Kubernetes 入门指南：构建和部署你的应用
Kubernetes 入门指南：构建和部署你的应用
Kubernetes (K8s) 已成为容器编排的行业标准，它提供了一个强大的平台来自动化部署、扩展和管理容器化应用程序。本指南将深入探讨 Kubernetes 的核心概念，并逐步指导你构建和部署你的第一个应用程序。
一、理解 Kubernetes 的核心概念
在深入实践之前，理解 Kubernetes 的核心概念至关重要：
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Pod: Pod 是 Kubernetes 中最小的部署单元，它包含一个或多个紧密耦合的容器。这些容器共享相同的网络命名空间和存储卷，可以像在同一主机上一样进行通信。
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Deployment: Deployment 用于管理 Pod 的生命周期，例如滚动更新、回滚和扩展。它定义了期望的状态，Kubernetes 会自动确保 Pod 的实际状态与期望状态一致。
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Service: Service 为一组 Pod 提供稳定的网络访问点。即使 Pod 的 IP 地址发生变化，Service 也可以通过固定的 IP 地址和端口号访问它们。
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Namespace: Namespace 用于将 Kubernetes 资源划分到不同的逻辑隔离区域，例如开发、测试和生产环境。
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ReplicaSet: ReplicaSet 确保指定数量的 Pod 副本始终运行。Deployment 通常使用 ReplicaSet 来管理 Pod 的数量。
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Node: Node 是 Kubernetes 集群中的工作机器，可以是物理机或虚拟机。Pod 运行在 Node 上。
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Cluster: Cluster 是由多个 Node 组成的 Kubernetes 集群，用于运行容器化应用程序。
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kubectl: kubectl 是 Kubernetes 的命令行工具，用于与 Kubernetes 集群进行交互。
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Container Image: 容器镜像是应用程序及其依赖项的打包版本，用于在 Kubernetes 中创建 Pod。
二、准备工作
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安装 kubectl: 根据你的操作系统，按照 Kubernetes 官方文档的说明安装 kubectl。
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访问 Kubernetes 集群: 你可以使用 Minikube 在本地搭建一个单节点 Kubernetes 集群，或者使用云提供商提供的托管 Kubernetes 服务，例如 Google Kubernetes Engine (GKE)、Amazon Elastic Kubernetes Service (EKS) 和 Azure Kubernetes Service (AKS)。
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Docker: 确保你已经安装了 Docker，并能够构建和推送容器镜像。
三、构建一个简单的应用
我们以一个简单的 Node.js 应用为例：
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创建项目目录:
mkdir my-kubernetes-app&&cd my-kubernetes-app -
创建
app.js文件:
```javascript
const express = require('express');
const app = express();
const port = 3000;
app.get('/', (req, res) => {
res.send('Hello from Kubernetes!');
});
app.listen(port, () => {
console.log(App listening on port ${port});
});
```
- 创建
Dockerfile文件:
```dockerfile
FROM node:16
WORKDIR /app
COPY package*.json ./
RUN npm install
COPY . .
EXPOSE 3000
CMD ["node", "app.js"]
```
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构建 Docker 镜像:
docker build -t my-kubernetes-app:v1 . -
(可选) 推送镜像到仓库: 如果你使用的是云端的 Kubernetes 集群，你需要将镜像推送到 Docker Hub 或其他容器镜像仓库。例如：
docker tag my-kubernetes-app:v1 <你的仓库>/my-kubernetes-app:v1和docker push <你的仓库>/my-kubernetes-app:v1
四、部署应用到 Kubernetes
- 创建 Deployment 配置文件
deployment.yaml:
yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: my-kubernetes-app-deployment
spec:
replicas: 3
selector:
matchLabels:
app: my-kubernetes-app
template:
metadata:
labels:
app: my-kubernetes-app
spec:
containers:
- name: my-kubernetes-app
image: <你的仓库>/my-kubernetes-app:v1 # 或者 my-kubernetes-app:v1 如果是本地镜像
ports:
- containerPort: 3000
- 创建 Service 配置文件
service.yaml:
yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: my-kubernetes-app-service
spec:
selector:
app: my-kubernetes-app
ports:
- protocol: TCP
port: 80
targetPort: 3000
type: LoadBalancer # 如果使用云提供商，则使用 LoadBalancer，如果是 Minikube，则使用 NodePort
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应用配置文件:
kubectl apply -f deployment.yaml和kubectl apply -f service.yaml -
查看 Pod 状态:
kubectl get pods -
查看 Service 信息:
kubectl get service
如果使用的是云提供商的 Kubernetes 服务，kubectl get service 命令会显示 Service 的外部 IP 地址。如果是 Minikube，则需要使用 minikube service my-kubernetes-app-service --url 获取访问 URL。
五、扩展和更新应用
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扩展应用:
kubectl scale deployment my-kubernetes-app-deployment --replicas=5 -
更新应用: 修改
app.js文件，重新构建镜像并推送，然后更新 Deployment 中的镜像版本：
```yaml
...
containers:
- name: my-kubernetes-app
image: <你的仓库>/my-kubernetes-app:v2 # 更新镜像版本
...
```
应用更新后的 Deployment 配置文件: kubectl apply -f deployment.yaml。 Kubernetes 会自动进行滚动更新，确保应用程序在更新过程中保持可用。
六、总结
本指南介绍了 Kubernetes 的基本概念，并演示了如何构建和部署一个简单的 Node.js 应用程序。 Kubernetes 提供了丰富的功能来管理容器化应用程序，包括自动化部署、扩展、服务发现、滚动更新、资源管理等等。 通过学习和掌握 Kubernetes，你可以更高效地构建、部署和管理你的应用程序。 更深入的学习可以包括探索 Kubernetes 的其他资源类型，例如 Ingress、ConfigMap 和 Secret，以及学习如何使用 Helm 等工具来简化 Kubernetes 应用的部署和管理。 希望本指南能帮助你开启 Kubernetes 之旅!