GALAXY TECH
Chuyên gia Công nghệ
Thứ hai, 12/02/2018 | 00:00 GMT+7

Chuỗi hội thảo trên web: Cái nhìn kỹ hơn về Kubernetes

Bài viết này bổ sung chuỗi hội thảo trên web về triển khai và quản lý dung lượng công việc được chứa trong cloud . Loạt bài này bao gồm các yếu tố cần thiết của containers , bao gồm quản lý vòng đời của containers , triển khai các ứng dụng đa containers , mở rộng dung lượng công việc và làm việc với Kubernetes. Nó cũng nêu bật các phương pháp hay nhất để chạy các ứng dụng trạng thái.

Bài viết này bổ sung cho phần thứ tư trong loạt bài, Một cái nhìn cận cảnh hơn về Kubernetes .

Kubernetes là một công cụ điều phối containers open-souce để quản lý các ứng dụng được chứa trong containers . Trong hướng dẫn trước của loạt bài này , bạn đã cấu hình Kubernetes trên DigitalOcean. Bây giờ cụm đã được cài đặt và đang chạy, bạn có thể triển khai các ứng dụng được chứa trong đó.

Trong hướng dẫn này, bạn sẽ tìm hiểu cách các nguyên bản này hoạt động cùng nhau khi bạn triển khai Pod trong Kubernetes, hiển thị nó như một Dịch vụ và mở rộng quy mô nó thông qua Bộ điều khiển nhân bản.

Yêu cầu

Để hoàn thành hướng dẫn này, trước tiên bạn nên hoàn thành hướng dẫn trước trong loạt bài này, Bắt đầu với Kubernetes .

Bước 1 - Tìm hiểu Nguyên thủy của Kubernetes

Kubernetes tiết lộ một API mà khách hàng sử dụng để tạo, mở rộng quy mô và chấm dứt ứng dụng. Mỗi hoạt động nhắm vào một trong các đối tượng khác mà Kubernetes quản lý. Các đối tượng này tạo thành các khối xây dựng cơ bản của Kubernetes. Chúng là những cơ sở ban đầu để bạn quản lý các ứng dụng được container hóa.

Sau đây là tóm tắt về các đối tượng API chính của Kubernetes:

  • Cluster : Group tài nguyên máy tính, lưu trữ và mạng.
  • Nút : Server chạy trong cụm.
  • Không gian tên : Phân vùng logic của một cụm.
  • Pods : Đơn vị triển khai.
  • Nhãn và Bộ chọn : Các cặp Khóa-Giá trị để xác định và khám phá dịch vụ.
  • Dịch vụ : Bộ sưu tập các Pod thuộc cùng một ứng dụng.
  • Replica Set : Đảm bảo tính khả dụng và khả năng mở rộng.
  • Triển khai : Quản lý vòng đời ứng dụng.

Hãy xem xét những điều này chi tiết hơn.

Các nút chạy một cụm Kubernetes cũng được coi là các đối tượng. Chúng có thể được quản lý giống như bất kỳ đối tượng API nào khác của Kubernetes. Để cho phép phân tách hợp lý các ứng dụng, Kubernetes hỗ trợ tạo Không gian tên . Ví dụ: một tổ chức có thể phân vùng một cách hợp lý một cụm Kubernetes để chạy môi trường phát triển, thử nghiệm, dàn dựng và production . Mỗi môi trường có thể được đặt vào một Không gian tên riêng được quản lý độc lập. Kubernetes tiết lộ API của nó thông qua Master Node .

Mặc dù Kubernetes chạy các containers Docker, nhưng các containers này không thể được triển khai trực tiếp. Thay vào đó, các ứng dụng cần được đóng gói theo định dạng mà Kubernetes hiểu được. Định dạng này cho phép Kubernetes quản lý các ứng dụng được chứa trong containers một cách hiệu quả. Các ứng dụng này có thể chứa một hoặc nhiều containers cần hoạt động cùng nhau.

Đơn vị cơ bản của đóng gói và triển khai trong Kubernetes được gọi là Pod . Mỗi Pod có thể chứa một hoặc nhiều containers cần được quản lý cùng nhau. Ví dụ: containers web server (Nginx) và containers bộ nhớ cache (Redis) có thể được đóng gói cùng nhau dưới dạng Pod. Kubernetes coi tất cả các containers thuộc Pod như một đơn vị logic. Mỗi khi một Pod mới được tạo, nó dẫn đến việc tạo ra tất cả các containers được khai báo trong định nghĩa Pod. Tất cả các containers trong Pod đều có chung ngữ cảnh như địa chỉ IP, tên server và bộ nhớ. Chúng giao tiếp với nhau thông qua giao tiếp giữa các quá trình (IPC) chứ không phải là các cuộc gọi từ xa hoặc API REST.

