学习 Kubernetes 基础知识

教程

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示例：使用 Redis 部署 PHP 留言板应用程序

本教程向您展示如何使用 Kubernetes 和 Docker 构建和部署 一个简单的多层 web 应用程序。本例由以下组件组成：

  • 单实例 Redis 主节点保存留言板条目
  • 多个从 Redis 节点用来读取数据
  • 多个 web 前端实例

教程目标

  • 启动 Redis 主节点。
  • 启动 Redis 从节点。
  • 启动留言板前端。
  • 公开并查看前端服务。
  • 清理。

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.

启动 Redis 主节点

留言板应用程序使用 Redis 存储数据。它将数据写入一个 Redis 主实例，并从多个 Redis 读取数据。

创建 Redis 主节点的 Deployment

下面包含的清单文件指定了一个 Deployment 控制器，该控制器运行一个 Redis 主节点 Pod 副本。

application/guestbook/redis-master-deployment.yaml 
apiVersion: apps/v1 # for versions before 1.9.0 use apps/v1beta2
kind: Deployment
metadata:
  name: redis-master
  labels:
    app: redis
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: redis
      role: master
      tier: backend
  replicas: 1
  template:
    metadata:
      labels:
        app: redis
        role: master
        tier: backend
    spec:
      containers:
      - name: master
        image: k8s.gcr.io/redis:e2e  # or just image: redis
        resources:
          requests:
            cpu: 100m
            memory: 100Mi
        ports:
        - containerPort: 6379
  1. 在下载清单文件的目录中启动终端窗口。

  2. 从 redis-master-deployment.yaml 文件中应用 Redis 主 Deployment：

      kubectl apply -f https://k8s.io/examples/application/guestbook/redis-master-deployment.yaml

  1. 查询 Pod 列表以验证 Redis 主节点 Pod 是否正在运行：

      kubectl get pods
  响应应该与此类似：

  ```shell
  NAME                            READY     STATUS    RESTARTS   AGE
  redis-master-1068406935-3lswp   1/1       Running   0          28s
  ```

  1. 运行以下命令查看 Redis 主节点 Pod 中的日志：

     kubectl logs -f POD-NAME
注意：

将 POD-NAME 替换为您的 Pod 名称。

创建 Redis 主节点的服务

留言板应用程序需要往 Redis 主节点中写数据。因此，需要创建 Service 来代理 Redis 主节点 Pod 的流量。Service 定义了访问 Pod 的策略。

application/guestbook/redis-master-service.yaml 
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: redis-master
  labels:
    app: redis
    role: master
    tier: backend
spec:
  ports:
  - port: 6379
    targetPort: 6379
  selector:
    app: redis
    role: master
    tier: backend

  1. 使用下面的 redis-master-service.yaml 文件创建 Redis 主节点的服务：

      kubectl apply -f https://k8s.io/examples/application/guestbook/redis-master-service.yaml

  1. 查询服务列表验证 Redis 主节点服务是否正在运行：

      kubectl get service
  响应应该与此类似：

  ```shell
  NAME           TYPE        CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)    AGE
  kubernetes     ClusterIP   10.0.0.1     <none>        443/TCP    1m
  redis-master   ClusterIP   10.0.0.151   <none>        6379/TCP   8s
  ```
注意：

这个清单文件创建了一个名为 Redis-master 的 Service，其中包含一组与前面定义的标签匹配的标签，因此服务将网络流量路由到 Redis 主节点 Pod 上。

启动 Redis 从节点

尽管 Redis 主节点是一个单独的 pod，但是您可以通过添加 Redis 从节点的方式来使其高可用性，以满足流量需求。

创建 Redis 从节点 Deployment

Deployments 根据清单文件中设置的配置进行伸缩。在这种情况下，Deployment 对象指定两个副本。

如果没有任何副本正在运行，则此 Deployment 将启动容器集群上的两个副本。相反， 如果有两个以上的副本在运行，那么它的规模就会缩小，直到运行两个副本为止。

application/guestbook/redis-slave-deployment.yaml 
apiVersion: apps/v1 # for versions before 1.9.0 use apps/v1beta2
kind: Deployment
metadata:
  name: redis-slave
  labels:
    app: redis
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: redis
      role: slave
      tier: backend
  replicas: 2
  template:
    metadata:
      labels:
        app: redis
        role: slave
        tier: backend
    spec:
      containers:
      - name: slave
        image: gcr.io/google_samples/gb-redisslave:v1
        resources:
          requests:
            cpu: 100m
            memory: 100Mi
        env:
        - name: GET_HOSTS_FROM
          value: dns
          # Using `GET_HOSTS_FROM=dns` requires your cluster to
          # provide a dns service. As of Kubernetes 1.3, DNS is a built-in
          # service launched automatically. However, if the cluster you are using
          # does not have a built-in DNS service, you can instead
          # access an environment variable to find the master
          # service's host. To do so, comment out the 'value: dns' line above, and
          # uncomment the line below:
          # value: env
        ports:
        - containerPort: 6379

