使用 k8s 部署你的第一个应用: Pod，Deployment 与 Service

千里之行，始于足下

当我们新学习一门编程语言时，总是从 hello, world 开始。

当我们学习如何在 k8s 上部署应用时，部署一个简单的 nginx，能够访问到它的配置页面。由于它五脏俱全，功能简单，无状态，可以当做 k8s 部署应用的 hello, world。

本篇文章将学习如何使用 Pod，Deployment 与 Service 开始部署第一个应用

本文地址: 使用 k8s 部署你的第一个应用
系列文章: 个人服务器运维指南

如果对你能够有所帮助，可以帮我在 shfshanyue/op-note 上点个 star。

Pod

pod 是 kubernetes 中最小的编排单位，通常由一个容器组成 (有时候会有多个容器组成)。

以下是一个 pod 资源配置文件的最小示例，关于详细配置参考 kubernetes v1.16 Pod

我们使用 nginx:alpine 作为镜像部署了一个 Pod，并且暴露了 80 端口

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx
  # 指定 label，便于检索
  labels:
    app: nginx
spec:
  containers:
  - name: nginx
    # 指定镜像
    image: nginx:alpine
    # 指定暴露端口
    ports:
    - containerPort: 80

使用 kubectly apply，部署 Pod

$ kubectl apply -f nginx.yaml
pod/nginx created

校验部署状态，此时 STATUS 为 Running 表明部署成功

# 获取 Pod 部署的状态，特别是 IP
# -o wide 列出IP/Node等更多信息
$ kubectl get pods nginx -o wide
NAME    READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP           NODE       NOMINATED NODE   READINESS GATES
nginx   1/1     Running   0          14m   10.244.1.9   shuifeng   <none>           <none>

使用 -o wide 获取到 pod 的 IP 地址，访问该 IP 查看是否能够访问到 nginx 经典的配置页面

# 获取更加详细的信息
$ kubectl describe pod nginx

# 每个 pod 都有一个IP地址，直接访问IP地址获取内容
$ curl 10.244.1.9
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Welcome to nginx!</title>
<style>
    body {
        width: 35em;
        margin: 0 auto;
        font-family: Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif;
    }
</style>
</head>
<body>
<h1>Welcome to nginx!</h1>
<p>If you see this page, the nginx web server is successfully installed and
working. Further configuration is required.</p>

<p>For online documentation and support please refer to
<a href="http://nginx.org/">nginx.org</a>.<br/>
Commercial support is available at
<a href="http://nginx.com/">nginx.com</a>.</p>

<p><em>Thank you for using nginx.</em></p>
</body>
</html>

此时我们可以使用 kubectl exec 进入 Pod 的内部容器。如果 Pod 中有多个容器，使用 kubectl exec -c 指定容器

$ kubectl exec -it nginx sh

在 Pod 容器中执行命令，校验其中的 socket 情况以及 nginx 服务

# 在 POD 中执行命令

# 可以看到 nginx 起的80端口
$ netstat -tan
Active Internet connections (servers and established)
Proto Recv-Q Send-Q Local Address           Foreign Address         State
tcp        0      0 0.0.0.0:80              0.0.0.0:*               LISTEN

# 访问 nginx，正确返回配置页面的内容
# -q: 不输出 wget 自身信息
# -O -: 定向到标准输出
$ wget -q -O - localhost
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Welcome to nginx!</title>
<style>
    body {
        width: 35em;
        margin: 0 auto;
        font-family: Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif;
    }
</style>
</head>
<body>
<h1>Welcome to nginx!</h1>
<p>If you see this page, the nginx web server is successfully installed and
working. Further configuration is required.</p>

<p>For online documentation and support please refer to
<a href="http://nginx.org/">nginx.org</a>.<br/>
Commercial support is available at
<a href="http://nginx.com/">nginx.com</a>.</p>

<p><em>Thank you for using nginx.</em></p>
</body>
</html>

Deployment

在 k8s 中编排应用可以更好地做弹性扩容，负载均衡。既然要均衡，一个 Pod 肯定不能均衡，自然要部署多个 Pod

docker-compose 可以简单地通过 docker-compose scale 来扩容，k8s 更不在话下了。

在k8s中管理 Pod 的称作 Controller，我们可以使用 Deployment 这种 Controller 来为 Pod 进行扩容，当然它还可以滚动升级，回滚，金丝雀等等关于部署的事情

