本Kubernetes實(shí)施示例演示了如何在Windows 10上創(chuàng)建單節(jié)點(diǎn)群集，以啟動(dòng)并運(yùn)行容器化的應(yīng)用程序。

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Kubernetes使開發(fā)人員和系統(tǒng)管理員可以快速部署應(yīng)用程序并將其擴(kuò)展到其需求，而無需停機(jī)。Kubernetes系統(tǒng)是高度可配置的，幾乎所有內(nèi)容都圍繞四個(gè)重要概念：節(jié)點(diǎn)，pod，部署和服務(wù)。

準(zhǔn)備好進(jìn)入Kubernetes的世界了嗎?這是開始的關(guān)鍵步驟和Kubernetes命令。

學(xué)習(xí)Kubernetes架構(gòu)的基礎(chǔ)知識(shí)

首先，了解Kubernetes系統(tǒng)的基礎(chǔ)非常有用。運(yùn)行容器的服務(wù)器及其內(nèi)部的應(yīng)用程序稱為節(jié)點(diǎn)。主服務(wù)器控制，管理和配置這些節(jié)點(diǎn)服務(wù)器。主節(jié)點(diǎn)還管理Pod或一組駐留在節(jié)點(diǎn)上的一個(gè)或多個(gè)容器。

主服務(wù)器充當(dāng)Kubernetes集群的控制平面。控制平面中各種組件的主要目的是維護(hù)所有Kubernetes對(duì)象的記錄，并通過自動(dòng)響應(yīng)變化來連續(xù)管理集群的期望狀態(tài)。

控制平面有四個(gè)主要組成部分：

1. Etcd：Kubernetes集群etcd的最基本組件是輕量級(jí)可用的配置存儲(chǔ)。它可以跨多個(gè)Kubernetes節(jié)點(diǎn)設(shè)置。它的主要目的是存儲(chǔ)Kubernetes集群中每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以訪問的配置數(shù)據(jù)。
2. Kube-apiserver：這是用于kubectl等命令行工具的RESTful接口，為它們提供了與Kubernetes集群進(jìn)行交互的方式。簡單來說，它充當(dāng)各種工具的管理點(diǎn)，以通過REST API控制和配置Kubernetes集群。
3. Kube控制器管理：該服務(wù)的主要作用是維護(hù)群集的狀態(tài)，例如副本數(shù)。如果觀察到所需狀態(tài)有任何變化，則kube-controller-manager將運(yùn)行所需的過程以確保滿足所需狀態(tài)。
4. Kube調(diào)度器：該組件的主要職責(zé)是根據(jù)配置，資源需求和特定于工作負(fù)載的需求計(jì)劃群集工作負(fù)載。

節(jié)點(diǎn)服務(wù)器有多個(gè)組件，這些組件使主服務(wù)器可以使用它們。這些包括：

• 容器運(yùn)行時(shí)：要運(yùn)行封裝在節(jié)點(diǎn)上存在的pod中的應(yīng)用程序，我們需要一個(gè)輕量級(jí)的，隔離的操作環(huán)境：容器。容器運(yùn)行時(shí)是一種工具，例如Docker，用于創(chuàng)建，部署和運(yùn)行應(yīng)用程序。
• Kubelet：Kubelet是安裝在節(jié)點(diǎn)上以與主節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信并從其接收命令的代理或服務(wù)。它指導(dǎo)需要在節(jié)點(diǎn)上執(zhí)行的操作，例如創(chuàng)建，縮放和刪除容器。
• Kube代理：此代理服務(wù)將請(qǐng)求中繼到正確的容器并執(zhí)行負(fù)載平衡。Kube-proxy還執(zhí)行主機(jī)級(jí)子網(wǎng)劃分，以確保其他組件可以訪問服務(wù)。

Kubernetes實(shí)施步驟

在本教程中，我們將創(chuàng)建一個(gè)在Windows 10操作系統(tǒng)上運(yùn)行的單節(jié)點(diǎn)群集。

要在Windows上安裝和設(shè)置Kubernetes，請(qǐng)加載kubectl并安裝minikube。Chocolatey軟件包管理器在此過程中會(huì)提供幫助。命令行工具kubectl對(duì)Kubernetes集群運(yùn)行命令，而minikube是使我們能夠在機(jī)器上的VM中運(yùn)行單節(jié)點(diǎn)集群的工具。輸入命令：

choco install Kubernetes-cli minikube 

這將返回如下所示的輸出：

現(xiàn)在，運(yùn)行以下命令并驗(yàn)證您的計(jì)算機(jī)上是否安裝了kubectl：

kubectl.exe version --client 

必須在以下屏幕截圖中看到類似的輸出：

接下來，在Kubernetes中啟動(dòng)一個(gè)工作機(jī)-或節(jié)點(diǎn)。它可以是物理機(jī)或虛擬機(jī)。為此，請(qǐng)使用以下命令啟動(dòng)minikube：

minikube start 

這將返回如下所示的輸出：

由于我們?cè)赪indows上安裝Kubernetes，因此請(qǐng)使用Hyper-V啟動(dòng)VM并在VM上設(shè)置Kubernetes集群。

