kind之Kubernetes部署简单应用（端口暴露法）

K8s部署应用相关概念

1. Workloads

Workloads（工作负载）是运行在K8s上的应用，可以是单独一个组件（比如一个Job）也可以是多个组件协同运行（比如deployment，service，ingress等一起构成一个应用）。

无论是哪种形式，在K8s上负载最终都是以Pod为基本单位运行的。

Pod本身有一个生命周期，比如当一个node出现故障宕机了，则此node上运行的所有Pod会失败，这时我们需要重新在其它节点创建Pod。

一般情况下，我们不直接运行Pod，我们通过Workloads Resources来帮我们管理Pod。

每个Workloads Resources有不同的controller相对应，controller按我们的要求维护Pod的状态（比如在一个node失败后，在其它节点重建pod）。

2. Pod

Pod是我们在K8s中可以创建使用的最小计算单元。每个Pod可以由一个或者多个容器组成。

比如，kube-system namespace内运行的pods

K8s为每个Pod分配一个集群内部的IP和DNS。

多个容器组成的Pods中，容器之间共享Pod的存储和网络。一个Pod中的多个容器总是安排运行在相同的node上，并且同时启动或者停止。

下图展示了一个Pod中运行的两个容器

Web Server: 网站服务器，用来向用户提供访问网页
FilePuller: Job服务，定期从另一个数据源下载文件到Pod内的存储中

Pod中多容器的常用应用例子还有

在Pod中运行应用容器之外，再运行一个Filebeat容器，用来把应用容器产生的日志输出到ElasticSearch。

下图中，第一行backend pod 中就运行了两个容器，READY 显示2/2，代表这个pod中有两个容器在运行

我们可以使用 kubectl describe 命令，查看 backend pod中具体有哪两个容器。

从下图可以看到，其中一个是backend应用容器，还有一个是filebeat容器

kubectl describe pods/POD_NAME -n NAMESPACE_NAME

另外，在Pod中我们还可以设置init容器，init容器在其它容器（应用容器）运行之前启动运行并终止，init容器可以帮我们做一些初始化的工作。

3. Workloads Resources

我们通过Workloads Resources来管理Pods，K8s提供了一些定义好的Workloads Resources类型来满足不同的业务要求。

Deployment and ReplicaSet：适合管理无状态应用，Doployment中任意Pod都是可随意替换的。
StatefulSet：有状态的应用场景，我们可以运行一个或多个相关连的Pods并记录其状态。
DaemonSet：适合为cluster node提供服务的Pod，比如管理集群网络或者插件。当在K8s集群中新增Node时，由Control Plane根据DaemonSet中的定义安排在新的Node上运行Pod
Job and CronJob：一次性任务的Pod。

4. Deployment

我们后面实验用的是Deployment，所以我们再多介绍一下Workloads Resources中的Deployment。

我们在Deployment中描述需要的状态，然后Deployment Controller帮我们把Pod运行在指定状态。

简单点说就是，我们在Deployment Yaml文件中定义自己的Pod（容器）模板、运行数量等，然后Deployment Controller帮我们维护这些Pod。

这时如果Pod运行所在的Node宕机了，Deployment Controller会自动帮我们把Pod运行到其它可用的Node上。

Deployment通过selector（利用labels）来选择哪些Pods归其管理。

下面就是一个Deployment Yaml文件，后面我们会用kubectl命令运行这个yaml文件，在kind K8s中部署。

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
  labels:
    app: nginx
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.14.2
        ports:
        - containerPort: 80

说明：

.kind：定义这个K8s资源类型为Deployment
.metadata.name：定义Deployment的名称是“nginx-deployment”
.spec.replicas：指定运行三个同样的Pod
.spec.selector：定义哪些Pod由这个Deployment来管理，这里选择Pod标签（labels）中带有“app: nginx”的。
template：这里就是Pod模板

.metadata.labels：给Pods定义标签“app: nginx”
.template.spec：定义容器镜像的具体信息，公共仓库的nginx镜像，开放端口80

以后部署任何K8s应用，都会以这种yaml文件的形式来做部署。

当然我们也可以使用Helm来做部署，但Helm最终也是生成上面这种yaml文件来部署应用。

现在，我们观察一下Kind K8s中kube-system 空间内部署的Deployment

查看Deployment的详细信息

kubectl describe deployments/coredns -n kube-system

说明：这里可以看到selector，以及Pod模板等信息

5. Service

在用Deployment管理Pod时，Deployment会帮助我们重启失败的Pod，维护Pod设定的状态。

但是重启后的Pod会分配一个新的内部IP和DNS，这就会造成一些问题。

比如，一个应用运行了两组Pod，一组做为前端，另一组做为后端。当后端的Pod重启并分配新IP之后，前端如何找到新的后端？（服务发现）

这就是Service提供的功能。

Service用来把应用运行的Pods做为网络服务暴露出来。

可以简单理解为，Pods没有固定IP，但Service有固定IP，把Pods和Service关联起来之后，我们就可以通过Service来找到需要的Pods。

与Deployment一样，Service也用yaml文件来定义，下面一个Service的例子

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-service
spec:
  selector:
    app: nginx
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 80

