【Kubernetes 系列四】Kubernetes 实战：管理 Hello World 集群

目录

• 1. 创建集群
  • 1.1. 安装 kubectl
    • 1.1.1. 安装 kubectl 到 Linux
      • 1.1.1.1. 安装二进制版本
      • 1.1.1.2. 使用本地包管理器
        • 1.1.1.2.1. Ubuntu, Debian or HypriotOS
        • 1.1.1.2.2. CentOS, RHEL or Fedora
    • 1.1.2. 安装 kubectl 到 macOS
      • 1.1.2.1. 安装二进制版本
      • 1.1.2.2. 使用 Homebrew 安装
    • 1.1.3. 安装 kubectl 到 Windows
      • 1.1.3.1. 安装二进制版本
    • 1.1.4. 添加命令自动补全支持
      • 1.1.4.1. Zsh
  • 1.2. 安装 Minikube
    • 1.2.1. 确保系统支持虚拟化技术
      • 1.2.1.1. Linux
      • 1.2.1.2. macOS
      • 1.2.1.3. Windows
    • 1.2.2. 安装 Hypervisor
      • 1.2.2.1. Linux
      • 1.2.2.2. macOS
      • 1.2.2.3. Windows
    • 1.2.3. 安装 Minikube
      • 1.2.3.1. Linux
      • 1.2.3.2. Mac
      • 1.2.3.3. Windows
• 2. 启动集群
• 3. 启动 Dashboard
• 4. 部署一个应用
  • 4.1. 查看所有节点及其状态
  • 4.2. 部署 Hello World 应用
  • 4.3. 创建代理，直连 Pod
  • 4.4. 访问部署的应用
• 5. 探索你的应用
  • 5.1. 获取集群 Pod 信息
  • 5.2. 查看容器日志
  • 5.3. 在容器中执行命令
• 6. 对外暴露你的应用
  • 6.1. 通过 NodePort 方式创建服务
  • 6.2. 打标签
  • 6.3. 删除一个服务
• 7. 扩充你的应用
  • 7.1. 扩充 Deployment
  • 7.2. 负载均衡
  • 7.3. 收缩 Deployment
• 8. 更新你的应用
  • 8.1. 更新应用版本
  • 8.2. 验证更新
  • 8.3. 回滚更新
• 9. 删除你的应用
  • 9.1. 删除服务
  • 9.2. 删除部署
• 10. 停用集群
• 11. 删除集群

1. 创建集群

1.1. 安装 kubectl

kubectl 是 Kubernetes 的命令行工具，可以通过跑命令来控制整个 Kubernetes 集群。

注意：kubectl 的版本要确保与 Kubernetes 最多上下相差一个小版本。安装最新的版本可以无视此项规定。

1.1.1. 安装 kubectl 到 Linux

1.1.1.1. 安装二进制版本

curl -LO https://storage.googleapis.com/kubernetes-release/release/`curl -s https://storage.googleapis.com/kubernetes-release/release/stable.txt`/bin/linux/amd64/kubectl
chmod +x ./kubectl
sudo mv ./kubectl /usr/local/bin/kubectl
kubectl version

1.1.1.2. 使用本地包管理器

1.1.1.2.1. Ubuntu, Debian or HypriotOS

sudo apt-get update && sudo apt-get install -y apt-transport-https
curl -s https://packages.cloud.google.com/apt/doc/apt-key.gpg | sudo apt-key add -
echo "deb https://apt.kubernetes.io/ kubernetes-xenial main" | sudo tee -a /etc/apt/sources.list.d/kubernetes.list
sudo apt-get update
sudo apt-get install -y kubectl

1.1.1.2.2. CentOS, RHEL or Fedora

cat <<EOF > /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo
[kubernetes]
name=Kubernetes
baseurl=https://packages.cloud.google.com/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64
enabled=1
gpgcheck=1
repo_gpgcheck=1
gpgkey=https://packages.cloud.google.com/yum/doc/yum-key.gpg https://packages.cloud.google.com/yum/doc/rpm-package-key.gpg
EOF
yum install -y kubectl

1.1.2. 安装 kubectl 到 macOS

1.1.2.1. 安装二进制版本

curl -LO https://storage.googleapis.com/kubernetes-release/release/$(curl -s https://storage.googleapis.com/kubernetes-release/release/stable.txt)/bin/darwin/amd64/kubectl
chmod +x ./kubectl
sudo mv ./kubectl /usr/local/bin/kubectl
kubectl version

