要通过以下方式使用：

通过环境变量的方式。
通过挂载的方式。
指定拉取镜像的Secret。

我们在上面创建了secret-auth-test的Secret，下面分别使用以上三种方式进行使用。

通过环境变量使用Secret

在Pod的对象中，有spec.containers.env.valueFrom.secretKeyRef字段，该字段可以用来引用Secret字段，如下：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: secret-env-pod
spec:
  containers:
  - name: mycontainer
    image: redis
    env:
      - name: SECRET_USERNAME
        valueFrom:
          secretKeyRef:
            name: secret-auth-test
            key: username
      - name: SECRET_PASSWORD
        valueFrom:
          secretKeyRef:
            name: secret-auth-test
            key: password

这样就会把Secret里的信息注入到容器环境变量里，应用可以直接通过读取环境变量来使用。

通过挂载的方式使用Secret

可以使用挂载的方式，将Secret以文件的形式挂载到容器中，如下：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: mypod
spec:
  containers:
  - name: mypod
    image: redis
    volumeMounts:
    - name: foo
      mountPath: "/etc/foo"
      readOnly: true
  volumes:
  - name: foo
    secret:
      secretName: secret-auth-test

这样就会把数据挂载到/etc/foo这个目录里，如下：

$ kubectl exec -it mypod -- /bin/sh
# ls -l /etc/foo           
total 0
lrwxrwxrwx 1 root root 15 Jul 25 08:30 password -> ..data/password
lrwxrwxrwx 1 root root 15 Jul 25 08:30 username -> ..data/username

如果Secret里有多个键值，还可以只挂载某一个数据，如下：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: mypod
spec:
  containers:
  - name: mypod
    image: redis
    volumeMounts:
    - name: foo
      mountPath: "/etc/foo"
      readOnly: true
  volumes:
  - name: foo
    secret:
      secretName: secret-auth-test
      items:
      - key: username
        path: my-group/my-username

上面指定volumes.secret.items.path用来指定username的子目录，如下：

$ kubectl exec -it mypod-password -- /bin/bash               
root@mypod-password:/data# cat /etc/foo/my-group/my-username 
joker

除此之外，还可以指定权限，如下：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: mypod
spec:
  containers:
  - name: mypod
    image: redis
    volumeMounts:
    - name: foo
      mountPath: "/etc/foo"
  volumes:
  - name: foo
    secret:
      secretName: secret-auth-test
      defaultMode: 0400

然后可以看到被挂载的Secret的权限如下：

$ kubectl exec -it mypod-permision -- /bin/bash
root@mypod-permision:/etc/foo# ls -l
total 0
lrwxrwxrwx 1 root root 15 Jul 25 08:38 password -> ..data/password
lrwxrwxrwx 1 root root 15 Jul 25 08:38 username -> ..data/username
root@mypod-permision:/etc/foo# ls ..data/password -l 
-r-------- 1 root root 3 Jul 25 08:38 ..data/password

注意：我们进/etc/foo目录直接使用ls -l查看到的权限是777，但是仔细的人可以发现其实质是一个链接文件，我们真正要看的权限是被链接的文件，也就是上面的..data/password。

在拉取镜像的时候使用Secret

我们在前面列举了很多YAML文件，都没有配置imagePullSecret，主要是那些镜像都是Dockerhub官方的镜像，对外是公开的。

然而，在实际的生产中，不会将自己公司的镜像对外公开，这非常的不安全。如果镜像仓库加密了，在下载镜像的时候要docker login，在Kubernetes中，也免不了该操作。

为此，Kubernetes提供了imagePullSecret字段，该字段用来指定拉取镜像的Secret，这个Secret会保存镜像仓库的认证信息。

（1）首先创建镜像认证信息的Secret。

kubectl create secret \
        docker-registry pull-registry-secret \
        --docker-server=registry.test.cn \
        --docker-username=ops \
        --docker-password=ops123123 \

（2）在Pod中使用。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: mypod
spec:
  imagePullSecrets:
  - name: pull-registry-secret
  containers:
  - name: mypod
    image: redis
    volumeMounts:
    - name: foo
      mountPath: "/etc/foo"
  volumes:
  - name: foo
    secret:
      secretName: secret-auth-test
      defaultMode: 0400

