使用Minikube在本地部署单节点Kubernetes集群及操作

拼搏现实的明天。 2022-05-11 03:14 454阅读 0赞

本文使用最新版本的Minikube完成在本地部署单节点Kubernetes集群,并以nginx集群为例,展示使用kubectl完成对集群的扩展,收缩,滚动升级以及回滚操作等.

安装方法参照 最后 ,因为我本来就安装了Docker,所以没有再去安装一个Hypervisor(如VirtualBox和KVM),不过得注意启动Minikube的时候要指定 **–vm-driver=none** ,另外,由于国内网络环境问题,kubectl和Minikube的下载可能不是很顺利

安装完后运行如下指令启动Minikube

minikube start --vm-driver=none

### 文章目录 ###

*   *  一 查看初始集群信息
     *  二 使用yaml文件部署nginx集群及服务
     *   *  1 使用deployment创建nginx集群
         *  2 使用service创建nginx服务
     *  三 使用 kubectl 测试集群操作
     *   *  1 pod扩展和收缩
         *   *  1. 指定数量扩展
             *  2. 水平pod自动缩放
         *  2 部署滚动更新和回滚
         *   *  1. 利用命令行更新部署
             *  2. 回滚到上一版本
             *  3. 重新使用命令行更新
             *  4. 使用文件更新
             *  5. 指定版本回滚
     *  四 其他
     *   *  1 官方资料
         *  2 国内安装kubectl
         *  3 国内安装minikube

## 一 查看初始集群信息 ##

使用 `kubectl get -h`可以看到更多关于`kubectl get`的用法,下面列举宏观查看用得比较多的指令

1.  查看node信息: `kubectl get nodes`
2.  查看services信息: `kubectl get services`
3.  查看deployment信息: `kubectl get deployments`
4.  查看pod信息: `kubectl get pods`

示例如下  
因为是本地运行minikube,所以只会有一个主节点,这个以后也不会改变,默认会有一个名为**kubernetes**的服务,注意其类型是 **ClusterIP** ,只能从集群内部访问,且其访问端口为443,而真正的部署和pod(类似于容器)现在都还是空的.  
![初始状态][70]

## 二 使用yaml文件部署nginx集群及服务 ##

注意,这里我是使用配置文件声明管理Kubernetes对象,特征就是创建和更新对象都是使用`kubectl apply -f <directory>/`风格的命令,关于 使用命令式命令管理Kubernetes对象和使用配置文件管理Kubernetes对象以及三者间的区别可以看:[https://kubernetes.io/docs/concepts/overview/object-management-kubectl/overview/][https_kubernetes.io_docs_concepts_overview_object-management-kubectl_overview]  
yaml的配置参考Kubernetes的Api文档:[https://kubernetes.io/docs/reference/generated/kubernetes-api/v1.11][https_kubernetes.io_docs_reference_generated_kubernetes-api_v1.11]

### 1 使用deployment创建nginx集群 ###

此处参考自 [https://kubernetes.io/docs/concepts/workloads/controllers/deployment/][https_kubernetes.io_docs_concepts_workloads_controllers_deployment] ,  
创建nginx-deployment.yaml文件如下:  
该deployment目标状态是有3个由selector选择出的副本应用,如果不足3个则根据template去创建

apiVersion: apps/v1
    kind: Deployment
    metadata:
      name: nginx-deployment
      labels:
        app: nginx
    spec:
      replicas: 3
      selector:
        matchLabels:
          app: nginx
      template:
        metadata:
          labels:
            app: nginx
        spec:
          containers:
          - name: nginx
            image: nginx:1.7.9
            ports:
            - containerPort: 80

使用如下指令创建deployment

kubectl apply -f nginx-deployment.yaml --record

> 注意: **–record**可以将执行对资源(此处是deployment)的创建或更新操作的命令记录下来,方便以后审查

示例如下:  
可以看到名为nginx-deployment的deployment管理着3个pod,另外,用`kubectl rollout history deployment`指令查看可以看到revision为1的记录的change-cause是刚执行的命令  
![部署][70 1]

另外,还可以使用`kubectl rollout status deployment`指令来查看deployment的上线状态,使用`kubectl describe deployment`指令来查看deployment的详细状态

示例如下:  
通过describe可以看到deployment的完整参数,包括一些我们没有设定的也给了默认值,如**StrategyType**默认是**RollingUpdate**,**RollingUpdateStrategy**默认是**25% max unavailable, 25% max surge**  
![describe deployment][]

