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深入Kubernetes（一）：Kubernetes部署&在Kubernetes中运行第一个程序

 3 years ago
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搭建Kubernetes单点实验环境

由于在国内网络问题，我们无法很好的使用Minikube进行部署Kubernetes实验环境，所以可以使用阿里提供的minikube进行搭建。除了minikube，也可以使用kubeasz进行部署。

下面我基于kubeaze给出部署方法，部署方法都参照https://github.com/easzlab/kubeasz，其中附上我的踩坑经验。

基础系统配置

  • 准备一台虚机配置内存2G/硬盘30G以上
  • 最小化安装Ubuntu 16.04 server或者CentOS 7 Minimal
  • 配置基础网络、更新源、SSH登录等
注意：确保在干净的系统上开始安装，不能使用曾经装过kubeadm或其他Kubernetes发行版的环境
下载工具脚本easzup，举例使用kubeasz版本2.2.1。
export release=2.2.1

curl -C- -fLO --retry 3 https://github.com/easzlab/kubeasz/releases/download/${release}/easzup

chmod +x ./easzup

使用工具脚本下载。

默认下载最新推荐Kubernetes/Docker等版本，使用命令./easzup查看工具脚本的帮助信息。

设置Docker源：
{

"registry-mirrors": [

"https://eig40bb2.mirror.aliyuncs.com",

"https://docker.mirrors.ustc.edu.cn",

"http://hub-mirror.c.163.com",

"https://reg-mirror.qiniu.com"

],

"max-concurrent-downloads": 10,

"log-driver": "json-file",

"log-level": "warn",

"log-opts": {

"max-size": "10m",

"max-file": "3"

},

"data-root": "/var/lib/docker"

} 

添加完之后刷新一下配置：
systemctl daemon-reload

systemctl restart docker
# 举例使用 Kubernetes 版本 v1.18.2，Docker 19.03.5

./easzup -D -d 19.03.5 -k v1.18.2

可选下载离线系统包（适用于无法使用yum/apt仓库情形）。
./easzup -P

上述脚本运行成功后，所有文件（kubeasz代码、二进制、离线镜像）均已整理好放入目录/etc/ansible。
  • /etc/ansible包含kubeasz版本为${release}的发布代码
  • /etc/ansible/bin包含Kubernetes/etcd/Docker/CNI等二进制文件
  • /etc/ansible/down包含集群安装时需要的离线容器镜像
  • /etc/ansible/down/packages包含集群安装时需要的系统基础软件
容器化运行 kubeasz。
./easzup -S

使用默认配置安装aio集群。
docker exec -it kubeasz easzctl start-aio

如果提示kubectl: command not found，退出重新SSH登录一下，环境变量生效即可。
$ kubectl version         # 验证集群版本     

$ kubectl get node        # 验证节点就绪（Ready）状态

$ kubectl get pod -A      # 验证集群Pod状态，默认已安装网络插件、coredns、metrics-server等

$ kubectl get svc -A      # 验证集群服务状态

搭建Kubernetes集群环境

我们打算搭建一个这样的三节点的集群：

准备服务器

首先3台虚机，搭建一个多主高可用集群。
  • 推荐内存2G/硬盘30G以上
  • 最小化安装Ubuntu 16.04 server或者CentOS 7 Minimal
  • 配置基础网络、更新源、SSH登录等

在每个节点安装Ansible依赖工具

CentOS 7请执行以下脚本：
# 文档中脚本默认均以root用户执行

yum update

# 安装Python

yum install python -y

安装pip的时候先安装。
yum -y install epel-release

安装pip。
yum install git python-pip -y

pip安装Ansible。
# CentOS 7

yum install git python-pip -y

# pip安装Ansible（国内如果安装太慢可以直接用pip阿里云加速）

pip install pip --upgrade -i https://mirrors.aliyun.com/pypi/simple/

pip install ansible==2.6.18 netaddr==0.7.19 -i https://mirrors.aliyun.com/pypi/simple/

在Ansible控制端配置免密码登录。
# 更安全Ed25519算法

ssh-keygen -t ed25519 -N '' -f ~/.ssh/id_ed25519

# 或者传统RSA算法

ssh-keygen -t rsa -b 2048 -N '' -f ~/.ssh/id_rsa

ssh-copy-id 192.168.13.131

ssh-copy-id 192.168.13.132

ssh-copy-id 192.168.13.133

如果这一步不设置，那么在部署的时候无法访问到相应的节点会报如下错：
192.168.13.130 | UNREACHABLE! => {

"changed": false,

"msg": "SSH Error: data could not be sent to remote host \"192.168.13.130\". Make sure this host can be reached over ssh",