  1. 从 redis-slave-deployment.yaml 文件中应用 Redis Slave Deployment：

      kubectl apply -f https://k8s.io/examples/application/guestbook/redis-slave-deployment.yaml

  1. 查询 Pod 列表以验证 Redis Slave Pod 正在运行：

      kubectl get pods
  响应应该与此类似：

  ```shell
  NAME                            READY     STATUS              RESTARTS   AGE
  redis-master-1068406935-3lswp   1/1       Running             0          1m
  redis-slave-2005841000-fpvqc    0/1       ContainerCreating   0          6s
  redis-slave-2005841000-phfv9    0/1       ContainerCreating   0          6s
  ```

创建 Redis 从节点的 Service

留言板应用程序需要从 Redis 从节点中读取数据。 为了便于 Redis 从节点可发现， 您需要设置一个 Service。Service 为一组 Pod 提供负载均衡。

application/guestbook/redis-slave-service.yaml 
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: redis-slave
  labels:
    app: redis
    role: slave
    tier: backend
spec:
  ports:
  - port: 6379
  selector:
    app: redis
    role: slave
    tier: backend

  1. 从以下 redis-slave-service.yaml 文件应用 Redis Slave 服务：

      kubectl apply -f https://k8s.io/examples/application/guestbook/redis-slave-service.yaml

  1. 查询服务列表以验证 Redis 在服务是否正在运行：

      kubectl get services
  响应应该与此类似：

  ```
  NAME           TYPE        CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)    AGE
  kubernetes     ClusterIP   10.0.0.1     <none>        443/TCP    2m
  redis-master   ClusterIP   10.0.0.151   <none>        6379/TCP   1m
  redis-slave    ClusterIP   10.0.0.223   <none>        6379/TCP   6s
  ```

设置并公开留言板前端

留言板应用程序有一个 web 前端，服务于用 PHP 编写的 HTTP 请求。 它被配置为连接到写请求的 redis-master 服务和读请求的 redis-slave 服务。

创建留言板前端 Deployment

application/guestbook/frontend-deployment.yaml 
apiVersion: apps/v1 # for versions before 1.9.0 use apps/v1beta2
kind: Deployment
metadata:
  name: frontend
  labels:
    app: guestbook
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: guestbook
      tier: frontend
  replicas: 3
  template:
    metadata:
      labels:
        app: guestbook
        tier: frontend
    spec:
      containers:
      - name: php-redis
        image: gcr.io/google-samples/gb-frontend:v4
        resources:
          requests:
            cpu: 100m
            memory: 100Mi
        env:
        - name: GET_HOSTS_FROM
          value: dns
          # Using `GET_HOSTS_FROM=dns` requires your cluster to
          # provide a dns service. As of Kubernetes 1.3, DNS is a built-in
          # service launched automatically. However, if the cluster you are using
          # does not have a built-in DNS service, you can instead
          # access an environment variable to find the master
          # service's host. To do so, comment out the 'value: dns' line above, and
          # uncomment the line below:
          # value: env
        ports:
        - containerPort: 80

  1. 从 frontend-deployment.yaml 应用前端 Deployment 文件：

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

  1. 查询 Pod 列表，验证三个前端副本是否正在运行：

      kubectl get pods -l app=guestbook -l tier=frontend
  响应应该与此类似：

  ```
  NAME                        READY     STATUS    RESTARTS   AGE
  frontend-3823415956-dsvc5   1/1       Running   0          54s
  frontend-3823415956-k22zn   1/1       Running   0          54s
  frontend-3823415956-w9gbt   1/1       Running   0          54s
  ```

创建前端服务

应用的 redis-slave 和 redis-master 服务只能在容器集群中访问，因为服务的默认类型是 ClusterIP。ClusterIP 为服务指向的 Pod 集提供一个 IP 地址。这个 IP 地址只能在集群中访问。

如果您希望客人能够访问您的留言板，您必须将前端服务配置为外部可见的，以便客户机可以从容器集群之外请求服务。Minikube 只能通过 NodePort 公开服务。

