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：

教程目标

准备开始

您必须拥有一个 Kubernetes 集群，并且必须使用 kubectl 命令行工具与你的集群进行通信。如果您还没有一个集群，您可以通过 Minikube 创建一个集群，或者使用这些 Kubernetes playground ：

To check the version, enter 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
Note:

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
  ```
Note:

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。

Note:

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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