"unreachable": true

} 

在Ansible控制端编排Kubernetes安装

  • 下载项目源码
  • 下载二进制文件
  • 下载离线Docker镜像
推荐使用easzup脚本下载4.0/4.1/4.2所需文件；运行成功后，所有文件（kubeasz代码、二进制、离线镜像）均已整理好放入目录/etc/ansible。
# 下载工具脚本easzup，举例使用kubeasz版本2.0.2

export release=2.0.2

curl -C- -fLO --retry 3 https://github.com/easzlab/kubeasz/releases/download/${release}/easzup

chmod +x ./easzup

# 使用工具脚本下载

./easzup -D

配置集群参数

必要配置：cd/etc/ansible && cp example/hosts.multi-node hosts，然后实际情况修改此hosts文件。

根据我们上图的介绍，我们将hosts改成如下：
# 'etcd' cluster should have odd member(s) (1,3,5,...)

# variable 'NODE_NAME' is the distinct name of a member in 'etcd' cluster

[etcd]

192.168.13.131 NODE_NAME=etcd1

192.168.13.132 NODE_NAME=etcd2

192.168.13.133 NODE_NAME=etcd3

# master node(s)

[kube-master]

192.168.13.131

# work node(s)

[kube-node]

192.168.13.131

192.168.13.132

192.168.13.133

...

只改如上配置，其他的可不动。

验证Ansible安装：ansible all -m ping正常能看到节点返回SUCCESS。

开始安装，如果你对集群安装流程不熟悉，请阅读项目首页安装步骤，讲解后分步安装，并对每步都进行验证。
# 分步安装

ansible-playbook 01.prepare.yml

ansible-playbook 02.etcd.yml

ansible-playbook 03.docker.yml

ansible-playbook 04.kube-master.yml

ansible-playbook 05.kube-node.yml

ansible-playbook 06.network.yml

ansible-playbook 07.cluster-addon.yml

如果不想分步安装，那么可以一步安装：
# 一步安装

#ansible-playbook 90.setup.yml

在Kubernetes中运行一个程序

编写YAML文件

Kubernetes跟Docker等很多项目最大的不同，就在于它不推荐你使用命令行的方式直接运行容器，而是希望你用YAML文件的方式，然后用这样一句指令把它运行起来：
$ kubectl create -f 我的配置文件

yaml如下：
apiVersion: apps/v1

kind: Deployment

metadata:

name: nginx-deployment

spec:

selector:

matchLabels:

  app: nginx

replicas: 2

template:

metadata:

  labels:

    app: nginx

spec:

  containers:

  - name: nginx

    image: nginx:1.7.9

    ports:

    - containerPort: 80

Kind字段，指定了这个API对象的类型（Type），是一个Deployment。Deployment，是一个定义多副本应用的对象，Deployment还负责在Pod定义发生变化时，对每个副本进行滚动更新。

像这样使用一种API对象（Deployment）管理另一种API对象（Pod）的方法，在Kubernetes中，叫作“控制器”模式（controller pattern）。

一个Kubernetes的API对象的定义，大多可以分为Metadata和Spec两个部分。前者存放的是这个对象的元数据，对所有API对象来说，这一部分的字段和格式基本上是一样的；而后者存放的，则是属于这个对象独有的定义，用来描述它所要表达的功能。

spec.replicas是2，表示定义的 Pod 副本个数。

spec.template作用是描述了我想要创建的 Pod 的细节。spec.containers.image表示容器镜像是nginx:1.7.9，containerPort表示监听的端口是80。

Labels字段可以用来过滤控制对象，在上面这个YAML文件中，Deployment会把所有正在运行的、携带“app: nginx”标签的Pod识别为被管理的对象，并确保这些Pod的总数严格等于两个。

spec.selector.matchLabels是用来定义过滤规则的，一般称之为：Label Selector。

创建一个Pod

在理解完上面的知识后，我们可以运行起来：
$ kubectl create -f nginx-deployment.yaml

然后，通过kubectl get命令检查这个YAML运行起来的状态是不是与我们预期的一致：
$ kubectl get pods -l app=nginx

NAME                                READY     STATUS    RESTARTS   AGE

nginx-deployment-67594d6bf6-9gdvr   1/1       Running   0          10m

nginx-deployment-67594d6bf6-v6j7w   1/1       Running   0          10m

-l表示获取所有匹配app: nginx标签的Pod。

注意：在命令行中，所有key-value格式的参数，都使用“=”而非“:”表示。

此外，我们还可以使用kubectl describe命令，查看一个API对象的细节：
$ kubectl describe pod nginx-deployment-67594d6bf6-9gdvr

Name:               nginx-deployment-67594d6bf6-9gdvr

Namespace:          default

Priority:           0

PriorityClassName:  <none>

Node:               node-1/10.168.0.3

Start Time:         Thu, 16 Aug 2018 08:48:42 +0000

Labels:             app=nginx

                pod-template-hash=2315082692

Annotations:        <none>

Status:             Running

IP:                 10.32.0.23

Controlled By:      ReplicaSet/nginx-deployment-67594d6bf6

...

