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摘要
我的Mall电商实战项目一直使用的是Docker容器化部署，有很多朋友建议搞个Kubernetes部署。最近正好在学习Kubernetes，准备更新一波！今天我们先来学习下Kubernetes的核心概念和基本使用，希望对大家有所帮助！
Kubernetes简介
Kubernetes（简称K8S，K和S之间有8个字母）是用于自动部署，扩展和管理容器化应用程序的开源系统。它将组成应用程序的容器组合成逻辑单元，以便于管理和服务发现。Kubernetes 源自Google 15 年生产环境的运维经验，同时凝聚了社区的最佳创意和实践。
Kubernetes具有如下特性：
- 服务发现与负载均衡：无需修改你的应用程序即可使用陌生的服务发现机制。
- 存储编排：自动挂载所选存储系统，包括本地存储。
- Secret和配置管理：部署更新Secrets和应用程序的配置时不必重新构建容器镜像，且不必将软件堆栈配置中的秘密信息暴露出来。
- 批量执行：除了服务之外，Kubernetes还可以管理你的批处理和CI工作负载，在期望时替换掉失效的容器。
- 水平扩缩：使用一个简单的命令、一个UI或基于CPU使用情况自动对应用程序进行扩缩。
- 自动化上线和回滚：Kubernetes会分步骤地将针对应用或其配置的更改上线，同时监视应用程序运行状况以确保你不会同时终止所有实例。
- 自动装箱：根据资源需求和其他约束自动放置容器，同时避免影响可用性。
- 自我修复：重新启动失败的容器，在节点死亡时替换并重新调度容器，杀死不响应用户定义的健康检查的容器。
Minikube简介
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。
Kubernetes核心概念
由于Kubernetes有很多核心概念，学习它们对理解Kubernetes的使用很有帮助，所以我们先来学习下这些核心概念。
Node
Kubernetes集群是指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。
一个Kubernetes集群包含两种类型的资源：
- Master：负责管理整个集群。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：用于托管正在运行的应用。可以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还具有用于处理容器操作的工具，例如Docker或rkt。
Deployment
Deployment负责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。如果托管实例的节点关闭或被删除，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。
可以使用Kubernetes命令行界面Kubectl创建和管理Deployment。Kubectl使用Kubernetes API与集群进行交互。
Pod
Pod相当于逻辑主机的概念，负责托管应用实例。包括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（共享存储、网络、运行信息等）。
Service
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。
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不会暴露在群集外部。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，type类型如下：
- 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。
Docker安装
由于Kubernetes运行需要依赖
容器运行时（负责运行容器的软件），现比较通用的容器运行时有Docker、containerd和CRI-O。这里选择Docker，先在Linux服务器上安装好Docker环境。
- 安装
yum-utils：
1 | bash复制代码yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2 |
- 为yum源添加docker仓库位置：
1 | bash复制代码yum-config-manager --add-repo https://download.docker.com/linux/centos/docker-ce.repo |
- 安装Docker：
1 | bash复制代码yum install docker-ce |
- 启动Docker：
1 | bash复制代码systemctl start docker |
Minikube安装
- 首先我们需要下载Minikube的二进制安装包并安装：
1 | bash复制代码curl -LO https://storage.googleapis.com/minikube/releases/latest/minikube-linux-amd64 |
- 然后使用如下命令启动Minikube：
1 | bash复制代码minikube start |
- 如果你使用的是
root用户的话会无法启动并提示如下信息，那是因为Minikube不允许使用root权限启动，需要创建一个非root账号再启动；
1 | bash复制代码* minikube v1.16.0 on Centos 7.6.1810 |
- 这里创建了一个属于
docker用户组的macro用户，并切换到该用户；
1 | bash复制代码# 创建用户 |
- 再次使用
minikube start命令启动Minikube，启动成功后会显示如下信息：
1 | bash复制代码* To pull new external images, you may need to configure a proxy: https://minikube.sigs.k8s.io/docs/reference/networking/proxy/ |
Kubernetes的使用
创建集群
通过Minikube我们可以创建一个单节点的K8S集群，集群管理Master和负责运行应用的Node都部署在此节点上。
- 查看Minikube的版本号：
1 | bash复制代码minikube version |
1 | bash复制代码minikube version: v1.16.0 |
- 查看kubectl的版本号，第一次使用会直接安装kubectl：
1 | bash复制代码minikube kubectl version |
1 | bash复制代码Client Version: version.Info{Major:"1", Minor:"20", GitVersion:"v1.20.0", GitCommit:"af46c47ce925f4c4ad5cc8d1fca46c7b77d13b38", GitTreeState:"clean", BuildDate:"2020-12-08T17:59:43Z", GoVersion:"go1.15.5", Compiler:"gc", Platform:"linux/amd64"} |
- 如果你想直接使用kubectl命令的话，可以将其复制到
/bin目录下去：
1 | bash复制代码# 查找kubectl命令的位置 |
- 查看集群详细信息：
1 | bash复制代码kubectl cluster-info |
1 | bash复制代码Kubernetes control plane is running at https://192.168.49.2:8443 |
- 查看集群中的所有Node，可以发现Minikube创建了一个单节点的简单集群：
1 | bash复制代码kubectl get nodes |
1 | bash复制代码NAME STATUS ROLES AGE VERSION |
部署应用
一旦运行了K8S集群，就可以在其上部署容器化应用程序。通过创建Deployment对象，可以指挥K8S如何创建和更新应用程序的实例。