说明：

.kind: k8s资源类型为Service
.metadata.name: 定义Service的名称，与Deployment类似
.spec.selector：定义哪些Pod会关联到这个Service，这里选择Pod标签中带有“app: nginx”的，所以上面定义的Deployment中的Pods会关联到这个Service
.spec.ports：这部分定义Service对外暴露的端口

port: 这里Service会对外暴露80端口
targetPort: Pods对Service暴露80端口 port和targetPort可以不同，也可以同时暴露多个端口

我们观察Kind K8s中kube-system 空间内部署的Service，目前这个Service的类型是Clsuter IP，只能从内部访问

kubectl get svc -n kube-system

6. Namespaces

K8s支持在cluster中创建virtual cluster，这些virtual cluster就叫做namespaces。

当一个K8s集群有很多用户或项目使用时，我们可以通过创建namespace来区分用户和资源。

在一个Cluster中，一个K8s对象的名称是不能重复的，但在namespace中，只要对象名称不在当前namespace中重复即可。

查看cluster中所有Namespaces

kubectl get namespaces

7. DNS

这里的DNS是特指K8s内部的DNS。K8s会自动为每个Pod和Service创建DNS，我们可以通过DNS或者IP来访问Pod和Service。

实战1

1. 重建K8s，暴露80、443、30000端口

在上一篇文章中，我们介绍过用kind创建K8s时，是相当在本地运行了一个容器，而K8s Cluster就运行在这个容器中。

所以，如果我们想从外部访问kind K8s的话，就需要把这个容器的端口(K8s的端口)暴露出来。

目前可以看到只有38325这个端口可以从外部访问

为了下一步测试，我们重新创建一个新的K8s cluster并且把80和443端口暴露出来。

运行下列命令删除现在的k8s cluster

kind delete cluster --name tsk8s

运行下列命令创建新的k8s cluster

cat <<EOF | kind create cluster --name tsk8s --config=-
kind: Cluster
apiVersion: kind.x-k8s.io/v1alpha4
nodes:
- role: control-plane
  kubeadmConfigPatches:
  - |
    kind: InitConfiguration
    nodeRegistration:
      kubeletExtraArgs:
        node-labels: "ingress-ready=true"
  extraPortMappings:
  - containerPort: 80
    hostPort: 80
    protocol: TCP
  - containerPort: 443
    hostPort: 443
    protocol: TCP
  - containerPort: 30000
    hostPort: 30000
    protocol: TCP
EOF

说明：

extraPortMappings：把K8s容器（相当于K8s所在的服务器）端口暴露出来，这里暴露了80、443、30000
node-labels：只允许Ingress controller运行在有"ingress-ready=true"标签的node上

运行结果

这时可以看到80、443、30000端口已经暴露出来了

注意：如果是在公司代理环境下，我们要在K8s容器中设置代理，才可以正常进行下面的测试，设置代理请参考上一篇文章《代理环境下在WSL2中用Kind创建Kubernetes集群》”

2. 部署Deployment、Service

部署Deployment

新建文件my-dep.yaml，添加以下内容

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: httpd-dep
spec:
  replicas: 1  # number of replicas of frontEnd application
  selector:
    matchLabels:
      app: httpd-app
  template:
    metadata:
      labels: # Must match 'Service' and 'Deployment' labels
        app: httpd-app
    spec:
      containers:
      - name: httpd
        image: httpd # docker image of frontend application
        ports:
        - containerPort: 80

说明：

Deployment的名称为“httpd-dep”
管理的Pods需要带有“app: httpd-app”标签
Pod模板中指定运行的镜像为 Docker 公共仓库中的httpd

运行以下命令创建Deployment

kubectl apply -f my-dep.yaml

创建Deployment结果

查看新建的Pod，-o wide可以看到更多的信息

kubectl get pods -o wide

说明：可以看到Pod被分配了一个K8s内部IP，这个IP不能从K8s外部访问到，而且这个IP在Pod重建后会变化

部署Service

新建文件my-svc.yaml，添加以下内容

kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  name: httpd-svc
spec:
  selector:
      app: httpd-app
  ports:
  - port: 80

