Kubernetes 集群实战（微课版）课件 项目4 部署和运行应用程序

Kubernetes集群实战（微课版）工业和信息化精品系列教材——云计算技术项目4

部署和运行应用程序能力CAPACITY要求了解工作负载资源与控制器的概念熟悉Deployment控制器及其用法，学会使用该控制器运行无状态应用程序熟悉DaemonSet控制器及其用法，学会使用该控制器部署集群守护进程熟悉Job控制器及其用法，学会使用该控制器运行一次性任务熟悉CronJob控制器及其用法，学会使用该控制器运行定时任务任务4.2使用DaemonSet部署集群守护进程集任务4.1使用Deployment运行无状态应用程序任务4.3运行一次性任务与定时任务任务4.1使用Deployment运行无状态应用程序任务说明01OPTION02OPTION03OPTION了解工作负载资源类型和控制器的概念了解Deployment控制器及其基本用法学会使用Deployment部署无状态应用程序04OPTION学会管理基于Deployment部署的无状态应用程序任务4.1使用Deployment运行无状态应用程序相关知识4.1.1工作负载资源与控制器常用的内置工作负载资源类型资源类型功能Deployment管理集群中的无状态应用程序，如Web服务StatefulSet管理集群中的有状态应用程序，如MongoDBDaemonSet管理集群中的守护进程集，确保所有节点运行同一个Pod，如日志收集组件Job运行一次性任务CronJob运行周期性任务任务4.1使用Deployment运行无状态应用程序相关知识4.1.1工作负载资源与控制器控制器用于工作负载资源的部署和管理，在更高层次上部署和管理Pod。管理Pod对象。使用标签与Pod关联。实现Pod的运维。任务4.1使用Deployment运行无状态应用程序相关知识4.1.2ReplicationController、ReplicaSet和Deployment任务4.1使用Deployment运行无状态应用程序相关知识4.1.3Deployment的应用场景Deployment所管理的无状态应用程序Pod完全等同多个Pod副本的创建没有确定的顺序。多个Pod副本的名称是随机的。所有Pod副本都是相互等价的，在需要时可以随时被替换。多个Pod副本共享存储。Deployment的典型应用场景Web应用程序API应用程序微服务任务4.1使用Deployment运行无状态应用程序相关知识4.1.4Deployment的基本用法直接使用命令kubectlcreatedeployment名称--image=镜像[选项]主要使用配置文件来创建Deployment创建一个YAML格式的Deployment资源定义文件。使用kubectlcreate或kubectlapply命令基于该文件创建资源。Deployment应用程序生命周期任务4.1使用Deployment运行无状态应用程序任务实现任务4.1.1创建Deployment编写Deployment资源定义文件apiVersion:apps/v1#版本号kind:Deployment#类型为Deploymentmetadata:#元数据

name:nginx-deploylabels:#标签

app:nginxspec:#详细信息

replicas:3#副本数量

strategy:#策略

type:RollingUpdate#滚动更新策略

rollingUpdate:#滚动更新设置

maxSurge:25%#更新过程中允许超出期望Pod副本数的Pod数量，用百分比或整数表示

maxUnavailable:25%#更新过程中不可用的Pod数量上限，用百分比或整数表示任务4.1使用Deployment运行无状态应用程序任务实现任务4.1.1创建Deployment编写Deployment资源定义文件selector:#选择器，指定该控制器管理哪些PodmatchLabels:#匹配规则