1.1.2.2. 使用 Homebrew 安装

brew install kubernetes-cli

1.1.3. 安装 kubectl 到 Windows

1.1.3.1. 安装二进制版本

curl -LO https://storage.googleapis.com/kubernetes-release/release/v1.15.0/bin/windows/amd64/kubectl.exe
// 添加二进制文件到环境变量 PATH 中
kubectl version

1.1.4. 添加命令自动补全支持

1.1.4.1. Zsh

自动补全的脚步可以通过 kubectl completion zsh 查看。下面是配置步骤：

在 ~/.zshrc 文件中添加

source <(kubectl completion zsh)

如果出现 complete:13: command not found: compdef 之类的错误，就在 ~/.zshrc 文件开头添加

autoload -Uz compinit
compinit

1.2. 安装 Minikube

Minikube 可以在本地环境中的虚拟机上快速部署一个单节点的 Kubernetes 集群。

1.2.1. 确保系统支持虚拟化技术

1.2.1.1. Linux

执行以下命令，当输出不为空时即可。

egrep --color 'vmx|svm' /proc/cpuinfo

1.2.1.2. macOS

执行以下命令，当输出不为空时即可。

sysctl -a | grep machdep.cpu.features | grep VMX

1.2.1.3. Windows

执行以下命令

systeminfo

当输出以下内容时，系统支持虚拟化技术。

Hyper-V Requirements:     VM Monitor Mode Extensions: Yes
                          Virtualization Enabled In Firmware: Yes
                          Second Level Address Translation: Yes
                          Data Execution Prevention Available: Yes

当输出以下内容时，系统支持虚拟化技术，并且 Hypervisor 已经安装了，可以忽略下个步骤。

Hyper-V Requirements:     A hypervisor has been detected. Features required for Hyper-V will not be displayed.

1.2.2. 安装 Hypervisor

1.2.2.1. Linux

当系统没有安装 Hypervisor 时，选择下列其中的一个安装即可。

• KVM, which also uses QEMU
• VirtualBox

1.2.2.2. macOS

当系统没有安装 Hypervisor 时，选择下列其中的一个安装即可。

• HyperKit
• VirtualBox
• VMware Fusion

1.2.2.3. Windows

当系统没有安装 Hypervisor 时，选择下列其中的一个安装即可。

• Hyper-V （只支持 Win10 企业版本、专业版和教育版）
• VirtualBox

1.2.3. 安装 Minikube

1.2.3.1. Linux

curl -Lo minikube https://storage.googleapis.com/minikube/releases/latest/minikube-linux-amd64 \
  && chmod +x minikube
sudo install minikube /usr/local/bin

1.2.3.2. Mac

使用 Homebrew

brew cask install minikube

使用二进制文件

curl -Lo minikube https://storage.googleapis.com/minikube/releases/latest/minikube-darwin-amd64 \
  && chmod +x minikube
sudo mv minikube /usr/local/bin

1.2.3.3. Windows

使用安装器下载并运行 minikube-installer.exe

2. 启动集群

运行 minikube start ，如提示 machine does not exist，则运行 minikube delete 清理本地状态。

3. 启动 Dashboard

运行 minikube dashboard 会自动启动一个网页，在里面可以管理整个集群。

4. 部署一个应用

以下过程可以通过 Module 2 - Deploy an app，在线交互式地完成。

4.1. 查看所有节点及其状态

kubectl get nodes

4.2. 部署 Hello World 应用

kubectl run kubernetes-bootcamp --image=gcr.io/google-samples/kubernetes-bootcamp:v1 --port=8080

通过以下查看部署的应用及状态，等待状态变为 Ready 。

kubectl get deployments

4.3. 创建代理，直连 Pod

可以通过以下命令创建一个代理，直接连接部署的 Pod 进行访问，这是暂时的，后面我们会使用 NodePort、LoadBalancer 等方式暴露服务。

kubectl proxy

通过以下命令查看Kubernetes 版本，测试代理是否成功。

curl http://localhost:8001/version

4.4. 访问部署的应用

export POD_NAME=$(kubectl get pods -o go-template --template '{{range .items}}{{.metadata.name}}{{"\n"}}{{end}}')
echo Name of the Pod: $POD_NAME
curl http://localhost:8001/api/v1/namespaces/default/pods/$POD_NAME/proxy/

5. 探索你的应用

以下过程可以通过Module 3 - Explore your app，在线交互式地完成。

5.1. 获取集群 Pod 信息

通过以下命令，可以获取集群中所有 Pod 的信息，包含名称、名称空间、优先级、节点、状态、IP、容器、卷、事件等等。

kubectl describe pods

5.2. 查看容器日志

export POD_NAME=$(kubectl get pods -o go-template --template '{{range .items}}{{.metadata.name}}{{"\n"}}{{end}}')
echo Name of the Pod: $POD_NAME
kubectl logs $POD_NAME

