kubernetes 03

基础

创建kubernetes集群
部署应用程序
应用程序探索
应用外部可见
应用可扩展
应用更新

https://kubernetes.io/zh/docs/tutorials/kubernetes-basics/deploy-app/deploy-intro/

创建kubernetes集群

Kubernetes 协调一个高可用计算机集群，每个计算机作为独立单元互相连接工作。 Kubernetes 中的抽象允许您将容器化的应用部署到集群，而无需将它们绑定到某个特定的独立计算机。为了使用这种新的部署模型，应用需要以将应用与单个主机分离的方式打包：它们需要被容器化。与过去的那种应用直接以包的方式深度与主机集成的部署模型相比，容器化应用更灵活、更可用。 Kubernetes 以更高效的方式跨集群自动分发和调度应用容器。 Kubernetes 是一个开源平台，并且可应用于生产环境。

一个 Kubernetes 集群包含两种类型的资源:

Master 调度整个集群
Nodes 负责运行应用

Master 负责管理整个集群。 Master 协调集群中的所有活动，例如调度应用、维护应用的所需状态、应用扩容以及推出新的更新。

Node 是一个虚拟机或者物理机，它在 Kubernetes 集群中充当工作机器的角色每个Node都有 Kubelet , 它管理 Node 而且是 Node 与 Master 通信的代理。 Node 还应该具有用于处理容器操作的工具，例如 Docker 或 rkt 。处理生产级流量的 Kubernetes 集群至少应具有三个 Node 。

Master 管理集群，Node 用于托管正在运行的应用。

在 Kubernetes 上部署应用时，您告诉 Master 启动应用容器。 Master 就编排容器在集群的 Node 上运行。 Node 使用 Master 暴露的 Kubernetes API 与 Master 通信。终端用户也可以使用 Kubernetes API 与集群交互。

Kubernetes 既可以部署在物理机上也可以部署在虚拟机上。您可以使用 Minikube 开始部署 Kubernetes 集群。 Minikube 是一种轻量级的 Kubernetes 实现，可在本地计算机上创建 VM 并部署仅包含一个节点的简单集群。 Minikube 可用于 Linux ， macOS 和 Windows 系统。Minikube CLI 提供了用于引导集群工作的多种操作，包括启动、停止、查看状态和删除。在本教程里，您可以使用预装有 Minikube 的在线终端进行体验。

minikube 是 K8S 官方为了开发者能在个人电脑上运行 K8S 而提供的一套工具。实现上是通过 Go 语言编写，通过调用虚拟化管理程序，创建出一个运行在虚拟机内的单节点集群。
minikube 有安装包

教程

$ minikube version
minikube version: v1.18.0
commit: ec61815d60f66a6e4f6353030a40b12362557caa-dirty
$ minikube start
* minikube v1.18.0 on Ubuntu 18.04 (amd64)
* Using the none driver based on existing profile

X The requested memory allocation of 2200MiB does not leave room for system overhead (total system memory: 2460MiB). You may face stability issues.
* Suggestion: Start minikube with less memory allocated: 'minikube start --memory=2200mb'

* Starting control plane node minikube in cluster minikube
* Running on localhost (CPUs=2, Memory=2460MB, Disk=194868MB) ...
* OS release is Ubuntu 18.04.5 LTS
* Preparing Kubernetes v1.20.2 on Docker 19.03.13 ...
  - kubelet.resolv-conf=/run/systemd/resolve/resolv.conf
  - Generating certificates and keys ...
  - Booting up control plane ...
  - Configuring RBAC rules ...
* Configuring local host environment ...
* Verifying Kubernetes components...
  - Using image gcr.io/k8s-minikube/storage-provisioner:v4
* Enabled addons: storage-provisioner, default-storageclass
* Done! kubectl is now configured to use "minikube" cluster and "default" namespace by default

$ kubectl version
Client Version: version.Info{Major:"1", Minor:"20", GitVersion:"v1.20.4", GitCommit:"e87da0bd6e03ec3fea7933c4b5263d151aafd07c", GitTreeState:"clean", BuildDate:"2021-02-18T16:12:00Z", GoVersion:"go1.15.8", Compiler:"gc", Platform:"linux/amd64"}
Server Version: version.Info{Major:"1", Minor:"20", GitVersion:"v1.20.2", GitCommit:"faecb196815e248d3ecfb03c680a4507229c2a56", GitTreeState:"clean", BuildDate:"2021-01-13T13:20:00Z", GoVersion:"go1.15.5", Compiler:"gc", Platform:"linux/amd64"}

$ kubectl cluster-info
Kubernetes control plane is running at https://172.17.0.13:8443
KubeDNS is running at https://172.17.0.13:8443/api/v1/namespaces/kube-system/services/kube-dns:dns/proxy

To further debug and diagnose cluster problems, use 'kubectl cluster-info dump'.

