本系列记录了笔者刚刚接触并学习 Kubernetes 时动手做过的一些练习,这里分享出自己的 Kubernetes 学习历程,希望对广大 Kubernetes 初学者有所帮助。

练习1 - 如何在 Kubernetes 里创建一个 Nginx 应用

使用命令行 kubectl run --image=nginx nginx-app --port=80 创建一个名为 nginx-app 的应用

适合 Kubernetes 初学者的一些实战练习(一)_nginx

结果: deployment.apps/nginx-app created

使用命令行 ​​kubectl get pods​​​ 查看创建结果,状态已经为 ​​running​​:

适合 Kubernetes 初学者的一些实战练习(一)_环境变量_02

使用命令行 ​​kubectl describe pods​​ 查看 pod 明细:

适合 Kubernetes 初学者的一些实战练习(一)_环境变量_03

适合 Kubernetes 初学者的一些实战练习(一)_命令行_04

适合 Kubernetes 初学者的一些实战练习(一)_命令行_05

把 pod id 记下来: nginx-app-f75d46bd9-q6c76

使用该 pod id 可以执行一些命令:

  • kubectl exec nginx-app-f75d46bd9-q6c76 ps aux
  • kubectl describe pod nginx-app-f75d46bd9-q6c76
  • kubectl logs nginx-app-f75d46bd9-q6c76

练习2 - 如何在 Kubernetes 里创建一个 Nginx Service

前一个练习,我们已经使用 ​​kubectl​​ 命令行创建了 Pod,但是在 kubernetes 中,Pod 的 IP 地址会随着 Pod 的重启而变化,因此用 Pod 的 IP 地址来访问我们部署的 nginx 应用不太合适。

Kubernetes 里推荐的方式是用 Service 来消费 nginx 服务。

Service 为一组 Pod 提供一个统一的入口,并为它们提供负载均衡和服务发现支持。

使用如下命令行基于 pod 创建一个 service:


kubectl expose deployment nginx-app --type=NodePort --port=80


收到 service/nginx-app exposed 消息。

适合 Kubernetes 初学者的一些实战练习(一)_nginx_06

使用命令行拿到创建成功的 service 的明细:


kubectl describe service nginx-app


适合 Kubernetes 初学者的一些实战练习(一)_环境变量_07

使用 ​​http://<node_id>:32624​​ 访问这个 nginx 应用:

适合 Kubernetes 初学者的一些实战练习(一)_命令行_08

看到上图说明访问 nginx 成功了。

使用命令行查看 nginx 访问日志:


kubectl logs nginx-app-f75d46bd9-q6c76


适合 Kubernetes 初学者的一些实战练习(一)_nginx_09

练习3 - Kubenetes 里 Pod 和 Service 绑定的实现方式

前一个练习,我们介绍了如何创建一个 Kubernetes pod 和 service,使用的方法是命令​​kubectl run​​.

本文介绍另一种方式,通过这种方式来学习 Kubernetes 里 pod 和对应的 service 是如何绑定的。

首先使用下面的命令行创建一个名称为 jerry-nginx-1982 的 deployment:


kubectl create deployment jerry-nginx-1982 --image=nginx


适合 Kubernetes 初学者的一些实战练习(一)_环境变量_10

然后使用命令行 ​​kubectl get deployment​​ 得到创建好的 deployment:

然后创建一个同名的 service,类型为 nodeport.


kubectl create service nodeport jerry-nginx-1982 --tcp 80:80
创建完成后,使用命令行 kubectl get svc 得到名称为 jerry-nginx-1982 对外暴露的端口号:31954:


适合 Kubernetes 初学者的一些实战练习(一)_命令行_11

然后就能通过这个端口号访问nginx server了:

适合 Kubernetes 初学者的一些实战练习(一)_环境变量_12

那么这两个同名的 pod 和 service 是如何关联的呢?

首先打开 kubernetes dashboard,找到之前创建的 pod:

适合 Kubernetes 初学者的一些实战练习(一)_环境变量_13

其明细为:jerry-nginx-1982-67cb658cb8-9hl99

适合 Kubernetes 初学者的一些实战练习(一)_环境变量_14

再打开同名service:

适合 Kubernetes 初学者的一些实战练习(一)_nginx_15

再打开这个 service 里的 pod,发现就是我们前面找到的 jerry-nginx-1982-67cb658cb8-9hl99,说明 pod 和 service 是通过名称关联的。

适合 Kubernetes 初学者的一些实战练习(一)_命令行_16

我们可以做一个 negative 测试,直接创建一个名为 test 的 service,但不给它预先创建名为 test 的 pod:


kubectl create service nodeport test --tcp 80:80


适合 Kubernetes 初学者的一些实战练习(一)_nginx_17

service 创建成功后,打开这个 service,发现里面没有分配任何 pod:

适合 Kubernetes 初学者的一些实战练习(一)_命令行_18

这个结果和我们预测的一致。

练习4 - 使用 Kubernetes 里的 job 计算圆周率后 2000 位

使用 Kubernetes 里的 job(作业),我们可以很方便地执行一些比较耗时的操作。

新建一个 job.ymal 文件:

定义了一个 Kubernetes job,名称为 pi,类型为 job,容器名称为 pi,镜像为 perl,执行的 perl 命令为 print bpi(2000):