5.3. 在容器中执行命令

使用 kubectl 的 exec 指令，可以在容器中执行命令。因为我们之前部署的是单容器的 Pod，因此可以不用指定容器，使用 Pod Name 即可。如果多容器的话可以通过 -c 指定 Container。

kubectl exec $POD_NAME env

还可以直接打开容器内的 bash 进行交互，如下。

kubectl exec -ti $POD_NAME bash
ls
cat server.js
curl localhost:8080
exit

6. 对外暴露你的应用

以下过程可以通过 Module 4 - Expose your app publicly，在线交互式地完成。

6.1. 通过 NodePort 方式创建服务

kubectl get pods
kubectl get services
// type 可选值：ClusterIP、NodePort、LoadBalancer
kubectl expose deployment/kubernetes-bootcamp --type="NodePort" --port 8080
kubectl get services
export NODE_PORT=$(kubectl get services/kubernetes-bootcamp -o go-template='{{(index .spec.ports 0).nodePort}}')
curl $(minikube ip):$NODE_PORT

6.2. 打标签

使用 kubectl label 可以给 deployment、pod 以及 service 等等打标签，随后可以通过 kubectl get [deployment | pods | services | svc] -l 过滤带有指定标签的部署、Pod 或者服务等等。

// 给 Pod 打标签
export POD_NAME=$(kubectl get pods -o go-template --template '{{range .items}}{{.metadata.name}}{{"\n"}}{{end}}')
echo Name of the Pod: $POD_NAME
kubectl label pod $POD_NAME app=v1
// 描述 Pod
kubectl describe pods $POD_NAME
// 使用标签过滤 Pod
kubectl get pods -l app=v1

6.3. 删除一个服务

// 删除服务
kubectl delete service -l run=kubernetes-bootcamp
// 列出现有服务
kubectl get services
// 外部不可访问
curl $(minikube ip):$NODE_PORT
// 内部可以访问
kubectl exec -ti $POD_NAME curl localhost:8080

7. 扩充你的应用

以下过程可以通过 Module 5 -Scaling Your App，在线交互式地完成。

7.1. 扩充 Deployment

kubectl get deployments
kubectl scale deployments/kubernetes-bootcamp --replicas=4
kubectl get deployments
kubectl get pods -o wide
kubectl describe deployments/kubernetes-bootcamp

7.2. 负载均衡

扩充后，Service 是负载均衡的，测试如下：

kubectl describe services/kubernetes-bootcamp
export NODE_PORT=$(kubectl get services/kubernetes-bootcamp -o go-template='{{(index .spec.ports 0).nodePort}}')
echo NODE_PORT=$NODE_PORT
curl $(minikube ip):$NODE_PORT
curl $(minikube ip):$NODE_PORT
curl $(minikube ip):$NODE_PORT

7.3. 收缩 Deployment

kubectl scale deployments/kubernetes-bootcamp --replicas=2
kubectl get deployments
kubectl get pods -o wide

8. 更新你的应用

以下过程可以通过 Module 6 -Updating Your App，在线交互式地完成。

8.1. 更新应用版本

更新应用时，系统会扩充 Deployment，然后部署新镜像，旧的 Deployment 进入Terminating 状态。流量仅会在可用的 Deployments 之间负载均衡。

kubectl get deployments
kubectl get pods
kubectl describe pods
kubectl set image deployments/kubernetes-bootcamp kubernetes-bootcamp=jocatalin/kubernetes-bootcamp:v2
kubectl get pods

8.2. 验证更新

// 通过响应内容验证
kubectl describe services/kubernetes-bootcamp
export NODE_PORT=$(kubectl get services/kubernetes-bootcamp -o go-template='{{(index .spec.ports 0).nodePort}}')
echo NODE_PORT=$NODE_PORT
curl $(minikube ip):$NODE_PORT

// 通过 rollout status 查看升级进度
kubectl rollout status deployments/kubernetes-bootcamp

kubectl describe pods

注意：当且仅当 Deployment 中的 pod template（例如.spec.template） 中的 label 更新或者镜像更改时触发 rollout。

8.3. 回滚更新

kubectl rollout undo deployments/kubernetes-bootcamp

9. 删除你的应用

9.1. 删除服务

kubectl delete service kubernetes-bootcamp

9.2. 删除部署

kubectl delete deployment kubernetes-bootcamp

10. 停用集群

minikube stop

11. 删除集群

minikube delete