### 2 使用service创建nginx服务 ###

此处参考自: [https://kubernetes.io/docs/concepts/services-networking/service/][https_kubernetes.io_docs_concepts_services-networking_service]

创建nginx-service.yaml文件如下:  
该service的类型时NodePort,更值得推荐的类型是负载均衡器 **LoadBalance**,但是Minikube无法使用该类型,而默认类型**ClusterIP**不对外开放,这里不予考虑,\*\*Ingress \*\*较复杂,且不属于service,这里不讨论

另外需要注意一下port,targetPort和nodePort的区别

> port : 表示service暴露在**cluster ip 上的端口**,集群内部用户可以通过`<cluster ip>:port`访问该service  
> targetPort: 目标端口,即**pod上的端口**,service接收到的数据会经由**kube-proxy**流入后端pod的targetPort端口进入容器,故该端口应与pod的containerPort对应.  
> nodePort: 表示service暴露在**node ip上的端口**,集群外部的用户可以通过`<node ip>:nodePort`访问该service

apiVersion: v1
    kind: Service
    metadata:
      name: nginx-service
    spec:
      type: NodePort
      selector:
        app: nginx
      ports:
      - protocol: TCP
        port: 80
        targetPort: 80
        nodePort: 30009
      externalIPs:
        - 公网IP

使用如下指令创建service

kubectl apply -f nginx-service.yaml --record

示例如下  
可以看到已经多了一个名为 nginx-service 的service  
![service][]

这个时候访问 `<external-ip>:nodePort` 即可打开访问nginx的默认首页  
![nginx][]  
再通过`kubectl describe service`来查看其详情  
可以看到 **Endpoints**那里对应的分别是三个pod的集群ip+targetPort  
![describe service][]  
这个时候可以进入其中一个docker容器,修改其默认index的内容,用不同的浏览器打开`<external-ip>:nodePort`,就可以看到显示的结果不同.(如果用同一个浏览器一直刷新好像不会换pod)

## 三 使用 kubectl 测试集群操作 ##

### 1 pod扩展和收缩 ###

扩展和收缩本质是都是pod数量的改变,常用命令行动态调节,需注意用命令行调节后用 `kubectl rollout history`查看会发现 pod数量修改不影响**REVISION**,但相应的命令即使没有加\*\*–record**也会更新到 REVISION的 CHANGE-CAUSE下(这可能是部署**REVISION=1\*\*的时候已经用了 **–record**了)

其操作主要有两种类型

#### 1. 指定数量扩展 ####

kubectl scale deployment nginx-deployment --replicas=10

#### 2. 水平pod自动缩放 ####

以下实现根据CPU利用率在最小值和最大值之间选择要运行的Pod数量

kubectl autoscale deployment nginx-deployment --min=10 --max=15 --cpu-percent=80

### 2 部署滚动更新和回滚 ###

1.  revision1:现在部署的nginx版本是 1.7.9
2.  revision2: 接下来将演示将利用命令行将nginx更新到1.119 (不存在这个版本的镜像故会拉取错误)
3.  revision3: 然后马上回滚到上一版本
4.  revision4: 重新使用命令行将nginx更新到1.11.9
5.  revision5: 再使用nginx-deployment.yaml文件将nginx更新回1.7.9(注意,这里仍是更新,只是因为nginx-deployment.yaml文件的内容和第一次部署一样没有改变而已)
6.  revision6: 然后再将部署回滚到第4次部署的nginx 1.11.9 的版本

#### 1. 利用命令行更新部署 ####

kubectl set image deploy/nginx-deployment nginx=nginx:1.119 --record

查看pods可以看到镜像拉取错误  
![镜像拉取错误][70 2]

#### 2. 回滚到上一版本 ####

kubectl rollout undo deployment/nginx-deployment

查看记录,发现**REVISION3**那里的**CHANGE-CAUSE**对应的不是回滚指令而是**REVISION1**的命令  
![history][]

#### 3. 重新使用命令行更新 ####

kubectl set image deploy/nginx-deployment nginx=nginx:1.11.9 --record

#### 4. 使用文件更新 ####

kubectl apply -f nginx-deployment.yaml --record

可以看到**REVISION1和3**的记录都没有显示出来,应该是因为和**REVISION5**重复了,没有显示的意义  
![history][history 1]

