写给前端的 K8S 上手指南

,在回答这个问题之前，让我们一起先了解下 web应用部署方式的演化过程。,在我刚接触软件开发的时候，人们部署应用的方式通常是这样的：,首先需要一台服务器，然后在服务器上安装 Web Server （例如：Nginx 或者 Apache Server）。接着，根据应用的运行时要求，安装对应的软件包（例如：如果代码是用 Node.js 编写，就需要安装 Node.js 运行时环境）。最后，根据应用的其他功能，安装对应的软件，如数据库之类的。,应用部署的同时，宿主机上也多了各种软件程序。此时，这个 web 应用提供的服务如下图所示：,,随着 web 应用的日趋复杂，这种部署方式的弊端逐渐出现了。,现代服务器性能非常强悍，如果一台主机上仅运行几个程序，就可能造成机器资源利用率偏低。而且，由于程序是直接运行在宿主机上的，程序之间存在资源竞争关系，会互相影响。如果某个程序造成宿主机卡顿或挂掉，那么其他程序也无法正常工作了。,在 2013 年出现 Docker 容器技术之后，这种部署方式逐渐被淘汰了。,容器技术有多种实现方式，比较主流的是 Docker。,,其 logo 很好的体现了“容器”的特点——程序就像一个个集装箱，彼此隔离的运行在宿主机上。,区别于传统的宿主机部署模式，容器化技术提供了一个隔离环境。程序之间既不会互相影响，也不会影响宿主机的稳定。,Docker 方式运行的容器，可以理解为一个虚拟机（但和虚拟机还是有区别的，虚拟机是对硬件的虚拟化；Docker 是操作系统层的虚拟化）。它包含了运行程序所需的运行时环境和程序代码，启动后能够以端口映射的方式，将容器自身的服务暴露给宿主机和外部用户。,容器之间除了彼此隔离之外，也能够通过 Docker 引擎实现互联。容器之间的访问通常是以内部 IP 的方式进行的。,,随着 web 应用规模的继续扩大，单主机不再能满足性能要求。现在的部署是基于多主机、多容器进行的。那么，如何对这些主机资源和应用容器进行管理？这个问题的答案指向了本文的主角—— K8S。,开源的容器管理平台,K8S 的全称是Kubernetes，因为在首字母k和尾字母s中间有8个字母，因此被简写为 K8S（类似的还有i18n等）。它是由谷歌开源的，主流的容器管理平台。,,它的 logo 也很有意思，K8S 就像一个舵一样，让用户能够在茫茫大海中将满载集装箱的大船驶向成功的彼岸。,借助 K8S 提供的能力，运维人员——甚至是前端开发人员——能够很容易地在集群环境中部署和管理容器。并且，对于以下功能，K8S 也能够很好地支持：,K8S 环境需要先被安装和运行起来。由于这部分的操作需要服务器支持，这里就不做介绍了。下文的全部内容都基于读者能够连接到任一 K8S 系统这个前提之上。,在 K8S 中，所有资源都是通过声明式配置进行管理的，它们被称作 K8S 对象。以 namespace 为例：,不同类型的对象所需的配置不完全相同，但他们都应有如下几个基础配置：,常见的 K8S 对象包括 Namespace、Ingress、Sevice、Development、Pod。其中，Namespace 是一个虚拟的概念，用来对集群划分不同的命名空间。通常，同一个 Namespace 中的资源，其命名应该是唯一的。其他几种类型的资源的关系如下图所示：,,通常一个集群会包含数台物理主机，它们都是集群的节点，这些节点需要一个统一的 IP 进行访问。Ingress 提供了这项能力，它是整个集群的流量入口。,Ingress 控制器有多种实现，比较常见的是基于 Nginx 实现的。,流量从 Ingress 进入集群之后，应该被分配给不同的容器处理。但通常来说，容器的 IP 不是固定的，这是因为在 K8S 中，可以随时增减容器的数量，此时容器 IP 就是动态的。,Service 是一个抽象概念，它的作用是在 Ingress 和 Pod 之间解藕它们二者的关联。它会动态获取可用的 Pod 的信息，传递给 Ingress，以保证进行正确的负载均衡。,不论是正常的增减容器数量（扩缩容）还是容器自身因为意外重启，流量总会被分配到可用的容器上。,Development 是用于管理副本集和容器配置的。K8S 不建议用户直接操作副本集配置，所以 Development 通常是用户所需要接触的最基础的配置。,通过 Development，可以实现如下功能：,Pod 是 K8S 中最小的部署单元，它包含了一组容器（可以是一个或多个）。