这样就可以拉取私有仓库里的镜像了。

总结

综上，我们可以通过Secret保管其他系统的敏感信息（比如数据库的用户名和密码），并以Mount的方式将Secret挂载到Container中，然后通过访问目录中文件的方式获取该敏感信息。当Pod被API Server创建时，API Server不会校验该Pod引用的Secret是否存在。一旦这个Pod被调度，则kubelet将试着获取Secret的值。如果Secret不存在或暂时无法连接到API Server，则kubelet按一定的时间间隔定期重试获取该Secret，并发送一个Event来解释Pod没有启动的原因。一旦Secret被Pod获取，则kubelet将创建并挂载包含Secret的Volume。只有所有Volume都挂载成功，Pod中的Container才会被启动。在kubelet启动Pod中的Container后，Container中和Secret相关的Volume将不会被改变，即使Secret本身被修改。为了使用更新后的Secret，必须删除旧Pod，并重新创建一个新Pod。

ConfigMap

ConfigMap和Serect类似，不同之处在于ConfigMap保存的数据信息是不需要加密的，比如一些应用的配置信息，其他的用法和Secret一样。

创建ConfigMap

同样，我们可以使用两种方式来创建ConfigMap:

通过命令行方式，也就是kubectl create configmap。
通过YAML文件方式；

通过命令创建ConfigMap

如果不熟悉ConfigMap对象的字段，可以通过kubectl explain configmap来查看，如果想查看创建configmap的示例，可以通过kubectl create configmap -h查看，如下：

Examples:
  # Create a new config map named my-config based on folder bar
  kubectl create configmap my-config --from-file=path/to/bar 
  # Create a new config map named my-config with specified keys instead of file basenames on disk
  kubectl create configmap my-config --from-file=key1=/path/to/bar/file1.txt --from-file=key2=/path/to/bar/file2.txt  
  # Create a new config map named my-config with key1=config1 and key2=config2
  kubectl create configmap my-config --from-literal=key1=config1 --from-literal=key2=config2
  # Create a new config map named my-config from the key=value pairs in the file
  kubectl create configmap my-config --from-file=path/to/bar
  # Create a new config map named my-config from an env file
  kubectl create configmap my-config --from-env-file=path/to/foo.env --from-env-file=path/to/bar.env

从上面可以看出，创建ConfigMap可以从给定一个目录来创建。例如，我们定义了如下一些配置文件：

$ mkdir configmap-demo
$ cd configmap-demo
$ ll
total 8
-rw-r--r-- 1 root root 25 Sep  6 17:07 mysqld.conf
-rw-r--r-- 1 root root 25 Sep  6 17:07 redis.conf
$ cat mysqld.conf 
host=127.0.0.1
port=3306
$ cat redis.conf 
host=127.0.0.1
port=6379

然后使用一下命令来进行创建：

$ kubectl create configmap my-configmap --from-file=../configmap-demo/

然后通过一下命令查看创建完的configmap：

$ kubectl get cm
NAME               DATA   AGE
kube-root-ca.crt   1      21d
my-configmap       2      9s
$ kubectl describe cm my-configmap 
Name:         my-configmap
Namespace:    default
Labels:       <none>
Annotations:  <none>
Data
====
mysqld.conf:
----
host=127.0.0.1
port=3306
redis.conf:
----
host=127.0.0.1
port=6379
BinaryData
====
Events:  <none>

我们可以看到两个key对应的是文件的名字，value对应的是文件的内容。如果要看键值的话可以通过如下命令查看：

$ kubectl get configmap my-configmap -o yaml
apiVersion: v1
data:
  mysqld.conf: |
    host=127.0.0.1
    port=3306
  redis.conf: |
    host=127.0.0.1
    port=6379
kind: ConfigMap
metadata:
  creationTimestamp: "2022-07-25T09:20:43Z"
  name: my-configmap
  namespace: default
  resourceVersion: "667706"
  uid: 46cb52e9-0936-4934-9628-ac20efcfd893

当然，我们还可以通过文件来创建一个configmap，比如我们定义一个如下的配置文件：

$ cat nginx.conf 
user  nobody;
worker_processes  1;
error_log  logs/error.log;
error_log  logs/error.log  notice;
error_log  logs/error.log  info;
pid        logs/nginx.pid;
events {
    worker_connections  1024;
}
http {
    include       mime.types;
    default_type  application/octet-stream;
    log_format  main  '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '
                      '$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
                      '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';
    access_log  logs/access.log  main;
    sendfile        on;
    tcp_nopush     on;
    keepalive_timeout  65;
    gzip  on;
    server {
        listen       80;
        server_name  localhost;
        location / {
            root   html;
            index  index.html index.htm;
        }
        error_page   500 502 503 504  /50x.html;
        location = /50x.html {
            root   html;
        }
    }
}

