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