第14期 - 面向初学者的kubernets

【运维干活分享】面向初学者的kubernets-deployment教程

本 Kubernetes Deployment教程指南将通过 Nginx 示例Deployment解释 Kubernetes YAML 规范中的关键概念。

介绍

在 Kubernetes 中，Pod 是Deployment在集群中的基本单元。Kubernetes Deployment是 Pod 的抽象层。Deployment对象的主要用途是将Deployment配置中声明的资源保持其所需状态。Deployment配置可以是 yaml 或 json。

需要了解的关键事项

一个 Deployment 可以调度多个 Pod。Pod 作为一个单元无法自行扩展。
Deployment 表示具有一组 POD 的单个用途。
单个 POD 可以有多个容器，单个 POD 中的这些容器共享相同的 IP，并且可以使用 localhost 地址相互通信。
要访问具有一个或多个 POD 的 Deployment，你需要使用标签和选择器将 Kubernetes Service 终端节点映射到 Deployment。
Deployment应仅包含无状态服务。任何需要状态管理的应用程序都应该Deployment为 Kubernetes StatefulSet。

Deployment YAML：

Kubernetes Deployment Yaml 包含以下主要规格。

apiVersion
kind
metadata
spec

现在让我们详细看看每个规范。

注意：在 Kubernetes 中，所有持久化都定义为一个对象。示例：Deployments, services, Replica Set, Configmap, Jobs等

apiVersion

这指定了 Kubernetes Deployment对象的 API 版本。它因每个 Kubernetes 版本而异。

如何使用正确的 API 版本： Kubernetes 包含三个 API 版本。

Alpha：这是早期的候选版本。它可能包含 bug，并且不能保证将来会正常工作。例：scalingpolicy.kope.io/v1alpha1
Beta：API 在 Alpha 测试后即成为 beta 版本。它将持续开发和测试，直到它变得稳定。Beta 版本很可能会进入 Kubernetes 主要 API。batch/v1beta1
stable：不包含 alpha 和 beta 的 API 属于稳定类别。建议在生产系统中仅使用稳定版本。例：apps/v1

这些 API 可以属于不同的 API 组。

下面显示了 Kubernetes 版本 1.10.6 中来自不同 API 组的 Kubernetes API 示例列表。Deployment 对象属于 API 组。你可以使用 kubectl 代理在 http://localhost:8001/ 上列出这些 API。apps

{
  "paths": [
    "/api",
    "/api/v1",
    "/apis",
    "/apis/",
    "/apis/admissionregistration.k8s.io",
    "/apis/admissionregistration.k8s.io/v1beta1",
    "/apis/apiextensions.k8s.io",
    "/apis/apiextensions.k8s.io/v1beta1",
    "/apis/apiregistration.k8s.io",
    "/apis/apiregistration.k8s.io/v1",
    "/apis/apiregistration.k8s.io/v1beta1",
    "/apis/apps",
    "/apis/apps/v1",
    "/apis/apps/v1beta1",
    "/apis/apps/v1beta2",
    "/apis/authentication.k8s.io",
    "/apis/authentication.k8s.io/v1",
    "/apis/authentication.k8s.io/v1beta1",
    "/apis/authorization.k8s.io",
    "/apis/authorization.k8s.io/v1",
    "/apis/authorization.k8s.io/v1beta1",
    "/apis/autoscaling",
    "/apis/autoscaling/v1",
    "/apis/autoscaling/v2beta1",
    "/apis/batch",
    "/apis/batch/v1",
    "/apis/batch/v1beta1",
    "/apis/certificates.k8s.io",
    "/apis/certificates.k8s.io/v1beta1",
    "/apis/cloud.google.com",
    "/apis/cloud.google.com/v1beta1",
    "/apis/extensions",
    "/apis/extensions/v1beta1",
    "/apis/metrics.k8s.io",
    "/apis/metrics.k8s.io/v1beta1",
    "/apis/networking.k8s.io",
    "/apis/networking.k8s.io/v1",
    "/apis/policy",
    "/apis/policy/v1beta1",
    "/apis/rbac.authorization.k8s.io",
    "/apis/rbac.authorization.k8s.io/v1",
    "/apis/rbac.authorization.k8s.io/v1beta1",
    "/apis/scalingpolicy.kope.io",
    "/apis/scalingpolicy.kope.io/v1alpha1",
    "/apis/storage.k8s.io",
    "/apis/storage.k8s.io/v1",
    "/apis/storage.k8s.io/v1beta1"
    ]
}

kind

Kind 描述要创建的对象/资源的类型。在我们的例子中，它是一个 deployment 对象。以下是 Kubernetes 支持的对象/资源的主要列表。

componentstatuses
configmaps
daemonsets
deployments
events
endpoints
horizontalpodautoscalers
ingress
jobs
limitranges
namespaces
nodes
pods
persistentvolumes
persistentvolumeclaims
resourcequotas
replicasets
replicationcontrollers
serviceaccounts
services

metadata

它是一组用于唯一标识 Kubernetes 对象的数据。以下是可以添加到对象的关键元数据。

labels
name
namespace
annotations

让我们看一下每种元数据类型

labels：主要用于对Deployment对象进行分组和分类的键值对。它适用于使用选择器对对象进行分组和映射。例如，kubernetes 服务使用其选择器中的 Pod 标签将流量发送到正确的 Pod。我们将在服务创建部分看到有关标签和选择器的更多信息。
Name：表示要创建的 Deployment 的名称。
Namespace：要在其中创建Deployment的命名空间的名称。
Annotations：键值对（如标签），但用于不同的使用案例。你可以向注释添加任何信息。例如，你可以有一个 annotation like，外部源将能够找到具有此 annotation 的所有对象以抓取其指标。没有此注释的对象将被省略。 “monitoring” : “true 还有其他系统生成的元数据（如 UUID、时间戳、资源版本等）会添加到每个Deployment中。