然后通过如下命令创建一个nginx的configmap：

$ kubectl create configmap nginx-configmap --from-file=nginx.conf

查看创建后的信息：

$ kubectl get configmap nginx-configmap -o yaml
apiVersion: v1
data:
  nginx.conf: |
    user  nobody;
    worker_processes  1;
    error_log  logs/error.log;
    error_log  logs/error.log  notice;
    error_log  logs/error.log  info;
    pid        logs/nginx.pid;
    events {
        worker_connections  1024;
    }
    http {
        include       mime.types;
        default_type  application/octet-stream;
        log_format  main  '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '
                          '$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
                          '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';
        access_log  logs/access.log  main;
        sendfile        on;
        tcp_nopush     on;
        keepalive_timeout  65;
        gzip  on;
        server {
            listen       80;
            server_name  localhost;
            location / {
                root   html;
                index  index.html index.htm;
            }
            error_page   500 502 503 504  /50x.html;
            location = /50x.html {
                root   html;
            }
        }
    }
kind: ConfigMap
metadata:
  creationTimestamp: "2022-07-25T09:24:29Z"
  name: nginx-configmap
  namespace: default
  resourceVersion: "668283"
  uid: a025da28-6817-4605-8daf-375b676282c1

注：在一条命令中--from-file可以指定多次。

另外，通过帮助文档我们可以看到我们还可以直接使用字符串进行创建，通过--from-literal参数传递配置信息，同样的，这个参数可以使用多次，格式如下：

$ kubectl create configmap my-cm-daemo --from-literal=db.host=localhost --from-literal=db.port=3306

通过YAML创建ConfigMap

通过YAML文件创建就比较简单，我们可以参考上面输出的yaml信息，比如定义如下一个YAML文件：

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: my-cm-daemon2
  labels:
    app: cm-daemon
data:
  redis.conf: |
    host=127.0.0.1
    port=6379

然后创建即可。

使用ConfigMap

ConfigMap中的配置数据可以通过如下方式进行使用：

设置环境变量值。
在数据卷中创建config文件。

通过环境变量使用ConfigMap

我们直接通过在pod.spec.containers.env.valueFrom.configMapKeyRef中引用ConfigMap即可，如下：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: env-configmap
  labels:
    app: env-configmap-mysql
spec:
  containers:
  - name: test-configmap
    image: busybox
    command:
    - "/bin/sh"
    - "-c"
    - "env"
    env:
      - name: DB_HOST
        valueFrom:
          configMapKeyRef:
            name: my-cm-daemo
            key: db.host
      - name: DB_PORT
        valueFrom:
          configMapKeyRef:
            name: my-cm-daemo
            key: db.port
    envFrom:
      - configMapRef:
          name: my-cm-daemo

创建后，可以通过日志查看环境变量输出，如下：

$ kubectl logs env-configmap  | grep DB
DB_PORT=3306
DB_HOST=localhost

通过数据卷使用ConfigMap

基本原理和Secret一样。

在这里，通过指定pod.spec.volumes.configMap.name来指定ConfigMap，然后挂载到容器里，如下：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: volume-configmap-test
spec:
  containers:
    - name: volume-configmap-test
      image: busybox
      command: [ "/bin/sh", "-c", "cat /etc/config/redis.conf" ]
      volumeMounts:
      - name: config-volume
        mountPath: /etc/config
  volumes:
    - name: config-volume
      configMap:
        name: my-configmap

我们可以通过日志查看ConfigMap是否挂载进去了。

$ kubectl logs volume-configmap-test 
host=127.0.0.1
port=6379

我们也可以在ConfigMap值被映射的数据卷里去控制路径，如下：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: volume-path-configmap
spec:
  containers:
    - name: volume-path-configmap-test
      image: busybox
      command: [ "/bin/sh","-c","cat /etc/config/path/to/msyqld.conf" ]
      volumeMounts:
      - name: config-volume
        mountPath: /etc/config
  volumes:
    - name: config-volume
      configMap:
        name: my-configmap
        items:
        - key: mysqld.conf
          path: path/to/msyqld.conf