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Kubernetes 命名空间

Kubernetes 命名空间（Namespace）是 Kubernetes 中用于组织和隔离资源的核心概念之一。它允许你在同一个 Kubernetes 集群中创建多个虚拟集群，每个命名空间内的资源名称可以重复，但跨命名空间的资源名称必须唯一。命名空间是 Kubernetes 中实现多租户、环境隔离和资源管理的重要工具。

什么是命名空间？​

命名空间是 Kubernetes 中用于将集群资源划分为多个逻辑组的一种机制。它可以帮助你在同一个集群中运行多个应用程序或团队，而不会相互干扰。每个命名空间都有自己的资源配额、权限控制和网络策略。

备注

命名空间并不是物理隔离，而是逻辑隔离。所有命名空间共享同一个 Kubernetes 集群的物理资源。

为什么需要命名空间？​

  1. 资源隔离：不同团队或项目可以使用不同的命名空间，避免资源冲突。
  2. 权限控制：通过命名空间可以实现细粒度的权限管理，确保只有授权的用户或服务可以访问特定资源。
  3. 环境管理：可以将开发、测试和生产环境分别放在不同的命名空间中，便于管理和维护。
  4. 资源配额：可以为每个命名空间设置资源配额，限制其使用的 CPU、内存等资源。

默认命名空间​

Kubernetes 安装后会默认创建以下几个命名空间：

  • default：如果没有指定命名空间，资源将默认创建在 default 命名空间中。
  • kube-system：用于存放 Kubernetes 系统组件，如 kube-proxy、kube-dns 等。
  • kube-public：存放公共资源，通常用于集群级别的配置。
  • kube-node-lease：用于节点租约（Node Lease）对象，帮助 Kubernetes 管理节点状态。

创建和管理命名空间​

创建命名空间​

你可以通过 YAML 文件或命令行创建命名空间。

使用 YAML 文件​

创建一个名为 my-namespace 的命名空间：

yaml
apiVersion: v1
kind: Namespace
metadata:
  name: my-namespace

保存为 my-namespace.yaml 并运行以下命令：

bash
kubectl apply -f my-namespace.yaml

使用命令行​

你也可以直接使用 kubectl 命令创建命名空间：

bash
kubectl create namespace my-namespace

查看命名空间​

列出所有命名空间：

bash
kubectl get namespaces

输出示例：

NAME              STATUS   AGE
default           Active   10d
kube-system       Active   10d
kube-public       Active   10d
kube-node-lease   Active   10d
my-namespace      Active   1m

删除命名空间​

删除命名空间及其所有资源：

bash
kubectl delete namespace my-namespace
警告

删除命名空间会删除该命名空间内的所有资源，请谨慎操作！

在命名空间中创建资源​

在创建资源时，可以通过 namespace 字段指定资源所属的命名空间。例如，创建一个 Pod 并指定命名空间：

yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: my-pod
  namespace: my-namespace
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx

运行以下命令创建 Pod：

bash
kubectl apply -f my-pod.yaml

命名空间的实际应用场景​

场景 1：多团队协作​

假设你有一个 Kubernetes 集群，多个团队（如开发团队、测试团队、运维团队）共享该集群。为了避免资源冲突，可以为每个团队创建一个独立的命名空间：

  • dev：开发团队使用的命名空间。
  • test：测试团队使用的命名空间。
  • prod：运维团队使用的命名空间。

场景 2：多环境管理​

你可以为不同的环境（如开发、测试、生产）创建不同的命名空间：

  • development：开发环境。
  • staging：测试环境。
  • production：生产环境。

场景 3：资源配额管理​

你可以为每个命名空间设置资源配额，限制其使用的 CPU、内存等资源。例如，为 development 命名空间设置资源配额：

yaml
apiVersion: v1
kind: ResourceQuota
metadata:
  name: dev-quota
  namespace: development
spec:
  hard:
    requests.cpu: "2"
    requests.memory: "4Gi"
    limits.cpu: "4"
    limits.memory: "8Gi"

总结​

Kubernetes 命名空间是管理集群资源的重要工具，它通过逻辑隔离帮助你在同一个集群中运行多个应用程序或团队。命名空间不仅提供了资源隔离和权限控制，还支持资源配额管理，是 Kubernetes 多租户架构的核心组成部分。

附加资源​

练习​

  1. 创建一个名为 exercise-namespace 的命名空间。
  2. 在该命名空间中创建一个名为 exercise-pod 的 Pod，使用 nginx 镜像。
  3. 为 exercise-namespace 设置资源配额，限制其 CPU 和内存使用。

通过以上练习，你将更好地理解 Kubernetes 命名空间的使用方法。