我们编写一个 Deployment 的资源配置文件

spec.template: 指定要部署的 Pod
spec.replicas: 指定要部署的个数
spec.selector: 定位需要管理的 Pod

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

我们使用 kubectl apply 部署生效后查看 Pod 以及 Deployment 状态

$ kubectl apply -f nginx.yaml

# nginx-deployment 部署的三个 pod 全部成功
$ kubectl get pods -o wide -l 'app=nginx'
NAME                                READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP            NODE       NOMINATED NODE   READINESS GATES
nginx                               1/1     Running   1          4h29m   10.244.1.9    shuifeng   <none>           <none>
nginx-deployment-54f57cf6bf-57g8l   1/1     Running   0          23m     10.244.1.10   shuifeng   <none>           <none>
nginx-deployment-54f57cf6bf-ltdf7   1/1     Running   0          23m     10.244.1.11   shuifeng   <none>           <none>
nginx-deployment-54f57cf6bf-n8ppt   1/1     Running   0          23m     10.244.1.12   shuifeng   <none>           <none>

# READY 3/3 表明全部部署成功
$ kubectl get deploy nginx-deployment
NAME               READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
nginx-deployment   3/3     3            3           23m

Service

现在我们已经部署了一个 Deployment，其中有三个 Pod，就有三个 IP，那我们如何向这三个 Pod 请求服务呢，何况每当上线部署后，就会产生新的 Pod IP。即我们如何做服务发现

我们可以通过 Service 解决这个问题，做指定 Deployment 或者特定集合 Pod 的网络层抽象

配置文件如下

spec.selector: 指定如何选择 Pod
spec.ports: 指定如何暴露端口

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

我们使用 kubectl apply 部署生效后查看 Service 状态

$ kubectl get svc nginx-service -o wide
NAME            TYPE        CLUSTER-IP    EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE   SELECTOR
nginx-service   ClusterIP   10.108.9.49   <none>        80/TCP    11m   app=nginx

ClusterIP 代表服务只能在集群内部访问，此时我们访问 10.108.9.49 访问服务

$ curl 10.108.9.49
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Welcome to nginx!</title>
<style>
    body {
        width: 35em;
        margin: 0 auto;
        font-family: Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif;
    }
</style>
</head>
<body>
<h1>Welcome to nginx!</h1>
<p>If you see this page, the nginx web server is successfully installed and
working. Further configuration is required.</p>

<p>For online documentation and support please refer to
<a href="http://nginx.org/">nginx.org</a>.<br/>
Commercial support is available at
<a href="http://nginx.com/">nginx.com</a>.</p>

<p><em>Thank you for using nginx.</em></p>
</body>
</html>

服务发现，我们只需要知道服务的名字便能够访问服务，只能通过 IP 访问也太 low 了。Service 当然不会这么 low

在 k8s 中，所有的服务可以通过 my-svc.my-namespace.svc.cluster.local 做服务发现，对于刚才部署的 Service 就是 nginx-service.default.svc.cluster.local

在集群中的任意一个 Pod 中通过域名访问服务，访问成功

$ curl nginx-service.default.svc.cluster.local
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Welcome to nginx!</title>
<style>
    body {
        width: 35em;
        margin: 0 auto;
        font-family: Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif;
    }
</style>
</head>
<body>
<h1>Welcome to nginx!</h1>
<p>If you see this page, the nginx web server is successfully installed and
working. Further configuration is required.</p>

<p>For online documentation and support please refer to
<a href="http://nginx.org/">nginx.org</a>.<br/>
Commercial support is available at
<a href="http://nginx.com/">nginx.com</a>.</p>

<p><em>Thank you for using nginx.</em></p>
</body>
</html>

小结

通过配置 Deployment 与 Service ，此时我们可以在集群中通过服务发现访问域名。完整的配置文件如下

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

---

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

当我们仍然需要把服务暴露给互联网，那我们如何在集群外访问域名呢？

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