使用 k8s 部署你的第一個應用: Pod，Deployment 與 Service

shanyue發表於2019-10-29
K8S

千里之行，始於足下

當我們新學習一門程式語言時，總是從 hello, world 開始。

當我們學習如何在 k8s 上部署應用時，部署一個簡單的 nginx，能夠訪問到它的配置頁面。由於它五臟俱全，功能簡單，無狀態，可以當做 k8s 部署應用的 hello, world。

本篇文章將學習如何使用 Pod，Deployment 與 Service 開始部署第一個應用

如果對你能夠有所幫助，可以幫我在 shfshanyue/op-note 上點個 star。

Pod

pod 是 kubernetes 中最小的編排單位，通常由一個容器組成 (有時候會有多個容器組成)。

以下是一個 pod 資源配置檔案的最小示例，關於詳細配置參考 kubernetes v1.16 Pod

我們使用 nginx:alpine 作為映象部署了一個 Pod，並且暴露了 80 埠

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx
  # 指定 label，便於檢索
  labels:
    app: nginx
spec:
  containers:
  - name: nginx
    # 指定映象
    image: nginx:alpine
    # 指定暴露埠
    ports:
    - containerPort: 80
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使用 kubectly apply，部署 Pod

$ kubectl apply -f nginx.yaml
pod/nginx created
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校驗部署狀態，此時 STATUS 為 Running 表明部署成功

# 獲取 Pod 部署的狀態，特別是 IP
# -o wide 列出IP/Node等更多資訊
$ kubectl get pods nginx -o wide
NAME    READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP           NODE       NOMINATED NODE   READINESS GATES
nginx   1/1     Running   0          14m   10.244.1.9   shuifeng   <none>           <none>
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使用 -o wide 獲取到 pod 的 IP 地址，訪問該 IP 檢視是否能夠訪問到 nginx 經典的配置頁面

# 獲取更加詳細的資訊
$ kubectl describe pod nginx

# 每個 pod 都有一個IP地址，直接訪問IP地址獲取內容
$ curl 10.244.1.9
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Welcome to nginx!</title>
<style>
    body {
        width: 35em;
        margin: 0 auto;
        font-family: Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif;
    }
</style>
</head>
<body>
<h1>Welcome to nginx!</h1>
<p>If you see this page, the nginx web server is successfully installed and
working. Further configuration is required.</p>

<p>For online documentation and support please refer to
<a href="http://nginx.org/">nginx.org</a>.<br/>
Commercial support is available at
<a href="http://nginx.com/">nginx.com</a>.</p>

<p><em>Thank you for using nginx.</em></p>
</body>
</html>
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此時我們可以使用 kubectl exec 進入 Pod 的內部容器。如果 Pod 中有多個容器，使用 kubectl exec -c 指定容器

$ kubectl exec -it nginx sh
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在 Pod 容器中執行命令，校驗其中的 socket 情況以及 nginx 服務

# 在 POD 中執行命令

# 可以看到 nginx 起的80埠
$ netstat -tan
Active Internet connections (servers and established)
Proto Recv-Q Send-Q Local Address           Foreign Address         State
tcp        0      0 0.0.0.0:80              0.0.0.0:*               LISTEN

# 訪問 nginx，正確返回配置頁面的內容
# -q: 不輸出 wget 自身資訊
# -O -: 定向到標準輸出
$ wget -q -O - localhost
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Welcome to nginx!</title>
<style>
    body {
        width: 35em;
        margin: 0 auto;
        font-family: Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif;
    }
</style>
</head>
<body>
<h1>Welcome to nginx!</h1>
<p>If you see this page, the nginx web server is successfully installed and
working. Further configuration is required.</p>

<p>For online documentation and support please refer to
<a href="http://nginx.org/">nginx.org</a>.<br/>
Commercial support is available at
<a href="http://nginx.com/">nginx.com</a>.</p>

<p><em>Thank you for using nginx.</em></p>
</body>
</html>
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Deployment

在 k8s 中編排應用可以更好地做彈性擴容，負載均衡。既然要均衡，一個 Pod 肯定不能均衡，自然要部署多個 Pod

docker-compose 可以簡單地通過 docker-compose scale 來擴容，k8s 更不在話下了。

在k8s中管理 Pod 的稱作 Controller，我們可以使用 Deployment 這種 Controller 來為 Pod 進行擴容，當然它還可以滾動升級，回滾，金絲雀等等關於部署的事情