app:nginxtemplate:#定义模板，当副本数量不足时会根据模板定义创建Pod副本

metadata:labels:app:nginx#Pod的标签

spec:containers:#容器列表（本例仅定义一个容器）

-name:nginx#容器的名称

image:nginx:1.14.2#容器所用的镜像

ports:-containerPort:80#容器需要暴露的端口任务4.1使用Deployment运行无状态应用程序任务实现任务4.1.1创建Deployment基于资源定义文件创建Deployment对象#kubectlapply-f/k8sapp/04/nginx-deploy.yamldeployment.apps/nginx-deploycreated测试Deployment对象及其部署的应用程序（1）检查该Deployment对象的状态。#kubectlgetdeployments-owideNAMEREADYUP-TO-DATEAVAILABLEAGECONTAINERSIMAGESSELECTORnginx-deploy0/33312snginxnginx:1.14.2app=nginx（2）检查该Deployment对象的当前部署状态。#kubectlrolloutstatusdeployment/nginx-deploydeployment"nginx-deploy"successfullyrolledout任务4.1使用Deployment运行无状态应用程序任务实现任务4.1.1创建Deployment测试Deployment对象及其部署的应用程序（3）再次检查Deployment对象的状态。（4）查看Deployment创建的ReplicaSet对象。#kubectlgetrsNAMEDESIREDCURRENTREADYAGEnginx-deploy-7fb96c846b3332m51s（5）查看Deployment所创建的Pod对象。（6）访问Nginx应用程序进行实际测试。#curl11......<p><em>Thankyouforusingnginx.</em></p>任务4.1使用Deployment运行无状态应用程序任务实现任务4.1.2测试Deployment的自动修复功能（1）将node01主机关机以模拟故障。（2）稍等片刻，查看Deployment部署的ReplicaSet对象，可以发现有ReplicaSet对象暂时不能提供服务。（3）稍等再次查看ReplicaSet对象，可以发现已经恢复为3个ReplicaSet对象正常运行。（4）进一步查看Deployment资源的Pod对象。node01节点上的Pod对象正在终止运行，而node02节点上自动增加了新的Pod对象。（5）启动node01主机以模拟故障恢复。任务4.1使用Deployment运行无状态应用程序任务实现任务4.1.3更新Deployment（1）将Nginx服务器的Pod所使用的镜像升级为nginx:1.16.1。#kubectlsetimagedeployment.v1.apps/nginx-deploynginx=nginx:1.16.1deployment.apps/nginx-deployimageupdated（2）查看该Deployment对象的更新状态（过程）。#kubectlrolloutstatusdeployment/nginx-deploy（3）查看Deployment对象创建的ReplicaSet对象。（4）查看Deployment资源更新之后新创建的Pod对象。（5）查看该Deployment的详细信息。任务4.1使用Deployment运行无状态应用程序任务实现任务4.1.4回滚Deployment（1）检查Deployment修订历史。#kubectlrollouthistorydeployment/nginx-deploydeployment.apps/nginx-deployREVISIONCHANGE-CAUSE1<none>2<none>（2）查看指定修订版本的详细信息（--revision选项指定版本号）。#kubectlrollouthistorydeployment/nginx-deploy--revision=2（3）回滚到以前的版本，这里是版本1。#kubectlrolloutundodeployment/nginx-deploy--to-revision=1deployment.apps/nginx-deployrolledback任务4.1使用Deployment运行无状态应用程序任务实现任务4.1.5暂停、恢复Deployment的更新（1）暂停Deployment更新。#kubectlrolloutpausedeployment/nginx-deploydeployment.apps/nginx-deploypaused（2）查看Deployment资源的ReplicaSet对象。（3）更新Deployment的镜像。#kubectlsetimagedeployment/nginx-deploynginx=nginx:1.17.1deployment.apps/nginx-deployimageupdated（4）再次查看Deployment的ReplicaSet对象。发现没有创建新的ReplicaSet对象，镜像都是原来的，说明没有更新部署被触发。（5）恢复已暂停的Deployment更新。#kubectlrolloutresumedeployment/nginx-deploydeployment.apps/nginx-deployresumed任务4.1使用Deployment运行无状态应用程序任务实现任务4.1.6扩缩容Deployment修改YAML配置文件里的.spec.replicas字段值，再执行kubectlapply命令实现Pod副本数的动态调整。使用kubectlscale命令直接扩缩容，使用--raplicas选项指定要达到的Pod副本数。#kubectlscaledeployment/nginx-deploy--replicas=5deployment.apps/nginx-deployscaled任务4.2使用DaemonSet部署集群守护进程集任务4.1使用Deployment运行无状态应用程序任务4.3运行一次性任务与定时任务任务4.2使用DaemonSet部署集群守护进程集任务说明01OPTION02OPTION03OPTION了解DaemonSet控制器及其基本用法学会使用DaemonSet部署集群守护进程集学会管理基于DaemonSet部署的守护进程集任务4.2使用DaemonSet部署集群守护进程集相关知识4.2.1什么是DaemonSetDaemonSet确保集群中的全部或部分节点上只运行一个Pod的副本。任务4.2使用DaemonSet部署集群守护进程集相关知识4.2.2DaemonSet的应用场景在每个节点上运行存储守护进程，比如glusterd或ceph。在每个节点上运行日志收集守护进程，比如flunentd或logstash。在每个节点上运行监控守护进程，比如PrometheusNodeExporter或collectd。任务4.2使用DaemonSet部署集群守护进程集任务实现任务4.2.1使用DaemonSet部署日志收集守护进程集（1）创建YAML格式的DaemonSet资源定义文件。kind:DaemonSet#资源类型为DaemonSetmetadata:name:fluentd-elasticsearchnamespace:kube-system#名称空间采用内置的kube-systemlabels:k8s-app:fluentd-logging#DaemonSet资源的标签spec:selector:matchLabels:#必须指定与.spec.template的标签匹配的Pod选择运算符

