Kubernetes入门：从部署到扩展应用

# Kubernetes入门：搭建集群、部署应用与水平扩展 ## 1. 获取对象详细信息 在Kubernetes中，若要查看对象的详细信息，可使用`kubectl describe`命令。例如，查看特定节点的详细信息： ```bash $ kubectl describe node gke-kubia-85f6-node-0rrx ``` 此命令的输出包含节点状态、CPU和内存数据、系统信息以及运行在该节点上的容器等内容。若不指定节点名称，直接运行`kubectl describe node`，则会输出所有节点的详细描述。 **提示**：当某一类型的对象只有一个时，不指定对象名称运行`describe`和`get`命令可节省输入或复制粘贴对象名称的时间。 ## 2. 设置kubectl别名和命令行补全 ### 2.1 创建别名 由于`kubectl`使用频繁，每次输入完整命令较为繁琐。可通过在`~/.bashrc`或等效文件中添加以下行来创建别名： ```bash alias k=kubectl ``` **注意**：若使用`gcloud`设置集群，可能已有`k`可执行文件。 ### 2.2 配置kubectl的Tab补全 即便使用了短别名`k`，输入量仍可能较多。幸运的是，`kubectl`可为`bash`和`zsh` shell输出补全代码，不仅能补全命令名，还能补全实际对象名。例如： ```bash $ kubectl desc<TAB> no<TAB> gke-ku<TAB> ``` 要在`bash`中启用Tab补全，需先安装`bash-completion`包，然后运行以下命令（建议将其添加到`~/.bashrc`或等效文件中）： ```bash $ source <(kubectl completion bash) ``` 但存在一个问题，运行上述命令后，Tab补全仅在使用完整的`kubectl`名称时生效，使用`k`别名时无效。可通过以下命令解决： ```bash $ source <(kubectl completion bash | sed s/kubectl/k/g) ``` **注意**：撰写本文时，MacOS上的别名补全功能暂不可用。若要使用补全功能，需使用完整的`kubectl`命令名。 ## 3. 运行第一个Kubernetes应用 ### 3.1 部署Node.js应用 部署应用的最简单方法是使用`kubectl run`命令，该命令可创建所有必要组件，无需处理JSON或YAML文件。以下是在Kubernetes中运行之前创建并推送到Docker Hub的镜像的命令： ```bash $ kubectl run kubia --image=luksa/kubia --port=8080 --generator=run/v1 ``` 此命令会创建一个名为`kubia`的`ReplicationController`。其中，`--image=luksa/kubia`指定要运行的容器镜像，`--port=8080`告知Kubernetes应用监听的端口。`--generator`标志用于指定创建的对象类型，这里指定创建`ReplicationController`而非`Deployment`。 ### 3.2 介绍Pods Kubernetes并不直接处理单个容器，而是使用`Pod`的概念。`Pod`是一组紧密相关的容器，它们始终在同一工作节点和相同的Linux命名空间中运行。每个`Pod`就像一个独立的逻辑机器，拥有自己的IP地址、主机名和进程等。 ### 3.3 列出Pods 由于无法直接列出单个容器，可使用以下命令列出`Pods`： ```bash $ kubectl get pods ``` 输出示例： | NAME | READY | STATUS | RESTARTS | AGE | | ------------- | ----- | ------- | -------- | --- | | kubia-4jfyf | 0/1 | Pending | 0 | 1m | 此`Pod`的状态为`Pending`，表示其单个容器尚未准备好。原因是分配给该`Pod`的工作节点正在下载容器镜像。下载完成后，`Pod`将进入`Running`状态： ```bash $ kubectl get pods ``` 输出示例： | NAME | READY | STATUS | RESTARTS | AGE | | ------------- | ----- | ------- | -------- | --- | | kubia-4jfyf | 1/1 | Running | 0 | 5m | 若要查看`Pod`的更多信息，可使用`kubectl describe pod`命令。若`Pod`一直处于`Pending`状态，可能是Kubernetes无法从镜像仓库拉取镜像。若使用自己的镜像，需确保其在Docker Hub上为公开状态，可在其他机器上使用`docker pull`命令手动拉取镜像进行验证。 ### 3.4 幕后原理 以下是在Kubernetes中运行容器镜像的主要步骤： 1. 构建镜像并推送到Docker Hub。 2. 运行`kubectl`命令，通过向Kubernetes API服务器发送REST HTTP请求创建新的`ReplicationController`对象。 3. `ReplicationController`创建新的`Pod`，并由调度器将其分配到某个工作节点。 4. 该节点上的`Kubelet`发现`Pod`已分配给自己，指示Docker从镜像仓库拉取指定镜像。 5. 镜像下载完成后，Docker创建并运行容器。 ```mermaid graph LR classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px; A(本地开发机器):::process -->|1. docker push luksa/kubia| B(Docker Hub):::process C(kubectl):::process -->|3. kubectl run kubia --image=luksa/kubia --port=8080| D(REST API服务器):::process D -->|4. REST调用| E(调度器):::process E -->|5. Pod创建并调度到工作节点| F(工作节点1):::process F -->|6. Kubelet通知| G(Kubelet):::process G -->|7. Kubelet指示Docker运行镜像| H(Docker):::process B -->|8. Docker拉取并运行luksa/kubia| H ``` ## 4. 访问Web应用 ### 4.1 创建服务对象 由于每个`Pod`的IP地址是集群内部的，外部无法访问。为使`Pod`可从外部访问，需通过`Service`对象进行暴露。这里创建一个`LoadBalancer`类型的服务： ```bash $ kubectl exp ```