- 指定好应用镜像并创建一个Deployment，这里创建一个Nginx应用：
1 | bash复制代码kubectl create deployment kubernetes-nginx --image=nginx:1.10 |
- 创建一个Deployment时K8S会产生如下操作：
+ 选择一个合适的Node来部署这个应用；
+ 将该应用部署到Node上；
+ 当应用异常关闭或删除时重新部署应用。- 查看所有Deployment：
1 | bash复制代码kubectl get deployments |
1 | bash复制代码NAME READY UP-TO-DATE AVAILABLE AGE |
- 我们可以通过
kubectl proxy命令创建一个代理，这样就可以通过暴露出来的接口直接访问K8S的API了，这里调用了查询K8S版本的接口；
1 | bash复制代码[macro@linux-local root]$ kubectl proxy |
查看应用
通过对运行应用的Pod进行操作，可以查看容器日志，也可以执行容器内部命令。
- 查看K8s中所有Pod的状态：
1 | bash复制代码kubectl get pods |
1 | bash复制代码NAME READY STATUS RESTARTS AGE |
- 查看Pod的详细状态，包括IP地址、占用端口、使用镜像等信息；
1 | bash复制代码kubectl describe pods |
1 | bash复制代码Name: kubernetes-nginx-78bcc44665-8fnnn |
- 将Pod的名称设置为环境变量，方便之后使用
$POD_NAME来应用Pod的名称：
1 | bash复制代码export POD_NAME=kubernetes-nginx-78bcc44665-8fnnn |
- 查看Pod打印的日志：
1 | bash复制代码kubectl logs $POD_NAME |
- 使用
exec可以在Pod的容器中执行命令，这里使用env命令查看环境变量：
1 | bash复制代码kubectl exec $POD_NAME -- env |
1 | bash复制代码PATH=/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin |
- 进入容器内部并执行
bash命令，如果想退出容器可以使用exit命令：
1 | bash复制代码kubectl exec -ti $POD_NAME -- bash |
公开暴露应用
默认Pod无法被集群外部访问，需要创建Service并暴露端口才能被外部访问。
- 创建一个Service来暴露kubernetes-nginx这个Deployment：
1 | bash复制代码kubectl expose deployment/kubernetes-nginx --type="NodePort" --port 80 |
- 查看K8S中所有Service的状态：
1 | bash复制代码kubectl get services |
1 | bash复制代码NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE |
- 查看Service的详情，通过
NodePort属性可以得到暴露到外部的端口；
1 | bash复制代码kubectl describe services/kubernetes-nginx |
1 | bash复制代码Name: kubernetes-nginx |
- 通过CURL命令通过
Minikube IP:NodePort IP可以访问Nginx服务，此时将打印Nginx主页信息；
1 | bash复制代码curl $(minikube ip):30158 |
1 | html复制代码<!DOCTYPE html> |
标签的使用
通过给资源添加Label，可以方便地管理资源（如Deployment、Pod、Service等）。
- 查看Deployment中所包含的Label；
1 | bash复制代码kubectl describe deployment |
1 | bash复制代码Name: kubernetes-nginx |
- 通过Label查询Pod：
1 | bash复制代码kubectl get pods -l app=kubernetes-nginx |
1 | bash复制代码NAME READY STATUS RESTARTS AGE |
- 通过Label查询Service：
1 | bash复制代码kubectl get services -l app=kubernetes-nginx |
1 | bash复制代码NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE |
- 给Pod添加Label：
1 | bash复制代码kubectl label pod $POD_NAME version=v1 |
- 查看Pod的详细信息，可以查看Label信息：
1 | bash复制代码kubectl describe pods $POD_NAME |
1 | bash复制代码Name: kubernetes-nginx-78bcc44665-8fnnn |
- 通过Label查询Pod：
1 | bash复制代码kubectl get pods -l version=v1 |
- 通过Label删除服务：
1 | bash复制代码kubectl delete service -l app=kubernetes-nginx |
1 | bash复制代码NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE |
可视化管理
Dashboard是基于网页的K8S用户界面。你可以使用Dashboard将容器应用部署到K8S集群中，也可以对容器应用排错，还能管理集群资源。
- 查看Minikube内置插件，默认情况下Dashboard插件未启用：
1 | bash复制代码minikube addons list |
1 | sql复制代码|-----------------------------|----------|--------------| |
- 启用Dashboard插件：
1 | bash复制代码minikube addons enable dashboard |
- 开启Dashboard，通过
--url参数不会打开管理页面，并可以在控制台获得访问路径：
1 | bash复制代码minikube dashboard --url |
1 | bash复制代码* Verifying dashboard health ... |
- 要想从外部访问Dashboard，需要从使用kubectl设置代理才行，
--address设置为你的服务器地址；
1 | bash复制代码kubectl proxy --port=44469 --address='192.168.5.94' --accept-hosts='^.*' & |
- 从外部访问服务器需要开启防火墙端口；
1 | bash复制代码# 切换到root用户 |
- 通过如下地址即可访问Dashboard：
1 | ruby复制代码http://192.168.5.94:44469/api/v1/namespaces/kubernetes-dashboard/services/http:kubernetes-dashboard:/proxy/ |
- 查看K8S集群中的资源状态信息：
- 通过yaml脚本创建K8S资源：
- 查看K8S中所有Pod的状态信息，通过更多按钮可以查看容器日志和执行内部命令。
总结
当我们的应用需要部署在多个物理机上时，传统的做法是一个个物理机器去部署。如果我们使用了K8S的话，就可以把这些物理机认为是一个集群，只需通过K8S把应用部署到集群即可，无需关心物理机的部署细节。同时K8S提供了水平扩容、自动装箱、自动修复等功能，大大减少了应用集群化部署的工作量。
参考资料
官方文档：kubernetes.io/zh/docs/hom…
本文 GitHub github.com/macrozheng/… 已经收录，欢迎大家Star！
本文转载自: 掘金