name:fluentd-elasticsearchtemplate:#创建Pod副本所依据的模板

metadata:labels:#Pod模板必须指定标签

name:fluentd-elasticsearch任务4.2使用DaemonSet部署集群守护进程集任务实现任务4.2.1使用DaemonSet部署日志收集守护进程集（1）创建YAML格式的DaemonSet资源定义文件。spec:tolerations:#容忍度设置，此处设置让该守护进程集在控制平面节点上运行

-key:node-role.kubernetes.io/control-planeoperator:Existseffect:NoSchedule-key:node-role.kubernetes.io/masteroperator:Existseffect:NoSchedulecontainers:-name:fluentd-elasticsearchimage:quay.io/fluentd_elasticsearch/fluentd:v2.5.2#镜像

resources:#容器资源限制

limits:memory:200Mirequests:cpu:100mmemory:200Mi任务4.2使用DaemonSet部署集群守护进程集任务实现任务4.2.1使用DaemonSet部署日志收集守护进程集（1）创建YAML格式的DaemonSet资源定义文件。volumeMounts:#Pod的卷挂载点

-name:varlogmountPath:/var/log-name:varlibdockercontainersmountPath:/var/lib/docker/containersreadOnly:trueterminationGracePeriodSeconds:30volumes:#声明卷（本例定义了两个卷）

-name:varloghostPath:#卷类型为HostPath（主机路径）

path:/var/log-name:varlibdockercontainershostPath:path:/var/lib/docker/containers任务4.2使用DaemonSet部署集群守护进程集任务实现任务4.2.1使用DaemonSet部署日志收集守护进程集（2）基于上述YAML文件创建DaemonSet。#kubectlapply-f/k8sapp/04/fluentd-daemonset.yamldaemonset.apps/fluentd-elasticsearchcreated（3）查看该DaemonSet的Pod部署。#kubectlgetpods--namespace=kube-system-lname=fluentd-elasticsearch-owideNAMEREADYSTATUSRESTARTSAGEIPNODE……fluentd-elasticsearch-c72vq1/1Running02m11s20node02……fluentd-elasticsearch-szffp1/1Running02m11s69node01……fluentd-elasticsearch-v49961/1Running02m11s05master01……（4）进一步查看该DaemonSet对象的详细信息。#kubectldescribedaemonsetfluentd-elasticsearch--namespace=kube-system任务4.2使用DaemonSet部署集群守护进程集任务实现任务4.2.2管理DaemonSet部署的集群守护进程集对DaemonSet执行滚动更新操作#kubectlgetds/fluentd-elasticsearch-ogo-template='{{.spec.updateStrategy.type}}{{"\n"}}'-nkube-systemRollingUpdate#kubectlsetimageds/fluentd-elasticsearchfluentd-elasticsearch=quay.io/fluentd_elasticsearch/fluentd:v2.6.0-nkube-systemdaemonset.apps/fluentd-elasticsearchimageupdated#kubectlrolloutstatusds/fluentd-elasticsearch-nkube-systemWaitingfordaemonset"fluentd-elasticsearch"rollouttofinish:1outof3newpodshavebeenupdated...任务4.2使用DaemonSet部署集群守护进程集任务实现任务4.2.2管理DaemonSet部署的集群守护进程集对DaemonSet执行回滚操作#kubectlrollouthistoryds/fluentd-elasticsearch-nkube-systemdaemonset.apps/fluentd-elasticsearchREVISIONCHANGE-CAUSE1<none>2<none>#kubectlrolloutundods/fluentd-elasticsearch-nkube-systemdaemonset.apps/fluentd-elasticsearchdaemonset.apps/fluentd-elasticsearchrolledbackdaemonset.apps/fluentd-elasticsearchrolledback#kubectlrolloutstatusds/fluentd-elasticsearch-nkube-systemdaemonset"fluentd-elasticsearch"successfullyrolledout任务4.2使用DaemonSet部署集群守护进程集任务实现任务4.2.2管理DaemonSet部署的集群守护进程集删除DaemonSet#kubectldeletedsfluentd-elasticsearch-nkube-systemdaemonset.apps"fluentd-elasticsearch"deleted#kubectlgetpods-nkube-system-lname=fluentd-elasticsearch-owideNoresourcesfoundinkube-systemnamespace.任务4.2使用DaemonSet部署集群守护进程集任务4.1使用Deployment运行无状态应用程序任务4.3运行一次性任务与定时任务任务4.3运行一次性任务与定时任务任务说明01OPTION02OPTION03OPTION了解Job控制器及其基本用法了解CronJob控制器及其基本用法学会使用Job控制器运行一次性任务04OPTION学会使用CronJob控制器运行定时任务任务4.3运行一次性任务与定时任务相关知识4.3.1Job与一次性任务Job负责批量处理短暂的一次性任务。Kubernetes支持的Job类型类型completionsparallelism说明用例非并行Job11创建一个Pod直至其成功结束数据库迁移指定成功运行次数的Job>=21依次创建一个Pod运行直至指定次数的成功结束处理工作队列的Pod指定成功运行次数的并行Job>=2>=2依次创建多个Pod运行直至指定次数的成功结束多个Pod同时处理工作队列带有工作队列的并行Job1>=2创建一个或多个Pod直至有一个成功结束多个Pod同时处理工作队列任务4.3运行一次性任务与定时任务相关知识4.3.2CronJob与定时任务CronJob在Job的基础上增加了时间调度，用于创建基于特定时间间隔重复调度的Job。调度时间设置分钟（m）小时（h）日期（dom）月份（mon）星期（dow）并发策略设置Allow：允许任务并发运行，这是默认设置。Forbid：禁止并发运行，如果上一次运行尚未完成，则跳过下一次运行。Replace：取消当前正在运行的任务并用新的任务替换它。CronJob资源的使用限制任务4.3运行一次性任务与定时任务任务实现任务4.3.1使用Job运行一次性任务创建一次性任务（1）创建Job资源定义文件。apiVersion:batch/v1#如果Kubernetes版本低于1.21，则改用batch/v1beta1kind:Job#资源类型为Jobmetadata:name:picalcspec:template:#创建Pod所依据的模板