這樣就完成了設(shè)置。

如何在Kubernetes中運(yùn)行容器

要啟動(dòng)容器，請(qǐng)使用下面的Kubernetes命令創(chuàng)建部署。提供部署名稱和要部署的容器映像。Kubernetes將自動(dòng)選擇Docker作為默認(rèn)的容器運(yùn)行時(shí)。在這里，我們使用將運(yùn)行Nginx Web服務(wù)器的鏡像：

kubectl.exe create deployment my-nginx --image nginx 

創(chuàng)建部署后，Kubernetes將構(gòu)建Pod來承載應(yīng)用程序?qū)嵗?/p>

運(yùn)行上一條命令后立即輸入get pods，以在部署pod時(shí)捕獲ContainerCreating狀態(tài)：

kubectl.exe get pods 

這將在幾秒鐘內(nèi)完成，并且容器狀態(tài)應(yīng)更改為“正在運(yùn)行”：

如下所示，將describe關(guān)鍵字與部署名稱一起使用，以查看有關(guān)部署的更多詳細(xì)信息：

kubectl.exe get deployment 
 
kubectl.exe describe deployment helloworld-nginx 

這將返回結(jié)果，例如副本數(shù)，所需狀態(tài)和時(shí)間戳記：

在此Kubernetes實(shí)施教程中，我們僅運(yùn)行一個(gè)容器或Nginx服務(wù)器，但有時(shí)必須適應(yīng)增加的工作量和流量。在這種情況下，請(qǐng)擴(kuò)大應(yīng)用程序?qū)嵗臄?shù)量。這可以通過使用帶有--replicas參數(shù)的kubectl規(guī)模部署來實(shí)現(xiàn)：

kubectl.exe scale deployment helloworld-nginx --replicas 4 

檢查部署。將觀察到已部署了該應(yīng)用程序?qū)嵗乃膫€(gè)副本：

現(xiàn)在，檢查Kubernetes pod;該節(jié)點(diǎn)上應(yīng)運(yùn)行四個(gè)容器：

啟動(dòng)應(yīng)用程序并運(yùn)行

現(xiàn)在，有一個(gè)應(yīng)用程序在具有各自IP地址的多個(gè)容器中運(yùn)行。接下來，將它們公開到群集之外，以便可以訪問該應(yīng)用程序：

Kubectl.exe expose deployment helloworld-nginx --port=80 --type=NodePort 

通過kubectl get services命令進(jìn)行驗(yàn)證。這將返回NodePort的服務(wù)類型，以在Kubernetes集群的每個(gè)節(jié)點(diǎn)上公開端口80。該服務(wù)是一個(gè)抽象層，基本上可以實(shí)現(xiàn)負(fù)載平衡，并在共享IP地址的群集中對(duì)一個(gè)以上的pod進(jìn)行分組。

要在Web瀏覽器中打開此應(yīng)用程序，請(qǐng)創(chuàng)建一個(gè)代理以將本地端口連接到群集端口，我們?cè)谏弦徊街惺褂肗odePort服務(wù)公開了該端口：

kubectl.exe port-forward svc/helloworld-nginx 80:80 

如下所示：

轉(zhuǎn)到Web瀏覽器并打開http://127.0.0.1/或http://localhost/以查看在Kubernetes容器中部署的Nginx Web服務(wù)器的主頁。

測試Kubernetes控制平面

最后，測試Kubernetes控制平面或主服務(wù)器是否能夠維持節(jié)點(diǎn)服務(wù)器上運(yùn)行的Pod的所需狀態(tài)。要檢查這一點(diǎn)，請(qǐng)使用以下命令來強(qiáng)制刪除運(yùn)行該應(yīng)用程序?qū)嵗囊粋€(gè)容器：

kubectl.exe delete pod helloworld-nginx-67bb76cf46-mks6j 

識(shí)別出這種不希望的狀態(tài)，Kubernetes將立即在容器中運(yùn)行該應(yīng)用程序的新實(shí)例：