Sau khi các containers được đóng gói và triển khai trên Kubernetes, chúng cần được hiển thị để truy cập bên trong và bên ngoài. Một số containers nhất định như database và bộ nhớ đệm không cần phải tiếp xúc với thế giới bên ngoài. Vì API và giao diện user web sẽ được truy cập trực tiếp bởi những người tiêu dùng và user cuối khác, nên chúng sẽ phải được công khai. Trong Kubernetes, containers được hiển thị bên trong hoặc bên ngoài dựa trên policy . Cơ chế này sẽ giảm thiểu rủi ro của việc để lộ dung lượng công việc nhạy cảm như database cho công chúng.

Các group trong Kubernetes được hiển thị thông qua Dịch vụ . Mỗi Dịch vụ được khai báo là một điểm cuối bên trong hoặc bên ngoài cùng với thông tin về cổng và giao thức. Người tiêu dùng nội bộ bao gồm các Pod khác và người tiêu dùng bên ngoài như ứng dụng client API dựa vào Dịch vụ Kubernetes để tương tác cơ bản. Dịch vụ hỗ trợ giao thức TCP và UDP.

Mỗi đối tượng trong Kubernetes, chẳng hạn như Pod hoặc Service, được liên kết với metadata bổ sung được gọi là Nhãn và Bộ chọn . Nhãn là các cặp khóa / giá trị được gắn vào một đối tượng Kubernetes. Các nhãn này xác định duy nhất một hoặc nhiều đối tượng API. Bộ chọn liên kết một đối tượng Kubernetes với một đối tượng khác. Ví dụ: một Bộ chọn được xác định trong Dịch vụ giúp Kubernetes tìm thấy tất cả các Group có Nhãn phù hợp với giá trị của Bộ chọn. Sự liên kết này cho phép khám phá động các đối tượng. Các đối tượng mới được tạo trong thời gian chạy với các Nhãn giống nhau sẽ được phát hiện ngay lập tức và được liên kết với các Bộ chọn tương ứng. Cơ chế khám phá dịch vụ này cho phép cấu hình động hiệu quả chẳng hạn như các hoạt động mở rộng và mở rộng quy mô.

Một trong những lợi thế của việc chuyển sang container là mở rộng quy mô nhanh chóng. Vì các containers có trọng lượng nhẹ khi so sánh với máy ảo nên bạn có thể mở rộng quy mô chúng trong vài giây. Để có một cài đặt có khả năng mở rộng và khả dụng cao, bạn cần triển khai nhiều version ứng dụng của bạn và đảm bảo số lượng version tối thiểu của ứng dụng này luôn chạy. Để giải quyết cấu hình này của các ứng dụng được chứa trong containers , Kubernetes đã giới thiệu khái niệm Bộ bản sao , được thiết kế để chạy một hoặc nhiều Group mọi lúc. Khi nhiều version của Group cần chạy trong một cụm, chúng được đóng gói dưới dạng Bộ bản sao. Kubernetes sẽ đảm bảo số lượng Group được xác định trong Bộ bản sao luôn ở chế độ đang chạy. Nếu một Pod bị kết thúc do sự cố phần cứng hoặc cấu hình, máy bay điều khiển Kubernetes sẽ ngay lập tức chạy một Pod khác.

Đối tượng Triển khai là sự kết hợp của Group và Bộ bản sao. Nguyên thủy này mang lại các khả năng giống như PaaS cho các ứng dụng Kubernetes. Nó cho phép bạn thực hiện nâng cấp luân phiên triển khai hiện có với thời gian chết tối thiểu. Việc triển khai cũng cho phép các mẫu như triển khai canary và triển khai xanh lam / xanh lá cây. Họ xử lý các phần thiết yếu của quản lý vòng đời ứng dụng (ALM) của các ứng dụng được đóng gói.

