怎樣體會Kubernetes內容器的高可用性和彈性伸縮

今天就跟大家聊聊有關怎樣體會Kubernetes內容器的高可用性和彈性伸縮，可能很多人都不太了解，為了讓大家更加了解，小編給大家總結了以下內容，希望大家根據這篇文章可以有所收獲。

小編將會介紹如何在Kubernetes里運行這個docker鏡像。

在Kubernetes上運行我們的應用，有什么收益？根據Jerry這十多天有限的時間里對Kubernetes的學習，我的理解是，Kubernetes可以幫助應用開發人員確保其開發出的應用程序以一種高可用的、可伸縮和容錯的方式進行部署和運行，應用開發人員無需花費大量時間和精力去學習Kubernetes底層細節。

換句話說，Kubernetes環境的搭建，系統的配置，可以全部交給Kubernetes的管理員，而應用開發人員作為Kubernetes的消費者，只需要記住幾個簡單的kubectl命令，就能夠輕松完成應用程序到Kubernetes上的部署，幾乎不需付出額外的代價就能享受到Kubernetes作為一個平臺給應用程序帶來的上述非功能性的提升。

我們繼續用前一篇文章使用到的UI5應用進行講解。

Jerry很窮，沒有錢購買額外的服務器自己搭建Kubernetes集群環境。幸運的是，Kubernetes并沒有拋棄我們這些貧窮的程序員，我們還可以選擇Kubernetes Clusters as a Service這種解決方案。

我在SAP內部的Gardener上創建一個基于Google Cloud Platform的Kubernetes集群，取名jerry1204：

可以看到這個創建好的集群上的Kubernetes版本還是比較新的, 1.12.3僅僅低于12月3日剛剛發布的1.13版。

點擊上圖Access標簽頁里的Dashboard(控制臺)超鏈接，即可對這個Kubernetes集群進行操作。當然像SAP上海研究院Kubernetes培訓課程上講課的那些老司機們更喜歡用命令行。

因為是免費的集群，只分配了一個工作節點：

控制臺里看到的Kubernetes集群工作節點信息和命令行kubectl get node -o wide看到的一致：

Kubernetes里的兩個重要概念：pod和deployment

下面我們使用命令行來消費我們前一篇文章上傳到Docker Hub上的鏡像i042416/ui5-nginx:

kubectl run jerry-ui5 --image=i042416/ui5-nginx

這個命令行背后發生了很多事情。

首先，運行在Kubernetes上的應用程序，其高可用性，可伸縮性和容錯性到底是通過Kubernetes什么機制保證的？

答案是pod。請單擊上面Kubernetes的架構圖，然后放大，能看到node(節點)里包含了多個pod，每個pod里又包含了多個容器。像它的中文含義(豆莢，飛機，航天器或船只上可與主體分離的分離倉)暗示的一樣，pod就是應用程序運行的載體，是Kubernetes的基本操作單元。整套Kubernetes系統的設計都是圍繞著pod展開，例如pod的部署和運行，如何保證處于運行狀態的pod總數量等于一個恒定值，如何將pod里應用提供的服務暴露給外部訪問等等。

回到我們之前的命令行，我們試著執行另一個命令kubectl get pod，果然發現了一個pod被創建出來，誕生已經40秒了(Age = 40s)。

用describe命令查看這個pod的明細：

kubectl describe pod jerry-ui5-6ffd46bb95-6bgpg

下圖Container ID后面的docker://說明這是一個docker容器，當然并不意味著Kubernetes只支持Docker這一種容器技術，比如Kubernetes還支持CoreOS的Rocket。

describe命名輸出的Events區域揭示了一個pod從誕生到開始服役的生命周期狀態跳轉：

Scheduled->Pulling->Pulled->Created->Started

image.gif

從每個狀態的from字段也能看出很多信息。

Scheduled狀態的from: default-scheduler。Scheduler是Kubernetes的組件之一，負責調度pod到合適的節點上。具體什么樣的節點算合適，取決于Kubernetes Scheduler調度算法的實現，Jerry沒有研究過。如果把Scheduler看成一個黑匣子，那么它的輸入是pod和由多個節點組成的列表，輸出是Pod和一個匹配節點的綁定。這個狀態message顯示的內容"Successfully assigned XXX to shoot--jerrytest-jerry1204-worker-yamer-z1-XXX"后面這個shoot--jerrytest開頭的字符串就是pod被分配到的節點的名稱。

后面幾個狀態的from字段都是kubelet,shoot--jerrytest-jerry1204-worker-yamer-z1-XXX，其中kubelet是Kubernetes節點上一個重要的模塊，負責維護和管理運行于該節點上的所有容器，確保pod的運行狀態與使用者期望一致。

在Kubernetes web控制臺里也一樣能看到這個處于運行狀態的pod：

除了pod之外，Kubernetes第二個重要的概念就是deployment。

執行另一個命令kubectl get deploy，發現kubectl run命令除了生成一個pod外，還生成了一個deployment。從這個命令輸出的Desired, Current和Up-to-Date, Available下面的數字，結合前面提到的Kubernetes里幾乎所有的設計都是圍繞著pod來展開這一指導思想，我們不難猜測出，這個生成的deployment也是為pod服務的。