$ kubectl get nodes
NAME       STATUS   ROLES                  AGE   VERSION
minikube   Ready    control-plane,master   38m   v1.20.2

部署应用程序

一旦运行了 Kubernetes 集群，就可以在其上部署容器化应用程序。为此，您需要创建 Kubernetes Deployment 配置。Deployment 指挥 Kubernetes 如何创建和更新应用程序的实例。创建 Deployment 后，Kubernetes master 将应用程序实例调度到集群中的各个节点上。

创建应用程序实例后，Kubernetes Deployment 控制器会持续监视这些实例。如果托管实例的节点关闭或被删除，则 Deployment 控制器会将该实例替换为群集中另一个节点上的实例。这提供了一种自我修复机制来解决机器故障维护问题。

在没有 Kubernetes 这种编排系统之前，安装脚本通常用于启动应用程序，但它们不允许从机器故障中恢复。通过创建应用程序实例并使它们在节点之间运行， Kubernetes Deployments 提供了一种与众不同的应用程序管理方法。

创建 Deployment 时，您需要指定应用程序的容器映像以及要运行的副本数。

$ kubectl version
Client Version: version.Info{Major:"1", Minor:"20", GitVersion:"v1.20.4", GitCommit:"e87da0bd6e03ec3fea7933c4b5263d151aafd07c", GitTreeState:"clean", BuildDate:"2021-02-18T16:12:00Z", GoVersion:"go1.15.8", Compiler:"gc", Platform:"linux/amd64"}
Server Version: version.Info{Major:"1", Minor:"20", GitVersion:"v1.20.2", GitCommit:"faecb196815e248d3ecfb03c680a4507229c2a56", GitTreeState:"clean", BuildDate:"2021-01-13T13:20:00Z", GoVersion:"go1.15.5", Compiler:"gc", Platform:"linux/amd64"}
$ kubectl get nodes
NAME       STATUS   ROLES                  AGE   VERSION
minikube   Ready    control-plane,master   83s   v1.20.2

$ kubectl create deployment kubernetes-bootcamp --image=gcr.io/google-samples/kubernetes-bootcamp:v1
deployment.apps/kubernetes-bootcamp created

$ kubectl get deployments
NAME                  READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
kubernetes-bootcamp   1/1     1            1           33s

$ echo -e "\n\n\n\e[92mStarting Proxy. After starting it will not output a response. Please click the first Terminal Tab\n"; kubectl proxy

Starting Proxy. After starting it will not output a response. Please click the first Terminal Tab

Starting to serve on 127.0.0.1:8001

$ curl http://localhost:8001/version
{
  "major": "1",
  "minor": "20",
  "gitVersion": "v1.20.2",
  "gitCommit": "faecb196815e248d3ecfb03c680a4507229c2a56",
  "gitTreeState": "clean",
  "buildDate": "2021-01-13T13:20:00Z",
  "goVersion": "go1.15.5",
  "compiler": "gc",
  "platform": "linux/amd64"
}
$ curl http://localhost:8001/api/v1/namespaces/default/pods/$POD_NAME/
<a href="/api/v1/namespaces/default/pods/">Moved Permanently</a>.

应用程序探索

在模块 2创建 Deployment 时, Kubernetes 添加了一个 Pod 来托管你的应用实例。Pod 是 Kubernetes 抽象出来的，表示一组一个或多个应用程序容器（如 Docker），以及这些容器的一些共享资源。这些资源包括:

共享存储，当作卷
网络，作为唯一的集群 IP 地址
有关每个容器如何运行的信息，例如容器映像版本或要使用的特定端口。

Pod 为特定于应用程序的“逻辑主机”建模，并且可以包含相对紧耦合的不同应用容器。例如，Pod 可能既包含带有 Node.js 应用的容器，也包含另一个不同的容器，用于提供 Node.js 网络服务器要发布的数据。Pod 中的容器共享 IP 地址和端口，始终位于同一位置并且共同调度，并在同一工作节点上的共享上下文中运行。