我們編寫一個 Deployment 的資源配置檔案

  • spec.template: 指定要部署的 Pod
  • spec.replicas: 指定要部署的個數
  • spec.selector: 定位需要管理的 Pod
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  replicas: 3
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:alpine
        ports:
        - containerPort: 80
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我們使用 kubectl apply 部署生效後檢視 Pod 以及 Deployment 狀態

$ kubectl apply -f nginx.yaml

# nginx-deployment 部署的三個 pod 全部成功
$ kubectl get pods -o wide -l 'app=nginx'
NAME                                READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP            NODE       NOMINATED NODE   READINESS GATES
nginx                               1/1     Running   1          4h29m   10.244.1.9    shuifeng   <none>           <none>
nginx-deployment-54f57cf6bf-57g8l   1/1     Running   0          23m     10.244.1.10   shuifeng   <none>           <none>
nginx-deployment-54f57cf6bf-ltdf7   1/1     Running   0          23m     10.244.1.11   shuifeng   <none>           <none>
nginx-deployment-54f57cf6bf-n8ppt   1/1     Running   0          23m     10.244.1.12   shuifeng   <none>           <none>

# READY 3/3 表明全部部署成功
$ kubectl get deploy nginx-deployment
NAME               READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
nginx-deployment   3/3     3            3           23m
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Service

現在我們已經部署了一個 Deployment，其中有三個 Pod，就有三個 IP，那我們如何向這三個 Pod 請求服務呢，何況每當上線部署後，就會產生新的 Pod IP。即我們如何做服務發現

我們可以通過 Service 解決這個問題，做指定 Deployment 或者特定集合 Pod 的網路層抽象

配置檔案如下

  1. spec.selector: 指定如何選擇 Pod
  2. spec.ports: 指定如何暴露埠
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-service
spec:
  selector:
    app: nginx
  ports:
  - protocol: TCP
    port: 80
    targetPort: 80
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我們使用 kubectl apply 部署生效後檢視 Service 狀態

$ kubectl get svc nginx-service -o wide
NAME            TYPE        CLUSTER-IP    EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE   SELECTOR
nginx-service   ClusterIP   10.108.9.49   <none>        80/TCP    11m   app=nginx
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ClusterIP 代表服務只能在叢集內部訪問，此時我們訪問 10.108.9.49 訪問服務

$ curl 10.108.9.49
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Welcome to nginx!</title>
<style>
    body {
        width: 35em;
        margin: 0 auto;
        font-family: Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif;
    }
</style>
</head>
<body>
<h1>Welcome to nginx!</h1>
<p>If you see this page, the nginx web server is successfully installed and
working. Further configuration is required.</p>

<p>For online documentation and support please refer to
<a href="http://nginx.org/">nginx.org</a>.<br/>
Commercial support is available at
<a href="http://nginx.com/">nginx.com</a>.</p>

<p><em>Thank you for using nginx.</em></p>
</body>
</html>
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服務發現，我們只需要知道服務的名字便能夠訪問服務，只能通過 IP 訪問也太 low 了。Service 當然不會這麼 low

在 k8s 中，所有的服務可以通過 my-svc.my-namespace.svc.cluster.local 做服務發現，對於剛才部署的 Service 就是 nginx-service.default.svc.cluster.local

在叢集中的任意一個 Pod 中通過域名訪問服務，訪問成功

$ curl nginx-service.default.svc.cluster.local
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Welcome to nginx!</title>
<style>
    body {
        width: 35em;
        margin: 0 auto;
        font-family: Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif;
    }
</style>
</head>
<body>
<h1>Welcome to nginx!</h1>
<p>If you see this page, the nginx web server is successfully installed and
working. Further configuration is required.</p>

<p>For online documentation and support please refer to
<a href="http://nginx.org/">nginx.org</a>.<br/>
Commercial support is available at
<a href="http://nginx.com/">nginx.com</a>.</p>

<p><em>Thank you for using nginx.</em></p>
</body>
</html>
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小結

通過配置 Deployment 與 Service ，此時我們可以在叢集中通過服務發現訪問域名。完整的配置檔案如下

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  replicas: 3
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:alpine
        ports:
        - containerPort: 80

---

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-service
spec:
  selector:
    app: nginx
  ports:
  - protocol: TCP
    port: 80
    targetPort: 80
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當我們仍然需要把服務暴露給網際網路，那我們如何在叢集外訪問域名呢？

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