實際上，Kubernetes的初學者可以把deployment的主要職責理解成是保證pod的數量和健康。

在前面的文章里，我們已經知道了怎樣使用docker run啟動一個docker鏡像。然而在Kubernetes的世界里，我們不會直接和運行在pod里的docker容器打交道，而是通過Kubernetes service將pod里的應用提供的服務暴露給外界消費。

到目前為止，Kubernetes集群上還沒有任何和應用程序相關的service生成。命令kubectl get svc只返回了一個Kubernetes的標準服務。

因此我們使用命令kubectl expose基于剛剛使用kubectl run生成的deployment創建一個service：

kubectl expose deployment jerry-ui5 --type=LoadBalancer --port=80 --target-port=80

image.gif

一旦expose命令執行后，get svc命令這次就返回了一個和deployment同名的service，暴露給外界訪問的IP地址為35.205.230.209:

于是，使用url 35.205.230.209/webapp就能訪問運行在Kubernetes pod里的SAP UI5了：

Kubernetes保證應用程序高可用性和伸縮性的一些體驗

到目前為止我們的SAP UI5應用僅僅運行在Kubernetes集群上的一個工作節點的單個pod里，還沒有感受到這個應用運行時的表現和之前運行在Docker容器里有什么差異。

我們現在就來嘗試下Kubernetes deployment的水平擴展功能。在Kubernetes操作臺里選中deployment，從菜單里執行Scale命令，

設定新的pod的數量：下面截圖的3，意思是告訴這個deployment，在命令執行完畢后，它必須要努力保證，在任何時候由它控制和監控的pod個數必須等于3。

當然這個控制臺上的圖形菜單在命令行里也存在對應的命令，我們后面會用到。

上圖OK按鈕點擊后，再次執行kubectl get pod, 能觀察到水平擴展執行之后，生成了兩個新的deployment，所以這次get pod命令總共返回了3個pod，其中后兩個pod從Age能看出是水平擴展執行之后剛剛創建的。

使用kubectl describe命令查看deployment的明細，在Replicas這個字段里看到這個deployment控制的pod的運行時明細：

3 desired | 3 updated | 3 total | 3 available | 0 unavailable

我們現在故意用kubectl delete刪除一個pod，再次查看，發生一個新的pod瞬間就自動生成了，處于運行狀態的pod總數仍然為3。

Kubernetes滾動升級(Rolling Update)特性體驗

滾動升級是Kubernetes一大特色，顧名思義，這是一種平滑過渡的升級方式，通過逐個容器替代升級的方式，來實現無中斷的服務升級。下圖deployment的describe命令的輸出，其中字段StrategyType字段表明kubectl run創建的deployment默認的升級方式就是滾動升級。

我設計了這樣一個簡單的升級場景：我的SAP UI5應用1.0版本同時運行在一個Kubernetes節點的10個pod上。在整個應用不中斷的前提下，通過滾動升級的方式升級到2.0版本。

由于上一篇文章我上傳到Docker Hub上的鏡像的標簽為默認的latest，所以我需要在Docker Hub上分別制造兩個標簽為v1.0和v2.0的鏡像。

下面的命令行推送一個標簽為v1.0的鏡像到Docker Hub：

修改UI5應用明細頁面的標題，在文字后加上一個(v2.0), 用來表示這一版的應用為2.0版本：

同樣將這個2.0版本的鏡像推送到Docker Hub上：

Docker Hub上兩個版本的鏡像都就緒了：

首先使用1.0版本的鏡像，啟動單個pod去執行SAP UI5應用：

kubectl run jerry-ui5 --image=i042416/ui5-nginx:v1.0

使用scale命令將單個pod水平擴展到10個pod：

kubectl scale --replicas=10 deployment/jerry-ui5

上圖看出kubectl get pod返回10個處于運行狀態的pod。

使用下面的命令觸發滾動升級，把名為jerry-ui5的deployent基于的鏡像從v1.0升級到v2.0:

kubectl set image deployment/jerry-ui5 i042416/ui5-nginx=i042416/ui5-nginx:v2.0

使用kubectl rollout status deployment/jerry-ui5查看滾動升級的實時進展情況。上圖顯示的日志表明，在某個時間點，有多少個舊版本的pod正等待被終止，有多少個新版本的pod已經處于可用狀態。

• X old replicas are pending termination

• X of Y updated replicas are available

任意點開一個pod查看明細，發現其使用的docker鏡像已經是v2.0版本了：

最后在瀏覽器里看到訂單明細頁面的標題，后面已經出現(v2.0), 再次確認了滾動升級已經成功結束了。

本文介紹的只是Kubernetes特性的冰山一角，更多細節，有待我們去學習，畢竟SAP云平臺即將支持Kubernetes環境了。感謝閱讀。

看完上述內容，你們對怎樣體會Kubernetes內容器的高可用性和彈性伸縮有進一步的了解嗎？如果還想了解更多知識或者相關內容，請關注億速云行業資訊頻道，感謝大家的支持。