1 - 公开外部 IP 地址以访问集群中应用程序

此页面显示如何创建公开外部 IP 地址的 Kubernetes 服务对象。

准备开始

  • 安装 kubectl
  • 使用 Google Kubernetes Engine 或 Amazon Web Services 等云供应商创建 Kubernetes 集群。 本教程创建了一个外部负载均衡器, 需要云供应商。
  • 配置 kubectl 与 Kubernetes API 服务器通信。有关说明,请参阅云供应商文档。

教程目标

  • 运行 Hello World 应用程序的五个实例。
  • 创建一个公开外部 IP 地址的 Service 对象。
  • 使用 Service 对象访问正在运行的应用程序。

为一个在五个 pod 中运行的应用程序创建服务

  1. 在集群中运行 Hello World 应用程序:

    apiVersion: apps/v1
    kind: Deployment
    metadata:
      labels:
        app.kubernetes.io/name: load-balancer-example
      name: hello-world
    spec:
      replicas: 5
      selector:
        matchLabels:
          app.kubernetes.io/name: load-balancer-example
      template:
        metadata:
          labels:
            app.kubernetes.io/name: load-balancer-example
        spec:
          containers:
          - image: gcr.io/google-samples/node-hello:1.0
            name: hello-world
            ports:
            - containerPort: 8080
    
    kubectl apply -f https://k8s.io/examples/service/load-balancer-example.yaml
    

    前面的命令创建一个 Deployment 对象和一个关联的 ReplicaSet 对象。 ReplicaSet 有五个 Pod, 每个都运行 Hello World 应用程序。

  1. 显示有关 Deployment 的信息:

    kubectl get deployments hello-world
    kubectl describe deployments hello-world
    
  1. 显示有关 ReplicaSet 对象的信息:

    kubectl get replicasets
    kubectl describe replicasets
    
  1. 创建公开 Deployment 的 Service 对象:

    kubectl expose deployment hello-world --type=LoadBalancer --name=my-service
    
  1. 显示有关 Service 的信息:

    kubectl get services my-service
    

    输出类似于:

    NAME         TYPE           CLUSTER-IP     EXTERNAL-IP      PORT(S)    AGE
    my-service   LoadBalancer   10.3.245.137   104.198.205.71   8080/TCP   54s
    
  1. 显示有关 Service 的详细信息:

    kubectl describe services my-service
    

    输出类似于:

    Name:           my-service
    Namespace:      default
    Labels:         app.kubernetes.io/name=load-balancer-example
    Annotations:    <none>
    Selector:       app.kubernetes.io/name=load-balancer-example
    Type:           LoadBalancer
    IP:             10.3.245.137
    LoadBalancer Ingress:   104.198.205.71
    Port:           <unset> 8080/TCP
    NodePort:       <unset> 32377/TCP
    Endpoints:      10.0.0.6:8080,10.0.1.6:8080,10.0.1.7:8080 + 2 more...
    Session Affinity:   None
    Events:         <none>
    

    记下服务公开的外部 IP 地址(LoadBalancer Ingress)。 在本例中,外部 IP 地址是 104.198.205.71。还要注意 PortNodePort 的值。 在本例中,Port 是 8080,NodePort 是 32377。

  1. 在前面的输出中,你可以看到服务有几个端点: 10.0.0.6:8080、10.0.1.6:8080、10.0.1.7:8080 和另外两个, 这些都是正在运行 Hello World 应用程序的 Pod 的内部地址。 要验证这些是 Pod 地址,请输入以下命令:

    kubectl get pods --output=wide
    

    输出类似于:

    NAME                         ...  IP         NODE
    hello-world-2895499144-1jaz9 ...  10.0.1.6   gke-cluster-1-default-pool-e0b8d269-1afc
    hello-world-2895499144-2e5uh ...  10.0.1.8   gke-cluster-1-default-pool-e0b8d269-1afc
    hello-world-2895499144-9m4h1 ...  10.0.0.6   gke-cluster-1-default-pool-e0b8d269-5v7a
    hello-world-2895499144-o4z13 ...  10.0.1.7   gke-cluster-1-default-pool-e0b8d269-1afc
    hello-world-2895499144-segjf ...  10.0.2.5   gke-cluster-1-default-pool-e0b8d269-cpuc
    
  1. 使用外部 IP 地址(LoadBalancer Ingress)访问 Hello World 应用程序:

    curl http://<external-ip>:<port>
    

    其中 <external-ip> 是你的服务的外部 IP 地址(LoadBalancer Ingress), <port> 是你的服务描述中的 port 的值。 如果你正在使用 minikube,输入 minikube service my-service 将在浏览器中自动打开 Hello World 应用程序。