运行以下命令创建Service

kubectl apply -f my-svc.yaml

创建Service结果

查看Service信息

kubectl get svc/httpd-svc

说明：Service的IP是不会变化的（除非重建Service）

查看Service详细信息

kubectl describe svc/httpd-svc

说明：

可以看到这里Service关联的Endpoint的IP和端口就是上面Pod的IP和端口。每次Pod重建后这里的Endpoint就会刷新为新的IP。

目前这个Service只有内部IP和端口，所以这个Service还只能用在K8s内部暴露Pods。

下面我们修改Service配置，使用K8s外部也可以访问到这个Service

更改Serivce（nodePort）

修改my-svc.yaml，添加以下内容

kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  name: httpd-svc
spec:
  selector:
      app: httpd-app
  type: NodePort #1
  ports:
  - port: 80
    nodePort: 30000 #2

说明：

#1 Service type默认为ClusterIP，即只有内部IP。改为NodePort后，Service会把K8s内部的端口映射到集群所在的服务器上
#2 指定Service映射到服务器上的端口为30000

再次运行 kubectl apply 命令

运行结果

再次查看Service信息，可以看到端口中多了一个30000

30000这个端口被映射到了K8s集群所在的服务器上（即K8s运行的容器），而我们在创建kind K8s时把容器的30000端口又映射到本地，所以现在我们可以在本地用浏览器访问30000端口。

在本地可以访问到30000端口上的httpd应用

Window下cmd访问：

curl 192.168.192.140:30000

实战2-创建Mysql数据库服务

先删除前面的服务，因为需要使用30000端口。

kubectl delete -f my-dep.yaml
kubectl delete -f myl-svc.yaml

创建mysql服务步骤

1、创建一个新的namespace
2、在该namespace下创建一个deployment
3、deployment自动部署好replicaSet和pod
4、创建对应服务
5、验证是否成功

下面是具体的操作说明

1、创建一个新的namespace

#创建namespace ,命令行直接创建

$ kubectl create namespace test

2、在该namespace下创建一个deployment（env中设置了mysql的root用户的密码为mysql）

(1)编写deployment的对应yaml文件: mysql-deployment.yaml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: mysql-deployment
  namespace: test
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: mysql
  template:
    metadata:
      labels:
        app: mysql
    spec:
      containers:
      - name: mysql
        image: mysql:5.6
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        args:
          - "--ignore-db-dir=lost+found"
        ports:
        - containerPort: 3306
        env:
        - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
          value: "1234"

注意：密码的地方一定要加引号。

2)创建deployment

kubectl create -f mysql-deployment.yaml --record

3、deployment自动部署好replicaSet和pod

执行一下命令可以查看test namespace 下自动部署好replicaSet和pod

kubectl get rs -n test

kubectl get pod -n test

4、创建对应服务（注意定义type=NodePort,并对应的nodeport端口号，以便集群外访问该服务）

(1)创建对应的service的yaml文件：mysql-svc.yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: mysql-svc
  namespace: test
  labels:
    name: mysql-svc
spec:
  selector:
    app: mysql
  type: NodePort
  ports:
  - port: 3306
    protocol: TCP
    targetPort: 3306
    name: http
    nodePort: 30000
  selector:
    app: mysql

(2)创建对应的service

kubectl create -f mysql-svc.yaml --record

5、验证是否成功

在远程客户端上下载mysql客户端Navicat,进行验证

其中

主机：service对应的pod所在的node的ip

端口：上面service中的nodeport端口号30000

密码：deployment文件env中设置的root用户的密码）

引申

除了用NodePort暴露服务，还可以用ingress/ingress controller实现相同的功能。

后记

K8s的内容多且杂，估计因为K8s是一个开源框架而非产品，所以官网上基本没有实操的例子，都是大段的概念介绍。

鸣谢：

https://zhuanlan.zhihu.com/p/431311301

https://blog.csdn.net/runner668/article/details/100112969

posted @ 2022-07-07 22:13 春光牛牛阅读(2072) 评论(0) 编辑收藏举报

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春光牛牛

yak，一个草原上跑丢了的兵。

kind之Kubernetes部署简单应用（端口暴露法）

K8s部署应用相关概念

1. Workloads

2. Pod

下图展示了一个Pod中运行的两个容器

3. Workloads Resources

4. Deployment

5. Service

6. Namespaces

7. DNS

实战1

1. 重建K8s，暴露80、443、30000端口

2. 部署Deployment、Service

部署Deployment

部署Service

更改Serivce（nodePort）

实战2-创建Mysql数据库服务

1、创建一个新的namespace

2、在该namespace下创建一个deployment（env中设置了mysql的root用户的密码为mysql）

3、deployment自动部署好replicaSet和pod

4、创建对应服务（注意定义type=NodePort,并对应的nodeport端口号，以便集群外访问该服务）

5、验证是否成功

引申

后记

鸣谢：

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