注意：

一些云提供商，如 Google Compute Engine 或 Google Kubernetes Engine，支持外部负载均衡器。如果您的云提供商支持负载均衡器，并且您希望使用它， 只需删除或注释掉 type: NodePort，并取消注释 type: LoadBalancer 即可。

application/guestbook/frontend-service.yaml 
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: frontend
  labels:
    app: guestbook
    tier: frontend
spec:
  # comment or delete the following line if you want to use a LoadBalancer
  type: NodePort 
  # if your cluster supports it, uncomment the following to automatically create
  # an external load-balanced IP for the frontend service.
  # type: LoadBalancer
  ports:
  - port: 80
  selector:
    app: guestbook
    tier: frontend

  1. 从 frontend-service.yaml 文件中应用前端服务：

      kubectl apply -f https://k8s.io/examples/application/guestbook/frontend-service.yaml

  1. 查询服务列表以验证前端服务正在运行:

      kubectl get services 
  响应应该与此类似：

  ```
  NAME           TYPE        CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
  frontend       ClusterIP   10.0.0.112   <none>       80:31323/TCP   6s
  kubernetes     ClusterIP   10.0.0.1     <none>        443/TCP        4m
  redis-master   ClusterIP   10.0.0.151   <none>        6379/TCP       2m
  redis-slave    ClusterIP   10.0.0.223   <none>        6379/TCP       1m
  ```

通过 NodePort 查看前端服务

如果您将此应用程序部署到 Minikube 或本地集群，您需要找到 IP 地址来查看您的留言板。

  1. 运行以下命令获取前端服务的 IP 地址。

      minikube service frontend --url
  响应应该与此类似：

  ```
  http://192.168.99.100:31323
  ```
  1. 复制 IP 地址，然后在浏览器中加载页面以查看留言板。

通过 LoadBalancer 查看前端服务

如果您部署了 frontend-service.yaml。你需要找到 IP 地址来查看你的留言板。

  1. 运行以下命令以获取前端服务的 IP 地址。

      kubectl get service frontend
  响应应该与此类似：

  ```
  NAME       TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP        PORT(S)        AGE
  frontend   ClusterIP   10.51.242.136   109.197.92.229     80:32372/TCP   1m
  ```
  1. 复制外部 IP 地址，然后在浏览器中加载页面以查看留言板。

扩展 Web 前端

伸缩很容易是因为服务器本身被定义为使用一个 Deployment 控制器的 Service。

  1. 运行以下命令扩展前端 Pod 的数量：

      kubectl scale deployment frontend --replicas=5

  1. 查询 Pod 列表验证正在运行的前端 Pod 的数量：

      kubectl get pods
  响应应该类似于这样：

  ```
  NAME                            READY     STATUS    RESTARTS   AGE
  frontend-3823415956-70qj5       1/1       Running   0          5s
  frontend-3823415956-dsvc5       1/1       Running   0          54m
  frontend-3823415956-k22zn       1/1       Running   0          54m
  frontend-3823415956-w9gbt       1/1       Running   0          54m
  frontend-3823415956-x2pld       1/1       Running   0          5s
  redis-master-1068406935-3lswp   1/1       Running   0          56m
  redis-slave-2005841000-fpvqc    1/1       Running   0          55m
  redis-slave-2005841000-phfv9    1/1       Running   0          55m
  ```

  1. 运行以下命令缩小前端 Pod 的数量：

      kubectl scale deployment frontend --replicas=2

  1. 查询 Pod 列表验证正在运行的前端 Pod 的数量：

      kubectl get pods
  响应应该类似于这样：

  ```
  NAME                            READY     STATUS    RESTARTS   AGE
  frontend-3823415956-k22zn       1/1       Running   0          1h
  frontend-3823415956-w9gbt       1/1       Running   0          1h
  redis-master-1068406935-3lswp   1/1       Running   0          1h
  redis-slave-2005841000-fpvqc    1/1       Running   0          1h
  redis-slave-2005841000-phfv9    1/1       Running   0          1h
  ```

清理现场

删除 Deployments 和服务还会删除正在运行的 Pod。使用标签用一个命令删除多个资源。

  1. 运行以下命令以删除所有 Pod，Deployments 和 Services。

      kubectl delete deployment -l app=redis
  kubectl delete service -l app=redis
  kubectl delete deployment -l app=guestbook
  kubectl delete service -l app=guestbook
  响应应该是：

  ```
  deployment.apps "redis-master" deleted
  deployment.apps "redis-slave" deleted
  service "redis-master" deleted
  service "redis-slave" deleted
  deployment.apps "frontend" deleted    
  service "frontend" deleted
  ```

  1. 查询 Pod 列表，确认没有 Pod 在运行：

      kubectl get pods
  响应应该是： 

  ```
  No resources found.
  ```

接下来

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