#### 5. 指定版本回滚 ####

kubectl rollout undo deployment/nginx-deployment --to-revision=4

## 四 其他 ##

### 1 官方资料 ###

Minikube使用指南: [https://kubernetes.io/docs/setup/minikube][https_kubernetes.io_docs_setup_minikube]  
Minikube安装指南: [https://kubernetes.io/docs/tasks/tools/install-minikube/][https_kubernetes.io_docs_tasks_tools_install-minikube]  
Deployment概念说明和简单用例: [https://kubernetes.io/docs/concepts/workloads/controllers/deployment/][https_kubernetes.io_docs_concepts_workloads_controllers_deployment]  
Services概念说明: [https://kubernetes.io/docs/concepts/services-networking/service/][https_kubernetes.io_docs_concepts_services-networking_service]  
Kubernetes官方API文档地址: [https://kubernetes.io/docs/reference/\#api-reference][https_kubernetes.io_docs_reference_api-reference]  
最新文档对service的说明: [https://kubernetes.io/docs/reference/generated/kubernetes-api/v1.11/\#service-v1-core][https_kubernetes.io_docs_reference_generated_kubernetes-api_v1.11_service-v1-core]

### 2 国内安装kubectl ###

到 [https://github.com/kubernetes/kubernetes/blob/master/CHANGELOG.md][https_github.com_kubernetes_kubernetes_blob_master_CHANGELOG.md] 选择最新版本的更新日志,找到合适的版本(如v1.11.3的 kubernetes-client-linux-amd64.tar.gz )下载  
下载后解压

tar -zxvf kubernetes-client-linux-amd64.tar.gz

然后赋予执行权限并移到执行目录

chmod +x kubernetes/client/bin/kubectl && sudo mv kubernetes/client/bin/kubectl /usr/local/bin/kubectl

然后就可以查看版本信息了

kubectl version

### 3 国内安装minikube ###

到 [https://github.com/kubernetes/minikube/releases][https_github.com_kubernetes_minikube_releases] 的 最新版本下的Assets选择合适的版本下载,如 minikube-linux-amd64  
首先要修改文件名

mv minikube-linux-amd64 minikube

然后赋予执行权限并移到执行目录(其实第一步可以简化掉)

chmod +x minikube && sudo mv minikube /usr/local/bin/minikube

最后测试输出版本信息

minikube version

[70]: /images/20220511/244ad8b6552b4686a0d22b9fc5f74f8b.png
[https_kubernetes.io_docs_concepts_overview_object-management-kubectl_overview]: https://kubernetes.io/docs/concepts/overview/object-management-kubectl/overview/
[https_kubernetes.io_docs_reference_generated_kubernetes-api_v1.11]: https://kubernetes.io/docs/reference/generated/kubernetes-api/v1.11
[https_kubernetes.io_docs_concepts_workloads_controllers_deployment]: https://kubernetes.io/docs/concepts/workloads/controllers/deployment/
[70 1]: /images/20220511/8755a8ebbfa2474aab4cd6eea8aae115.png
[describe deployment]: /images/20220511/63434eaacf094255ae64dbed63d5bd40.png
[https_kubernetes.io_docs_concepts_services-networking_service]: https://kubernetes.io/docs/concepts/services-networking/service/
[service]: /images/20220511/c44f143789234967b36ea410cff8cbf0.png
[nginx]: /images/20220511/50fd7b64f9cd4475bae3c72a09fa35e4.png
[describe service]: /images/20220511/134f6f7d2cdc4850b10fbb70caccfe98.png
[70 2]: /images/20220511/2e3af213fb96427096e40f2b0a03aef1.png
[history]: /images/20220511/46579ae7fcdf48dd9ea525bec1f9c989.png
[history 1]: /images/20220511/d82170409862441a8bc5e3931e09e92a.png
[https_kubernetes.io_docs_setup_minikube]: https://kubernetes.io/docs/setup/minikube
[https_kubernetes.io_docs_tasks_tools_install-minikube]: https://kubernetes.io/docs/tasks/tools/install-minikube/
[https_kubernetes.io_docs_reference_api-reference]: https://kubernetes.io/docs/reference/#api-reference
[https_kubernetes.io_docs_reference_generated_kubernetes-api_v1.11_service-v1-core]: https://kubernetes.io/docs/reference/generated/kubernetes-api/v1.11/#service-v1-core
[https_github.com_kubernetes_kubernetes_blob_master_CHANGELOG.md]: https://github.com/kubernetes/kubernetes/blob/master/CHANGELOG.md
[https_github.com_kubernetes_minikube_releases]: https://github.com/kubernetes/minikube/releases