spec:containers:#容器运行任务

-name:picalcimage:perl:5.34.0command:["perl","-Mbignum=bpi","-wle","printbpi(1500)"]restartPolicy:NeverbackoffLimit:4#指定Job失败后进行重试的次数（2）基于上述YAML文件创建Job对象。#kubectlcreate-f/k8sapp/04/picalc-job.yaml任务4.3运行一次性任务与定时任务任务实现任务4.3.1使用Job运行一次性任务测试一次性任务（1）监视所创建的Job对象。#kubectlgetjobs--watchNAMECOMPLETIONSDURATIONAGEpicalc1/15s11s（2）查看所创建的Pod。#kubectlgetpod-owideNAMEREADYSTATUSRESTARTSAGEIPNODE……picalc-zsnjc0/1Completed068s04node02……（3）查看该Pod的日志。#kubectllogs-fpicalc-z9gg93.141592653589793238462643383279502884197169399375105820974944592307816406286208998628034825342117067982148086513282306647093844609550582……任务4.3运行一次性任务与定时任务任务实现任务4.3.1使用Job运行一次性任务删除Job对象Job完成后Job对象也一样被保留下来，以便用户查看其状态。删除该Job对象。#kubectldeletejobs/picalcjob.batch"picalc"deleted任务4.3运行一次性任务与定时任务任务实现任务4.3.2使用CronJob运行定时任务创建定时任务（1）创建CronJob资源定义文件。apiVersion:batch/v1#如果Kubernetes版本低于1.21，则改用batch/v1beta1kind:CronJob#资源类型为CronJobmetadata:name:hellospec:schedule:"*/1****"#时间调度，这里为每分钟执行一次#通过Job模板指定需要运行的任务。CronJob基于Job进行实现，以下就是Job资源的定义

jobTemplate:spec:template:任务4.3运行一次性任务与定时任务任务实现任务4.3.2使用CronJob运行定时任务创建定时任务（1）创建CronJob资源定义文件。spec:containers:-name:hello