Pod是 Kubernetes 平台上的原子单元。当我们在 Kubernetes 上创建 Deployment 时，该 Deployment 会在其中创建包含容器的 Pod （而不是直接创建容器）。每个 Pod 都与调度它的工作节点绑定，并保持在那里直到终止（根据重启策略）或删除。如果工作节点发生故障，则会在群集中的其他可用工作节点上调度相同的 Pod。

Pod 概览

pod

工作节点

一个 pod 总是运行在工作节点。工作节点是 Kubernetes 中的参与计算的机器，可以是虚拟机或物理计算机，具体取决于集群。每个工作节点由主节点管理。工作节点可以有多个 pod ，Kubernetes 主节点会自动处理在群集中的工作节点上调度 pod 。主节点的自动调度考量了每个工作节点上的可用资源。

每个 Kubernetes 工作节点至少运行:

Kubelet，负责 Kubernetes 主节点和工作节点之间通信的过程; 它管理 Pod 和机器上运行的容器。
容器运行时（如 Docker）负责从仓库中提取容器镜像，解压缩容器以及运行应用程序。

如果它们紧耦合并且需要共享磁盘等资源，这些容器应在一个 Pod 中编排。

工作节点概览

nodes

在模块 2,您使用了 Kubectl 命令行界面。您将继续在第3单元中使用它来获取有关已部署的应用程序及其环境的信息。最常见的操作可以使用以下 kubectl 命令完成：

kubectl get - 列出资源
kubectl describe - 显示有关资源的详细信息
kubectl logs - 打印 pod 和其中容器的日志
kubectl exec - 在 pod 中的容器上执行命令

您可以使用这些命令查看应用程序的部署时间，当前状态，运行位置以及配置。

应用外部可见

Kubernetes Service 总览

Kubernetes Pod 是转瞬即逝的。 Pod 实际上拥有生命周期。当一个工作 Node 挂掉后, 在 Node 上运行的 Pod 也会消亡。 ReplicaSet 会自动地通过创建新的 Pod 驱动集群回到目标状态，以保证应用程序正常运行。换一个例子，考虑一个具有3个副本数的用作图像处理的后端程序。这些副本是可替换的; 前端系统不应该关心后端副本，即使 Pod 丢失或重新创建。也就是说，Kubernetes 集群中的每个 Pod (即使是在同一个 Node 上的 Pod )都有一个唯一的 IP 地址，因此需要一种方法自动协调 Pod 之间的变更，以便应用程序保持运行。

Kubernetes 的 Service 是一个抽象层，它定义了一组 Pod 的逻辑集，并为这些 Pod 支持外部流量暴露、负载平衡和服务发现。

Kubernetes 中的服务(Service)是一种抽象概念，它定义了 Pod 的逻辑集和访问 Pod 的协议。Service 使从属 Pod 之间的松耦合成为可能。和其他 Kubernetes 对象一样, Service 用 YAML (更推荐) 或者 JSON 来定义. Service 下的一组 Pod 通常由 LabelSelector (请参阅下面的说明为什么您可能想要一个 spec 中不包含selector的服务)来标记。

尽管每个 Pod 都有一个唯一的 IP 地址，但是如果没有 Service ，这些 IP 不会暴露在集群外部。Service 允许您的应用程序接收流量。Service 也可以用在 ServiceSpec 标记type的方式暴露

ClusterIP (默认) - 在集群的内部 IP 上公开 Service 。这种类型使得 Service 只能从集群内访问。
NodePort - 使用 NAT 在集群中每个选定 Node 的相同端口上公开 Service 。使用<NodeIP>:<NodePort> 从集群外部访问 Service。是 ClusterIP 的超集。
LoadBalancer - 在当前云中创建一个外部负载均衡器(如果支持的话)，并为 Service 分配一个固定的外部IP。是 NodePort 的超集。
ExternalName - 通过返回带有该名称的 CNAME 记录，使用任意名称(由 spec 中的externalName指定)公开 Service。不使用代理。这种类型需要kube-dns的v1.7或更高版本。
更多关于不同 Service 类型的信息可以在使用源 IP 教程。也请参阅连接应用程序和 Service 。