示例元metadata：

metadata:
  name: resource-name
  namespace: deployment-demo
  labels:
    app: web
    platform: java
    release: 18.0
  annotations:
    monitoring: true
    prod: true

spec

在 spec 下，我们声明我们想要拥有的对象的期望状态和特征。例如，在 Deployment Spec 中，我们将指定副本数、镜像名称等。Kubernetes 将确保 spec 下的所有声明都达到所需的状态。

spec 有三个重要的子字段。

副本：它将确保 Pod 的数量始终为Deployment运行。例

spec:
  replicas: 3

选择器：它定义与要管理的 Pod 匹配的标签。例

selector:
    matchLabels:
      app: nginx

模板：它有自己的元数据和规范。spec 将包含 Pod 应该具有的所有容器信息。容器映像信息、端口信息、ENV 变量、命令参数等。例

template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
        - image: nginx
          name: nginx

Kubernetes 示例Deployment

由于我们已经了解了基础知识，因此让我们从一个示例Deployment开始。我们将在本节中执行以下操作。

创建命名空间
创建 Nginx Deployment
创建 Nginx 服务
暴露和访问 Nginx 服务

注意：我们在此示例中执行的操作很少可以仅使用 kubectl 执行，而无需 YAML 声明。但是，我们将 YAML 规范用于所有操作，以便更好地理解它。

练习文件夹

要开始练习，请创建一个名为 deployment-demo 的文件夹，并将 cd 放入该文件夹。在此文件夹中创建所有练习文件。

mkdir deployment-demo && cd deployment-demo

创建 Namespace

让我们创建一个名为 namespace.yaml 文件的 YAML 来创建命名空间。

apiVersion: v1
kind: Namespace
metadata:
  name: deployment-demo
  labels:
    apps: web-based
  annotations:
    type: demo

使用 kubectl 命令创建命名空间。

kubectl create -f namespace.yaml

等效的 kubectl 命令

kubectl create namespace deployment-demo

将资源配额分配给 Namespace

现在，让我们为新创建的命名空间分配一些资源配额限制。这将确保Deployment在此命名空间中的 Pod 消耗的系统资源不会超过资源配额中提到的系统资源。

创建名为 resourceQuota.yaml 的文件。以下是资源配额 YAML 内容。

apiVersion: v1
kind: ResourceQuota
metadata:
  name: mem-cpu-quota
  namespace: deployment-demo
spec:
  hard:
    requests.cpu: "4"
    requests.memory: 8Gi
    limits.cpu: "8"
    limits.memory: 16Gi

使用 YAML 创建资源配额。

kubectl create -f resourceQuota.yaml

现在，我们来描述命名空间，以检查是否已将资源配额应用于 deployment-demo 命名空间。

kubectl describe ns deployment-demo

输出应如下所示。

Name:         deployment-demo
Labels:       apps=web-based
Annotations:  type=demo
Status:       Active

Resource Quotas
 Name:            mem-cpu-quota
 Resource         Used  Hard
 --------         ---   ---
 limits.cpu       0     2
 limits.memory    0     2Gi
 requests.cpu     0     1
 requests.memory  0     1Gi

创建 Deployment

我们将使用公共 Nginx 镜像进行此Deployment。

创建名为 deployment.yaml 的文件，并将以下 YAML 复制到该文件中。

注意：此Deployment YAML 包含我们上面讨论的最少必需信息。你可以根据需要在Deployment YAML 中设置更多规范。

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx
  labels:
    app: nginx
  namespace: deployment-demo
  annotations:
    monitoring: "true"
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - image: nginx
        name: nginx
        ports:
        - containerPort: 80
        resources:
          limits:
            memory: "2Gi"
            cpu: "1000m"
          requests: 
            memory: "1Gi"
            cpu: "500m"

在容器下，我们定义了其资源限制、请求和容器端口（在 Dockerfile 中公开的一个端口）。

使用 kubectl 创建Deployment

kubectl create -f deployment.yaml

检查Deployment

kubectl get deployments -n deployment-demo

即使我们添加了最少的信息，但在Deployment后，Kubernetes 会向Deployment中添加更多信息，例如 resourceVersion、uid、status 等。

你可以通过使用 kubectl 命令以 YAML 格式描述Deployment来检查它。

kubectl get deployment nginx -n deployment-demo  --output yaml

创建 Service 并公开 Deployment

现在我们已经有一个正在运行的Deployment，我们将创建一个指向 nginx Deployment的 NodePort （ 30500）类型的 Kubernetes 服务。使用 NodePort，你将能够在端口 30500 上访问所有 kubernetes 节点上的 Nginx 服务。

创建一个名为 service.yaml 的文件，并复制以下内容。

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  labels:
    app: nginx
  name: nginx
  namespace: deployment-demo
spec:
  ports:
  - nodePort: 30500
    port: 80
    protocol: TCP
    targetPort: 80
  selector:
    app: nginx
  type: NodePort

Service 是解释标签和选择器的最佳示例。在这个服务中，我们有一个带有 “app” = “nginx” 标签的选择器。使用此功能，该服务将能够将 nginx Deployment中的 Pod 与Deployment匹配，并且 Pod 具有相同的标签。因此，所有传入 nginx 服务的请求都将自动发送到 nginx Deployment。

让我们使用 kubectl 命令创建服务。

kubectl create -f service.yaml

你可以查看使用 kubectl 命令创建的服务。

kubectl get services  -n deployment-demo

现在，你将能够在端口 30500 上访问任何一个 kubernetes 节点 IP 上的 nginx 服务

例如

http://35.134.110.153:30500/

你觉得有收获吗？❤️

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