Kubernetes折腾记：部署应用

前面我们分享了集群的集群，现在我们来折腾一下应用的部署。k8s部署应用相对比较简单，一个yaml文件即可搞定。但是想要理解这个yaml文件，就需要先了解k8s中的两个概念：deployment和pod。

0x01 deployment和pod

我们先来看一下k8s官方文档（https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/workloads/controllers/deployment/）对于deployment和pod的定义以及一个简单的架构图：

1. Deployment

一个 Deployment 为 Pods 和 ReplicaSets 提供声明式的更新能力。 你负责描述 Deployment 中的 目标状态，而 Deployment 控制器（Controller） 以受控速率更改实际状态， 使其变为期望状态。你可以定义 Deployment 以创建新的 ReplicaSet，或删除现有 Deployment， 并通过新的 Deployment 收养其资源。

1. pod

Pod 是可以在 Kubernetes 中创建和管理的、最小的可部署的计算单元。 Pod （就像在鲸鱼荚或者豌豆荚中）是一组（一个或多个） 容器； 这些容器共享存储、网络、以及怎样运行这些容器的声明。 Pod 中的内容总是并置（colocated）的并且一同调度，在共享的上下文中运行。 Pod 所建模的是特定于应用的“逻辑主机”，其中包含一个或多个应用容器， 这些容器是相对紧密的耦合在一起的。 在非云环境中，在相同的物理机或虚拟机上运行的应用类似于 在同一逻辑主机上运行的云应用。

k8s-deploy-apps_0.png

从官方文档可以得出，deployment负责pod的创建、销毁等，而pod是一组共享存储、网络等的容器集合，且所有容器均运行在同一台服务器上（相当于一个pod就是一台主机）。有些人可能会有疑问，为什么会需要deployment和pod，这里先解释一下：

1.1 为什么需要deployment：

这个很简单，k8s关注的是应用部署本身，而一个应用可能包含很多组件，某些组件还需要对外暴漏服务等，如果某个组件挂了还需要被拉起来，而这个总的管理着就是deployment。对用户来说，我只关心我的deployment是如何写的，至于你如何按我的deployment去部署应用，那是deployment的事情。你可能会说这样的说deployment岂不是会功能太多、太复杂，对，如果这样做是很复杂，所以k8s有了pod、ReplicaSet（这里引入ReplicaSet，先不用管）等，让其协助管理更细节的东西。

1.2 为什么需要pod：

1. 某些情况下需要需要容器之间可以共享存储和网络，如应用程序容器和日志搜集程序容器需要共享日志存储空间；php-fpm和nginx需要在共享网络（loopback设备）。本质上还是某些应用需要在同一台电脑上，而如果没有pod这一层，想要在集群中让两个container在同一台主机上，必然需要引进其它限制条件，如增加标签，标签相同的容器运行在同一主机上等，而这就需要容器管理应用（专业词语是container runtime，如docker等）必须具备这样的能力，这就使系统变得有些复杂了。
2. docker仅仅是众多container runtime中的一个，还有很多其它的container runtime(https://kubernetes.io/docs/setup/production-environment/container-runtimes/)，而这些container runtime在某些细节上可能有些不同，而为了给上层提供统一的API，就需要有一个适配层，这个在k8s中就是pod。

0x02 编写yaml文件

首先看一些最简单的事例，部署nginx:

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
  labels:
    app: nginx-deploy
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx-pod
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx-pod
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: ustc-edu-cn.mirror.aliyuncs.com/library/nginx:1.19-alpine

下面我们来解释说明一下各个键的作用：

1. apiVersion：标识api的版本，因为k8s的更新迭代比较频繁，api变更也比较频繁，各个版本间api参数可能不同，为了保证兼容性，所以有了apiVersion这个配置。
2. kind：用于说明资源类型，有Deployment、Pod、DaemonSet等。
3. metadata：用于说明该Deployment的一些信息，如metadata.name指定该Deployment的名称，labels用于给当前Deployment打标签，方便查询定位。
4. spec：改配置项下面的所有的配置都是用于对部署内容的说明。这个下面的内容是Deployment部署的核心，所以这里会展开说明一下。
5. spec.selector：该spec.selector是为了确定需要部署的pod，这里的matchLabels是在下面spec.template中指定的labels。
6. spec.template：改配置项用于说明需要创建的pod的信息，其下的spec.template.metadata.labels就是用于指定该pod的标签信息。而spec.template.spec则用于说明pod中要创建的容器的信息。

以上只是部分配置文件的值的说明，更多关于Deployment文件的说明，请参考：https://kubernetes.io/docs/reference/generated/kubernetes-api/v1.19/#deployment-v1-apps

0x03 运行部署

将上面的yaml代码保存为文件，如nginx.yml，然后运行如下命令：

kubectl apply -f nginx.yml

然后使用kubectl get deployments命令查看部署状态，kubectl get pods命令查看所有创建的pod的状态信息，刚开始执行的时候，可以看到pod的STATUS为ContainerCreating，Deployment的的信息中AVAILABLE为0，但是果断时间再此查看，会发现AVAILABLE和STATUS已经正常。

k8s-deploy-apps_1.png

k8s-deploy-apps_2.png

通过kubectl get events --sort-by=.metadata.creationTimestamp可以看到具体的执行信息：

k8s-deploy-apps_3.png

0x04 访问应用

暴漏k8s服务（端口）我们下一节介绍，但是我们现在需要验证服务，这就需要通过另外一种途径了。根据docker php镜像文档，我们可以知道，默认情况下，nginx监听80端口，那我们只需要知道容器的IP即可访问，想要知道容器的IP，只需要describe pod的详情即可：

kubectl get pods
kubectl describe pods <pod-name>

k8s-deploy-apps_4.png

上图中获取的是pod的IP，但我们知道pod中所有的container共享同一网络，那container的IP也是pod的IP，即：10.244.3.4。然后我们直接在某一节点上（master节点也可以）curl -v http://10.244.3.4即可验证。

k8s-deploy-apps_5.png

可以看到服务可以正常访问。至此部署应用的任务已经完成，下一节我们将介绍k8s如何对外暴漏服务。

PS：为什么从任何一个节点可以直接访问pod IP呢？回顾一下我们搭建集群那篇文章，我们使用了flannel网络插件，这个插件会将k8s中每个节点生成的pod与改节点都都放在同一个网段下，即10.244.x.0/24，而每个节点都会有指向其它网络的路由表：

k8s-deploy-apps_6.png

相当于所有pod和节点都在一张平面网络上（都在同一个网段10.244.0.0/16），所以可以直接访问。