    成功请求的响应是一条问候消息:

    Hello, world!
    Version: 2.0.0
    Hostname: hello-world-2895499144-2e5uh
    

清理现场

要删除 Service,请输入以下命令:

kubectl delete services my-service

要删除正在运行 Hello World 应用程序的 Deployment、ReplicaSet 和 Pod,请输入以下命令:

kubectl delete deployment hello-world

接下来

进一步了解使用 Service 连接到应用

2 - 示例:使用 Redis 部署 PHP 留言板应用

本教程向你展示如何使用 Kubernetes 和 Docker 构建和部署一个简单的 (非面向生产的) 多层 Web 应用。本例由以下组件组成:

  • 单实例 Redis 以保存留言板条目
  • 多个 Web 前端实例

教程目标

  • 启动 Redis 领导者(Leader)
  • 启动两个 Redis 跟随者(Follower)
  • 公开并查看前端服务
  • 清理

准备开始

你必须拥有一个 Kubernetes 的集群,且必须配置 kubectl 命令行工具让其与你的集群通信。 建议运行本教程的集群至少有两个节点,且这两个节点不能作为控制平面主机。 如果你还没有集群,你可以通过 Minikube 构建一个你自己的集群,或者你可以使用下面的 Kubernetes 练习环境之一:

你的 Kubernetes 服务器版本必须不低于版本 v1.14. 要获知版本信息,请输入 kubectl version.

启动 Redis 数据库

留言板应用使用 Redis 存储数据。

创建 Redis Deployment

下面包含的清单文件指定了一个 Deployment 控制器,该控制器运行一个 Redis Pod 副本。

# 来源:https://cloud.google.com/kubernetes-engine/docs/tutorials/guestbook
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: redis-leader
  labels:
    app: redis
    role: leader
    tier: backend
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: redis
  template:
    metadata:
      labels:
        app: redis
        role: leader
        tier: backend
    spec:
      containers:
      - name: leader
        image: "docker.io/redis:6.0.5"
        resources:
          requests:
            cpu: 100m
            memory: 100Mi
        ports:
        - containerPort: 6379
  1. 在下载清单文件的目录中启动终端窗口。

  2. redis-leader-deployment.yaml 文件中应用 Redis Deployment:

    kubectl apply -f https://k8s.io/examples/application/guestbook/redis-leader-deployment.yaml
    
  1. 查询 Pod 列表以验证 Redis Pod 是否正在运行:

    kubectl get pods
    

    响应应该与此类似:

    NAME                           READY   STATUS    RESTARTS   AGE
    redis-leader-fb76b4755-xjr2n   1/1     Running   0          13s
    
  1. 运行以下命令查看 Redis Deployment 中的日志:

    kubectl logs -f deployment/redis-leader
    

创建 Redis 领导者服务

留言板应用需要往 Redis 中写数据。因此,需要创建 Service 来转发 Redis Pod 的流量。Service 定义了访问 Pod 的策略。

# 来源:https://cloud.google.com/kubernetes-engine/docs/tutorials/guestbook
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: redis-leader
  labels:
    app: redis
    role: leader
    tier: backend
spec:
  ports:
  - port: 6379
    targetPort: 6379
  selector:
    app: redis
    role: leader
    tier: backend
  1. 使用下面的 redis-leader-service.yaml 文件创建 Redis 的服务:

    kubectl apply -f https://k8s.io/examples/application/guestbook/redis-leader-service.yaml
    
  1. 查询服务列表验证 Redis 服务是否正在运行:

    kubectl get service
    

    响应应该与此类似:

    NAME           TYPE        CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)    AGE
    kubernetes     ClusterIP   10.0.0.1     <none>        443/TCP    1m
    redis-leader   ClusterIP   10.103.78.24 <none>        6379/TCP   16s
    

设置 Redis 跟随者

尽管 Redis 领导者只有一个 Pod,你可以通过添加若干 Redis 跟随者来将其配置为高可用状态, 以满足流量需求。

# 来源:https://cloud.google.com/kubernetes-engine/docs/tutorials/guestbook
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: redis-follower
  labels:
    app: redis
    role: follower
    tier: backend
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: redis
  template:
    metadata:
      labels:
        app: redis
        role: follower
        tier: backend
    spec:
      containers:
      - name: follower
        image: us-docker.pkg.dev/google-samples/containers/gke/gb-redis-follower:v2
        resources:
          requests:
            cpu: 100m
            memory: 100Mi
        ports:
        - containerPort: 6379
  1. 应用下面的 redis-follower-deployment.yaml 文件创建 Redis Deployment:

    kubectl apply -f https://k8s.io/examples/application/guestbook/redis-follower-deployment.yaml
    