Events:

Type     Reason                  Age                From               Message

----     ------                  ----               ----               -------

Normal   Scheduled               1m                 default-scheduler  Successfully assigned default/nginx-deployment-67594d6bf6-9gdvr to node-1

Normal   Pulling                 25s                kubelet, node-1    pulling image "nginx:1.7.9"

Normal   Pulled                  17s                kubelet, node-1    Successfully pulled image "nginx:1.7.9"

Normal   Created                 17s                kubelet, node-1    Created container

Normal   Started                 17s                kubelet, node-1    Started container

上面详细信息中，在Kubernetes执行的过程中，对API对象的所有重要操作都会记录到Events里面。

为Pod进行版本升级

如果我们要对这个Nginx服务进行升级，把它的镜像版本从1.7.9升级为1.8，那么我们可以修改一下YAML文件：
...    

spec:

  containers:

  - name: nginx

    image: nginx:1.8 #这里被从1.7.9修改为1.8

    ports:

  - containerPort: 80

然后使用kubectl replace指令来完成Kubernetes集群中更新：
$ kubectl replace -f nginx-deployment.yaml

我们也可以使用kubectl apply命令，来统一进行Kubernetes对象的创建和更新操作，具体做法如下所示：
$ kubectl apply -f nginx-deployment.yaml

# 修改nginx-deployment.yaml的内容

$ kubectl apply -f nginx-deployment.yaml

使用kubectl apply命令是Kubernetes“声明式API”所推荐的使用方法。也就是说，作为用户，你不必关心当前的操作是创建，还是更新，你执行的命令始终是kubectl apply，而Kubernetes则会根据YAML文件的内容变化，自动进行具体的处理。

声明一个Volume

在Kubernetes中，Volume是属于Pod对象的一部分。所以，我们就需要修改这个YAML文件里的template.spec字段，如下所示：
apiVersion: apps/v1

kind: Deployment

metadata:

name: nginx-deployment

spec:

selector:

matchLabels:

  app: nginx

replicas: 2

template:

metadata:

  labels:

    app: nginx

spec:

  containers:

  - name: nginx

    image: nginx:1.8

    ports:

    - containerPort: 80

    volumeMounts:

    - mountPath: "/usr/share/nginx/html"

      name: nginx-vol

  volumes:

  - name: nginx-vol

    emptyDir: {} 

我们在上面定义了volumes字段，名字叫做nginx-vol，类型是emptyDir。Pod中的容器，使用的是volumeMounts字段来声明自己要挂载哪个Volume，并通过mountPath字段来定义容器内的Volume目录，比如：/usr/share/nginx/html。

emptyDir表示，Kubernetes也会在宿主机上创建一个临时目录，这个目录将来就会被绑定挂载到容器所声明的Volume目录上。

然后使用kubectl apply 指令，更新这个Deployment，然后使用kubectl describe查看一下最新的Pod：
...

Containers:

nginx:

Container ID:   docker://07b4f89248791c2aa47787e3da3cc94b48576cd173018356a6ec8db2b6041343

Image:          nginx:1.8

...

Environment:    <none>

Mounts:

  /usr/share/nginx/html from nginx-vol (rw)

...

Volumes:

nginx-vol:

Type:    EmptyDir (a temporary directory that shares a pod's lifetime)

最后，你还可以使用kubectl exec指令，进入到这个Pod当中（即容器的Namespace中）查看这个Volume目录：
$ kubectl exec -it nginx-deployment-5c678cfb6d-lg9lw -- /bin/bash

# ls /usr/share/nginx/html

如果要删除这个Nginx Deployment 的话，直接执行：
$ kubectl delete -f nginx-deployment.yaml
  • 与Kubernetes进行交互尽量选择yaml文件交互；
  • 我们可以使用kubectl create 命令创建一个Pod；
  • 想要获取目前Pod的状态可以使用kubectl get pods命令；
  • 使用kubectl describe pod可以查看某个Pod的详细信息；
  • 如果想要对Pod更新最好使用kubectl apply -f，这样可以做到更加无感的创建Pod或更新；
  • 我们可以使用Volumes来挂载卷；
  • 使用kubectl delete -f可以删除一个Pod。
原文链接：https://www.cnblogs.com/luozhiyun/p/13351499.html，作者：luozhiyun

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