同一个 Pod 中的不同容器之间可以通过localhost:<port>的方式互相访问对方暴露出来的服务，同时，容器之间可以访问共同的数据卷。多容器的使用场景通常是一个主容器加上多个 sidecar，他们彼此配合，共同实现功能需求。,以下是多容器配合的一个实例：,,上图中的 Web Server 容器可以对外提供资源访问的服务，同时，File Puller 作为一个 sidecar 容器，可以同时将远端的内容更新到本地存储中，以保证 Web Server 提供的内容是最新的。,kubectl 是 K8S 提供的命令行工具，使得用户可以在本地对 K8S 集群发送操作指令。,安装完成后，创建配置文件：,然后在文件中加入集群配置：,保存好配置之后，就可以是使用 kubectl 命令对集群进行操作了。eg：,kubectl 功能比较多，根据使用习惯的不同，同一个功能也有不同的使用方式。下面列举一些我使用得比较多的命令。,以上命令的含义是，获取名称为xxx的 service 对应的配置文件，并且以 yaml 格式输出。对于不同的资源，通常是以<类型>/<名称>进行区分的。,上面提到过，K8S 中一切资源都可以从声明式配置中得到。当我们想创建一个资源的时候，可以先创建对应的配置文件。然后使用以下命令使配置生效：,以上命令都可以应用配置文件，区别就在在于，create 通常用于第一次创建，apply则用于修改已存在的配置文件。我更倾向于使用 apply 命令。,获取 Pod 中对应的容器的输出信息。如果 Pod 中只有一个容器，container-name 可以省略。,在容器运行过程中，可能会出现异常情况，这个时候需要进入容器内部进行检查。这个时候可以使用以下命令：,如果 Pod 包含多个容器，同样需要使用 -c参数，指定需要进入的容器名称。,这个 demo 的目标是启动一个 3 实例的 Node.js 后端程序，并实现以下效果：,http://demo-20211215.io 域名指向的是集群 Ip，当请求/20211215这个路径的时候，期望能收到 Node.js 后端返回的字符串：Hello World。,由于这个示例域名是不存在的，因此我们这里利用 Hosts 进行配置。在本地 Hosts 增加一条记录，将域名直接绑定到测试集群的 Ingress IP上：,现在执行测试命令，将会得到下面的提示：,目前集群还不能响应对于 /20211215 这个 path 的请求。接下来，让我们一起试着将这个服务部署起来。,首先，我们需要创建一条 Ingress 规则，并保存为ingress.yml：,执行创建命令：,接着再执行：,
,就可以看到刚才创建的那条 ingress 规则了。这个时候，再尝试访问demo-20211215.io/20211215，返回结果已经有了变化：,目前服务仍不可访问，但配置已生效。,配置解析：,在这个配置中，有一条规则。即：响应对 http://demo-20211215.io/20211215 这个 URL 的请求，并且将请求转发给名为 demo-service-20211215的这个 service 的 80 端口。,注意，这个时候尚未创建对应的 Service，但 K8S 并没有提示创建 ingress 失败。这是因为K8S提供的服务发现的能力，如果后期对应的服务被创建了，那么自然会被 ingress 识别，并分配流量过去。,创建service.yaml并贴入以下内容：,执行创建命令：,创建好之后通过以下命令查看：,
,配置解析：,将下面的配置内容保存为deployment.yaml：,创建以及查看的命令就不再举例了。,配置解析：,在这里我使用了名为 rxh1212/demo-20211215 镜像，它是我单独编译的，包含一个 Node.js 应用。代码如下：,镜像启动之后，会在 3000 端口提供一个 Http 服务。如果访问 /20211215，会收到Hello World的响应。,言归正传，deployment 创建好之后，再对demo-20211215.io/20211215进行访问，即可得到以下响应：,至此，我们完成了一个简单的 K8S 部署流程。,以上 Demo 使用的配置代码，已上传至 github 中：https://github.com/manooog/K8S-demo-20211215