  1. 通过查询 Pods 列表,验证两个 Redis 跟随者副本在运行:

    kubectl get pods
    

    响应应该类似于这样:

    NAME                             READY   STATUS    RESTARTS   AGE
    redis-follower-dddfbdcc9-82sfr   1/1     Running   0          37s
    redis-follower-dddfbdcc9-qrt5k   1/1     Running   0          38s
    redis-leader-fb76b4755-xjr2n     1/1     Running   0          11m
    

创建 Redis 跟随者服务

Guestbook 应用需要与 Redis 跟随者通信以读取数据。 为了让 Redis 跟随者可被发现,你必须创建另一个 Service

# 来源:https://cloud.google.com/kubernetes-engine/docs/tutorials/guestbook
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: redis-follower
  labels:
    app: redis
    role: follower
    tier: backend
spec:
  ports:
    # 此服务应使用的端口
  - port: 6379
  selector:
    app: redis
    role: follower
    tier: backend
  1. 应用如下所示 redis-follower-service.yaml 文件中的 Redis Service:

    kubectl apply -f https://k8s.io/examples/application/guestbook/redis-follower-service.yaml
    
  1. 查询 Service 列表,验证 Redis 服务在运行:

    kubectl get service
    

    响应应该类似于这样:

    NAME             TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)    AGE
    kubernetes       ClusterIP   10.96.0.1       <none>        443/TCP    3d19h
    redis-follower   ClusterIP   10.110.162.42   <none>        6379/TCP   9s
    redis-leader     ClusterIP   10.103.78.24    <none>        6379/TCP   6m10s
    

设置并公开留言板前端

现在你有了一个为 Guestbook 应用配置的 Redis 存储处于运行状态, 接下来可以启动 Guestbook 的 Web 服务器了。 与 Redis 跟随者类似,前端也是使用 Kubernetes Deployment 来部署的。

Guestbook 应用使用 PHP 前端。该前端被配置成与后端的 Redis 跟随者或者领导者服务通信,具体选择哪个服务取决于请求是读操作还是写操作。 前端对外暴露一个 JSON 接口,并提供基于 jQuery-Ajax 的用户体验。

创建 Guestbook 前端 Deployment

# 来源:https://cloud.google.com/kubernetes-engine/docs/tutorials/guestbook
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: frontend
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
        app: guestbook
        tier: frontend
  template:
    metadata:
      labels:
        app: guestbook
        tier: frontend
    spec:
      containers:
      - name: php-redis
        image: us-docker.pkg.dev/google-samples/containers/gke/gb-frontend:v5
        env:
        - name: GET_HOSTS_FROM
          value: "dns"
        resources:
          requests:
            cpu: 100m
            memory: 100Mi
        ports:
        - containerPort: 80
  1. 应用来自 frontend-deployment.yaml 文件的前端 Deployment:

    kubectl apply -f https://k8s.io/examples/application/guestbook/frontend-deployment.yaml
    
  1. 查询 Pod 列表,验证三个前端副本正在运行:

    kubectl get pods -l app=guestbook -l tier=frontend
    

    响应应该与此类似:

    NAME                        READY   STATUS    RESTARTS   AGE
    frontend-85595f5bf9-5tqhb   1/1     Running   0          47s
    frontend-85595f5bf9-qbzwm   1/1     Running   0          47s
    frontend-85595f5bf9-zchwc   1/1     Running   0          47s
    

创建前端服务

应用的 Redis 服务只能在 Kubernetes 集群中访问,因为服务的默认类型是 ClusterIPClusterIP 为服务指向的 Pod 集提供一个 IP 地址。这个 IP 地址只能在集群中访问。

如果你希望访客能够访问你的 Guestbook,你必须将前端服务配置为外部可见的, 以便客户端可以从 Kubernetes 集群之外请求服务。 然而即便使用了 ClusterIP,Kubernetes 用户仍可以通过 kubectl port-forward 访问服务。