另外，需要注意的是有一些 Service 的用例没有在 spec 中定义selector。一个没有selector创建的 Service 也不会创建相应的端点对象。这允许用户手动将服务映射到特定的端点。没有 selector 的另一种可能是您严格使用type: ExternalName来标记。

services

Service 通过一组 Pod 路由通信。Service 是一种抽象，它允许 Pod 死亡并在 Kubernetes 中复制，而不会影响应用程序。在依赖的 Pod (如应用程序中的前端和后端组件)之间进行发现和路由是由Kubernetes Service 处理的。

Service 匹配一组 Pod 是使用标签(Label)和选择器(Selector), 它们是允许对 Kubernetes 中的对象进行逻辑操作的一种分组原语。标签(Label)是附加在对象上的键/值对，可以以多种方式使用:

指定用于开发，测试和生产的对象
嵌入版本标签
使用 Label 将对象进行分类

labels

标签(Label)可以在创建时或之后附加到对象上。他们可以随时被修改。现在使用 Service 发布我们的应用程序并添加一些 Label 。

$ kubectl get pods
NAME                                  READY   STATUS    RESTARTS   AGE
kubernetes-bootcamp-fb5c67579-w75g5   1/1     Running   0          27s
$ kubectl get services
NAME         TYPE        CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
kubernetes   ClusterIP   10.96.0.1    <none>        443/TCP   67s
$ kubectl expose deployment/kubernetes-bootcamp --type="NodePort" --port 8080
service/kubernetes-bootcamp exposed
$ kubectl get services
NAME                  TYPE        CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)          AGE
kubernetes            ClusterIP   10.96.0.1        <none>        443/TCP          2m7s
kubernetes-bootcamp   NodePort    10.106.147.118   <none>        8080:31231/TCP   23s
$ kubectl describe services/kubernetes-bootcamp
Name:                     kubernetes-bootcamp
Namespace:                default
Labels:                   app=kubernetes-bootcamp
Annotations:              <none>
Selector:                 app=kubernetes-bootcamp
Type:                     NodePort
IP Families:              <none>
IP:                       10.106.147.118
IPs:                      10.106.147.118
Port:                     <unset>  8080/TCP
TargetPort:               8080/TCP
NodePort:                 <unset>  31231/TCP
Endpoints:                172.18.0.2:8080
Session Affinity:         None
External Traffic Policy:  Cluster
Events:                   <none>
$ export NODE_PORT=$(kubectl get services/kubernetes-bootcamp -o go-template='{{(index .spec.ports 0).nodePort}}')
$ echo NODE_PORT=$NODE_PORT
NODE_PORT=31231
$ curl $(minikube ip):$NODE_PORT
Hello Kubernetes bootcamp! | Running on: kubernetes-bootcamp-fb5c67579-w75g5 | v=1

# label 
$ kubectl describe deployment
Name:                   kubernetes-bootcamp
Namespace:              default
CreationTimestamp:      Wed, 29 Dec 2021 01:07:40 +0000
Labels:                 app=kubernetes-bootcamp
Annotations:            deployment.kubernetes.io/revision: 1
Selector:               app=kubernetes-bootcamp
Replicas:               1 desired | 1 updated | 1 total | 1 available | 0 unavailable
StrategyType:           RollingUpdate
MinReadySeconds:        0
RollingUpdateStrategy:  25% max unavailable, 25% max surge
Pod Template:
  Labels:  app=kubernetes-bootcamp
  Containers:
   kubernetes-bootcamp:
    Image:        gcr.io/google-samples/kubernetes-bootcamp:v1
    Port:         8080/TCP
    Host Port:    0/TCP
    Environment:  <none>
    Mounts:       <none>
  Volumes:        <none>
Conditions:
  Type           Status  Reason
  ----           ------  ------
  Available      True    MinimumReplicasAvailable
  Progressing    True    NewReplicaSetAvailable
OldReplicaSets:  <none>
NewReplicaSet:   kubernetes-bootcamp-fb5c67579 (1/1 replicas created)
Events:
  Type    Reason             Age    From                   Message
  ----    ------             ----   ----                   -------
  Normal  ScalingReplicaSet  4m18s  deployment-controller  Scaled up replica set kubernetes-bootcamp-fb5c67579 to 1