适合 Kubernetes 初学者的一些实战练习(一)_环境变量_19

这个 ymal 文件的完整内容:

apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:
name: pi
spec:
template:
metadata:
name: pi
spec:
containers:
name: pi
image: perl
command: ["perl", "-Mbignum=bpi", "-wle", "print bpi(2000)"]
restartPolicy: Never

使用命令 ​​kubectl create -f​​ 导入这个 yaml 文件,创建一个新的 job:

适合 Kubernetes 初学者的一些实战练习(一)_命令行_20

之后在 Kubernetes 的 dashboard 里能看到这个新建的 job:

适合 Kubernetes 初学者的一些实战练习(一)_命令行_21

job 对应的 pod 状态为 Waiting ContainerCreating:

适合 Kubernetes 初学者的一些实战练习(一)_命令行_22

稍后,其状态从 Running 变为了 Terminated:Completed,总共花了 14 分钟。

适合 Kubernetes 初学者的一些实战练习(一)_nginx_23

在 pod 的事件日志里,能看到大部分时间花在了 perl 镜像的下载上:

适合 Kubernetes 初学者的一些实战练习(一)_nginx_24

点击 dashboard 的 logs 按钮,就能看到这个 2000 位圆周率的计算结果:

适合 Kubernetes 初学者的一些实战练习(一)_命令行_25

练习5 - Kubernetes 里的 ConfigMap 的用途

顾名思义,ConfigMap 用于保存配置数据的键值对,可以用来保存单个属性,也可以用来保存配置文件。

ConfigMap 同 Kubernetes 的另一个概念 secret 类似,区别是 ConfigMap 主要用于保存不包含敏感信息的明文字符串。

创建方式:


kubectl create configmap special-config --from-literal=i042416=jerry


上述命令行创建了一个名为 ​​special-config​​ 的键值对,

适合 Kubernetes 初学者的一些实战练习(一)_nginx_26

适合 Kubernetes 初学者的一些实战练习(一)_命令行_27

key为 i042416, 值为 jerry

适合 Kubernetes 初学者的一些实战练习(一)_环境变量_28

接下来我希望用这个 key 为 i042416 的值"jerry"来定义成 pod 里的一个环境变量。

下面是我的 yaml 文件:

适合 Kubernetes 初学者的一些实战练习(一)_环境变量_29

apiVersion: v1
2 kind: Pod
3 metadata:
4 name: jerry-config-pod
5 spec:
6 containers:
7 - name: test-container
8 image: http://gcr.io/google_containers/busybox
9 command: [ "/bin/sh", "-c", "env" ]
10 env:
11 - name: JERRY_NAME
12 valueFrom:
13 configMapKeyRef:
14 name: special-config
15 key: i042416
16 restartPolicy: Never

可以看到第 15 行引用了我的 ConfigMap 的 key:i042416

下面使用 ​​create -f​​ 将该 yaml 文件导入,创建一个新的 pod:

适合 Kubernetes 初学者的一些实战练习(一)_环境变量_30

创建之后,能在 pod 的明细页面看到 configMap 的 key 已经作为环境变量显示出来了:

适合 Kubernetes 初学者的一些实战练习(一)_命令行_31

因为我 yaml 文件里指定 pod 执行的 script 为 /bin/sh -c env, 因此最后会将容器里所有的环境变量都打印出来,我们定义在 ConfigMap 里的 i042416 的值 jerry 也被显示了出来:

适合 Kubernetes 初学者的一些实战练习(一)_环境变量_32

这种定义环境变量的做法和 SAP 云平台 CloudFoundry 环境里定义环境变量的方式很类似。

CloudFoundry环境变量一览表:

​https://docs.run.pivotal.io/devguide/deploy-apps/environment-variable.html​

  • CF_INSTANCE_ADDR
  • CF_INSTANCE_GUID
  • CF_INSTANCE_INDEX
  • CF_INSTANCE_IP
  • CF_INSTANCE_INTERNAL_IP
  • CF_INSTANCE_PORT
  • CF_INSTANCE_PORTS
  • DATABASE_URL
  • HOME
  • LANG
  • MEMORY_LIMIT
  • PORT
  • PWD
  • TMPDIR
  • USER
  • VCAP_APP_PORT
  • VCAP_APPLICATION
  • VCAP_SERVICES

当使用 cf push 命令将本地应用部署到 SAP 云平台的 CloudFoundry 环境下时,某些环境变量会自动被系统写入相应的值,这个行为同 ABAP 的 sy-sysid 自动被设置为当前系统 ID 具有一样的逻辑。

比如 app router 会把用户访问请求重定向到 XSUAA 实例上。

适合 Kubernetes 初学者的一些实战练习(一)_环境变量_33

app router 在 manifest.yml 里定义的 XSUAA 实例名称为 xsuaa-jerry-demo,

适合 Kubernetes 初学者的一些实战练习(一)_nginx_34

在运行时这个 XSUAA 的 id 会被 SAP 云平台自动写入环境变量 VCAP_SERVICES 里:

适合 Kubernetes 初学者的一些实战练习(一)_nginx_35

总结

本文介绍了每一个 Kubernetes 从业者的实际工作中几乎都会使用的步骤:创建 Deployment 和 Service,同时通过实际例子讲解了 Pod 和 Service 绑定的实现方式,介绍了使用 Kubernetes Job 计算圆周率这种费时的操作,希望对 Kubernetes 初学者能有所帮助。