# 来源:https://cloud.google.com/kubernetes-engine/docs/tutorials/guestbook
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: frontend
  labels:
    app: guestbook
    tier: frontend
spec:
  # 如果你的集群支持,请取消注释以下内容以自动为前端服务创建一个外部负载均衡 IP。
  # type: LoadBalancer
  #type: LoadBalancer
  ports:
    # 此服务应使用的端口
  - port: 80
  selector:
    app: guestbook
    tier: frontend
  1. 应用来自 frontend-service.yaml 文件中的前端服务:

    kubectl apply -f https://k8s.io/examples/application/guestbook/frontend-service.yaml
    
  1. 查询 Service 列表以验证前端服务正在运行:

    kubectl get services
    

    响应应该与此类似:

    NAME             TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)    AGE
    frontend         ClusterIP   10.97.28.230    <none>        80/TCP     19s
    kubernetes       ClusterIP   10.96.0.1       <none>        443/TCP    3d19h
    redis-follower   ClusterIP   10.110.162.42   <none>        6379/TCP   5m48s
    redis-leader     ClusterIP   10.103.78.24    <none>        6379/TCP   11m
    

通过 kubectl port-forward 查看前端服务

  1. 运行以下命令将本机的 8080 端口转发到服务的 80 端口。

    kubectl port-forward svc/frontend 8080:80
    

    响应应该与此类似:

    Forwarding from 127.0.0.1:8080 -> 80
    Forwarding from [::1]:8080 -> 80
    
  1. 在浏览器中加载 http://localhost:8080 页面以查看 Guestbook。

通过 LoadBalancer 查看前端服务

如果你部署了 frontend-service.yaml,需要找到用来查看 Guestbook 的 IP 地址。

  1. 运行以下命令以获取前端服务的 IP 地址。

    kubectl get service frontend
    

    响应应该与此类似:

    NAME       TYPE           CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP        PORT(S)        AGE
    frontend   LoadBalancer   10.51.242.136   109.197.92.229     80:32372/TCP   1m
    
  1. 复制这里的外部 IP 地址,然后在浏览器中加载页面以查看留言板。

扩展 Web 前端

你可以根据需要执行伸缩操作,这是因为服务器本身被定义为使用一个 Deployment 控制器的 Service。

  1. 运行以下命令扩展前端 Pod 的数量:

    kubectl scale deployment frontend --replicas=5
    
  1. 查询 Pod 列表验证正在运行的前端 Pod 的数量:

    kubectl get pods
    

    响应应该类似于这样:

    NAME                             READY   STATUS    RESTARTS   AGE
    frontend-85595f5bf9-5df5m        1/1     Running   0          83s
    frontend-85595f5bf9-7zmg5        1/1     Running   0          83s
    frontend-85595f5bf9-cpskg        1/1     Running   0          15m
    frontend-85595f5bf9-l2l54        1/1     Running   0          14m
    frontend-85595f5bf9-l9c8z        1/1     Running   0          14m
    redis-follower-dddfbdcc9-82sfr   1/1     Running   0          97m
    redis-follower-dddfbdcc9-qrt5k   1/1     Running   0          97m
    redis-leader-fb76b4755-xjr2n     1/1     Running   0          108m
    
  1. 运行以下命令缩小前端 Pod 的数量:

    kubectl scale deployment frontend --replicas=2
    
  1. 查询 Pod 列表验证正在运行的前端 Pod 的数量:

    kubectl get pods
    

    响应应该类似于这样:

    NAME                             READY   STATUS    RESTARTS   AGE
    frontend-85595f5bf9-cpskg        1/1     Running   0          16m
    frontend-85595f5bf9-l9c8z        1/1     Running   0          15m
    redis-follower-dddfbdcc9-82sfr   1/1     Running   0          98m
    redis-follower-dddfbdcc9-qrt5k   1/1     Running   0          98m
    redis-leader-fb76b4755-xjr2n     1/1     Running   0          109m
    

清理现场

删除 Deployments 和服务还会删除正在运行的 Pod。 使用标签用一个命令删除多个资源。

  1. 运行以下命令以删除所有 Pod、Deployment 和 Service。

    kubectl delete deployment -l app=redis
    kubectl delete service -l app=redis
    kubectl delete deployment frontend
    kubectl delete service frontend
    

    响应应该是:

    deployment.apps "redis-follower" deleted
    deployment.apps "redis-leader" deleted
    deployment.apps "frontend" deleted
    service "frontend" deleted
    
  1. 查询 Pod 列表,确认没有 Pod 在运行:

    kubectl get pods
    

    响应应该是:

    No resources found in default namespace.
    

接下来