$ kubectl get pods -l app=kubernetes-bootcamp
NAME                                  READY   STATUS    RESTARTS   AGE
kubernetes-bootcamp-fb5c67579-w75g5   1/1     Running   0          4m58s
$ kubectl get services -l app=kubernetes-bootcamp
NAME                  TYPE       CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)          AGE
kubernetes-bootcamp   NodePort   10.106.147.118   <none>        8080:31231/TCP   3m58s
$ export POD_NAME=$(kubectl get pods -o go-template --template '{{range .items}}{{.metadata.name}}{{"\n"}}{{end}}')
$ echo Name of the Pod: $POD_NAME
Name of the Pod: kubernetes-bootcamp-fb5c67579-w75g5
$ kubectl label pods $POD_NAME version=v1
pod/kubernetes-bootcamp-fb5c67579-w75g5 labeled
$ kubectl describe pods $POD_NAME
Name:         kubernetes-bootcamp-fb5c67579-w75g5
Namespace:    default
Priority:     0
Node:         minikube/172.17.0.11
Start Time:   Wed, 29 Dec 2021 01:07:55 +0000
Labels:       app=kubernetes-bootcamp
              pod-template-hash=fb5c67579
              version=v1
Annotations:  <none>
Status:       Running
IP:           172.18.0.2
IPs:
  IP:           172.18.0.2
Controlled By:  ReplicaSet/kubernetes-bootcamp-fb5c67579
Containers:
  kubernetes-bootcamp:
    Container ID:   docker://793802eaab4adb92517b4045838273e62a9c879d63beeab381e1ccc170df9bad
    Image:          gcr.io/google-samples/kubernetes-bootcamp:v1
    Image ID:       docker-pullable://jocatalin/kubernetes-bootcamp@sha256:0d6b8ee63bb57c5f5b6156f446b3bc3b3c143d233037f3a2f00e279c8fcc64af
    Port:           8080/TCP
    Host Port:      0/TCP
    State:          Running
      Started:      Wed, 29 Dec 2021 01:07:56 +0000
    Ready:          True
    Restart Count:  0
    Environment:    <none>
    Mounts:
      /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount from default-token-mn5p8 (ro)
Conditions:
  Type              Status
  Initialized       True 
  Ready             True 
  ContainersReady   True 
  PodScheduled      True 
Volumes:
  default-token-mn5p8:
    Type:        Secret (a volume populated by a Secret)
    SecretName:  default-token-mn5p8
    Optional:    false
QoS Class:       BestEffort
Node-Selectors:  <none>
Tolerations:     node.kubernetes.io/not-ready:NoExecute op=Exists for 300s
                 node.kubernetes.io/unreachable:NoExecute op=Exists for 300s
Events:
  Type     Reason            Age    From               Message
  ----     ------            ----   ----               -------
  Warning  FailedScheduling  6m34s  default-scheduler  0/1 nodes are available: 1 node(s) had taint {node.kubernetes.io/not-ready: }, that the pod didn't tolerate.
  Normal   Scheduled         6m34s  default-scheduler  Successfully assigned default/kubernetes-bootcamp-fb5c67579-w75g5 to minikube
  Normal   Pulled            6m33s  kubelet            Container image "gcr.io/google-samples/kubernetes-bootcamp:v1" already present on machine
  Normal   Created           6m33s  kubelet            Created container kubernetes-bootcamp
  Normal   Started           6m33s  kubelet            Started container kubernetes-bootcamp

$ kubectl get pods -l version=v1
NAME                                  READY   STATUS    RESTARTS   AGE
kubernetes-bootcamp-fb5c67579-w75g5   1/1     Running   0          7m8s
$ 

# delete a service
$ kubectl delete service -l app=kubernetes-bootcamp
service "kubernetes-bootcamp" deleted
$ kubectl get services
NAME         TYPE        CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
kubernetes   ClusterIP   10.96.0.1    <none>        443/TCP   8m52s
$ curl $(minikube ip):$NODE_PORT
curl: (7) Failed to connect to 172.17.0.11 port 31231: Connection refused
$ kubectl exec -ti $POD_NAME -- curl localhost:8080
Hello Kubernetes bootcamp! | Running on: kubernetes-bootcamp-fb5c67579-w75g5 | v=1
$

kubernetes 03

kubernetes 03

基础

创建kubernetes集群

部署应用程序

应用程序探索

应用外部可见

应用可扩展

应用更新

Written by:

hanghai tian