学习 Kubernetes 基础知识

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运行一个单实例有状态应用

本文介绍在 Kubernetes 中使用 PersistentVolume 和 Deployment 如何运行一个单实例有状态应用. 该应用是 MySQL.

教程目标

  • 在环境中通过磁盘创建一个 PersistentVolume.
  • 创建一个 MySQL Deployment.
  • 在集群内以一个已知的 DNS 名将 MySQL 暴露给其他 pods.

准备开始

  • 你必须拥有一个 Kubernetes 的集群，同时你的 Kubernetes 集群必须带有 kubectl 命令行工具。 如果你还没有集群，你可以通过 Minikube 构建一 个你自己的集群，或者你可以使用下面任意一个 Kubernetes 工具构建：

要获知版本信息，请输入 kubectl version.

部署 MySQL

通过创建 Kubernetes Deployment 并使用 PersistentVolumeClaim 将其连接到现已存在的 PersistentVolume 上来运行一个有状态的应用. 例如, 下面这个 YAML 文件描述了一个运行 MySQL 并引用 PersistentVolumeClaim 的 Deployment. 该文件定义了一个 volume 其挂载目录为 /var/lib/mysql, 然后创建一个大小为 20G 的卷的 PersistentVolumeClaim. 此申领可以通过任 何符合需求的已有卷来满足, 或者被动态分配.

注意: 在配置的 yaml 文件中定义密码的做法是不安全的. 具体安全解决方案请参考 Kubernetes Secrets.

application/mysql/mysql-deployment.yaml 
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: mysql
spec:
  ports:
  - port: 3306
  selector:
    app: mysql
  clusterIP: None
---
apiVersion: apps/v1 # for versions before 1.9.0 use apps/v1beta2
kind: Deployment
metadata:
  name: mysql
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: mysql
  strategy:
    type: Recreate
  template:
    metadata:
      labels:
        app: mysql
    spec:
      containers:
      - image: mysql:5.6
        name: mysql
        env:
          # Use secret in real usage
        - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
          value: password
        ports:
        - containerPort: 3306
          name: mysql
        volumeMounts:
        - name: mysql-persistent-storage
          mountPath: /var/lib/mysql
      volumes:
      - name: mysql-persistent-storage
        persistentVolumeClaim:
          claimName: mysql-pv-claim
application/mysql/mysql-pv.yaml 
kind: PersistentVolume
apiVersion: v1
metadata:
  name: mysql-pv-volume
  labels:
    type: local
spec:
  storageClassName: manual
  capacity:
    storage: 20Gi
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  hostPath:
    path: "/mnt/data"
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: mysql-pv-claim
spec:
  storageClassName: manual
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 20Gi

  1. 部署 YAML 文件中定义的 PV 和 PVC:

    kubectl apply -f https://k8s.io/examples/application/mysql/mysql-pv.yaml

  2. 部署 YAML 文件中定义的内容:

    kubectl apply -f https://k8s.io/examples/application/mysql/mysql-deployment.yaml

  3. 展示 Deployment 相关信息:

    kubectl describe deployment mysql

Name:                 mysql
Namespace:            default
CreationTimestamp:    Tue, 01 Nov 2016 11:18:45 -0700
Labels:               app=mysql
Annotations:          deployment.kubernetes.io/revision=1
Selector:             app=mysql
Replicas:             1 desired | 1 updated | 1 total | 0 available | 1 unavailable
StrategyType:         Recreate
MinReadySeconds:      0
Pod Template:
  Labels:       app=mysql
  Containers:
   mysql:
    Image:      mysql:5.6
    Port:       3306/TCP
    Environment:
      MYSQL_ROOT_PASSWORD:      password
    Mounts:
      /var/lib/mysql from mysql-persistent-storage (rw)
  Volumes:
   mysql-persistent-storage:
    Type:       PersistentVolumeClaim (a reference to a PersistentVolumeClaim in the same namespace)
    ClaimName:  mysql-pv-claim
    ReadOnly:   false
    Conditions:
      Type          Status  Reason
      ----          ------  ------
      Available     False   MinimumReplicasUnavailable
      Progressing   True    ReplicaSetUpdated
      OldReplicaSets:       <none>
      NewReplicaSet:        mysql-63082529 (1/1 replicas created)
      Events:
        FirstSeen    LastSeen    Count    From                SubobjectPath    Type        Reason            Message
        ---------    --------    -----    ----                -------------    --------    ------            -------
        33s          33s         1        {deployment-controller }             Normal      ScalingReplicaSet Scaled up replica set mysql-63082529 to 1

  4. 列举出 Deployment 创建的 pods:

    kubectl get pods -l app=mysql

NAME                   READY     STATUS    RESTARTS   AGE
mysql-63082529-2z3ki   1/1       Running   0          3m

  5. 查看 PersistentVolumeClaim:

    kubectl describe pvc mysql-pv-claim

Name:         mysql-pv-claim
Namespace:    default
StorageClass:
Status:       Bound
Volume:       mysql-pv-volume
Labels:       <none>
Annotations:    pv.kubernetes.io/bind-completed=yes
                pv.kubernetes.io/bound-by-controller=yes
Capacity:     20Gi
Access Modes: RWO
Events:       <none>

访问 MySQL 实例

前面 YAML 文件中创建了一个允许集群内其他 pods 访问数据库的服务. 该服务中选项 clusterIP: None 让服务 DNS 名称直接解析为 Pod 的 IP 地址. 当在一个服务下只有一个 pod 并且不打算增加 pods 的数量这是最好的.

运行 MySQL 客户端以连接到服务器:

kubectl run -it --rm --image=mysql:5.6 --restart=Never mysql-client -- mysql -h mysql -ppassword

此命令在集群内创建一个新的 Pod 并运行 MySQL 客户端,并通过 Service 将其连接到服务器.如果连接成功,你就知道有状态的 MySQL 数据库正处于运行状态.

Waiting for pod default/mysql-client-274442439-zyp6i to be running, status is Pending, pod ready: false
If you don't see a command prompt, try pressing enter.

mysql>

更新

Deployment 中镜像或其他部分同往常一样可以通过 kubectl apply 命令更新. 以下是 特定于有状态应用的一些注意事项:

  • 不要弹性伸缩. 弹性伸缩仅适用于单实例应用. 下层的 PersistentVolume 仅只能挂载一个 pod. 对于集群级有状态应用, 请参考 StatefulSet 文档 StatefulSet documentation.
  • 在 Deployment 的 YAML 文件中使用 strategy: type: Recreate . 该选项指示 Kubernetes 不使用滚动升级. 滚动升级将无法工作, 由于一次不能运行多个 pod. 在更新配置文件 创建一个新的 pod 前 Recreate 策略将先停止第一个 pod.

删除 Deployment

通过名称删除部署的对象:

kubectl delete deployment,svc mysql
kubectl delete pvc mysql-pv-claim
kubectl delete pv mysql-pv-volume

如果通过手动的方式分配 PersistentVolume, 那么也需要手动的删除它，以及释放下层资源. 如果是用过动态分配 PersistentVolume 的方式，在删除 PersistentVolumeClaim 后 PersistentVolume 将被自动的删除. 一些存储服务(比如 EBS 和 PD)也会在 PersistentVolume 被删除时自动回收下层资源.

接下来

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