Bước 2 - Liệt kê các node và không gian tên Kubernetes

Giả sử bạn đã làm theo các bước để cài đặt Cụm Kubernetes trong DigitalOcean , hãy chạy các lệnh sau để liệt kê tất cả các Nút và Không gian tên có sẵn:

  • kubectl get nodes 
Output
NAME                  STATUS    ROLES     AGE       VERSION spc3c97hei-master-1   Ready     master    10m       v1.8.7 spc3c97hei-worker-1   Ready     <none>    4m        v1.8.7 spc3c97hei-worker-2   Ready     <none>    4m        v1.8.7 
  • kubectl get namespaces 
Output
NAME                STATUS    AGE default             Active    11m kube-public         Active    11m kube-system         Active    11m stackpoint-system   Active    4m

Khi không có Không gian tên nào được chỉ định, kubectl nhắm đến Không gian tên mặc định.

Bây giờ hãy chạy một ứng dụng.

Bước 3– Tạo và triển khai một group

Các đối tượng Kubernetes được khai báo trong các file YAML và được gửi đến Kubernetes thông qua kubectl CLI. Hãy xác định một Pod và triển khai nó.

Tạo một file YAML mới có tên là Simple-Pod.yaml :

  • nano Simple-Pod.yaml

Thêm mã sau để xác định một Pod với một containers dựa trên web server Nginx. Nó được hiển thị trên cổng 80 qua giao thức TCP. Chú ý rằng định nghĩa chứa name nhãn và env . Ta sẽ sử dụng các nhãn đó để xác định và cấu hình các Group cụ thể.

Simple-Pod.yaml
apiVersion: "v1" kind: Pod metadata:   name: web-pod   labels:     name: web     env: dev spec:   containers:     - name: myweb       image: nginx       ports:         - containerPort: 80           name: http           protocol: TCP

Chạy lệnh sau để tạo Pod.

  • kubectl create -f Simple-Pod.yaml 
Output
pod "web-pod" created

Hãy xác minh việc tạo ra Pod.

  • kubectl get pods 
Output
NAME      READY     STATUS    RESTARTS   AGE web-pod   1/1       Running   0          2m

Trong bước tiếp theo, ta sẽ làm cho Pod này có thể truy cập Internet công cộng.

Bước 4 - Hiển thị Pod thông qua một Dịch vụ

Các dịch vụ hiển thị một bộ Group bên trong hoặc bên ngoài. Hãy xác định một Dịch vụ làm cho pod Nginx có sẵn công khai. Ta sẽ giới thiệu Nginx thông qua NodePort, một sơ đồ giúp Pod có thể truy cập thông qua một cổng tùy ý được mở trên mỗi Node của cụm.

Tạo một file mới có tên Simple-Service.yaml chứa mã này để xác định dịch vụ cho Nginx:

Simple-Service.yaml
apiVersion: v1 kind: Service metadata:   name: web-svc   labels:     name: web     env: dev spec:   selector:     name: web   type: NodePort   ports:     - port: 80       name: http       targetPort: 80       protocol: TCP

Dịch vụ phát hiện tất cả các Group trong cùng một Không gian tên trùng với Nhãn có name: web . Phần bộ chọn của file YAML xác định rõ ràng liên kết này.

Ta chỉ định rằng Dịch vụ thuộc loại NodePort thông qua khai báo kiểu: NodePort.

Sau đó, sử dụng kubectl để gửi nó vào cụm.

  • kubectl create -f Simple-Service.yml

Bạn sẽ thấy kết quả này cho biết dịch vụ đã được tạo thành công:

Output
service "web-svc" created

Hãy lấy cổng mà Pod có sẵn.

  • kubectl get services 
Output
NAME         TYPE        CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE kubernetes   ClusterIP   10.3.0.1     <none>        443/TCP        28m web-svc      NodePort    10.3.0.143   <none>        80:32097/TCP   38s

Từ kết quả này, ta thấy rằng Dịch vụ khả dụng trên cổng 32097 . Hãy thử kết nối với một trong các node Công nhân.

Sử dụng Control panel DigitalOcean để lấy địa chỉ IP của một trong các node Công nhân.

Các server trong console DigitalOcean được liên kết với Cụm Kubernetes của bạn.

Sử dụng lệnh curl để thực hiện một yêu cầu HTTP đến một trong các node trên cổng 31930 .

  • curl http://your_worker_1_ip_address:32097

Bạn sẽ thấy phản hồi có chứa trang chủ mặc định của Nginx:

Output
<!DOCTYPE html> <html>   <head>     <title>Welcome to nginx!</title> ...      Commercial support is available at      <a href="http://nginx.com/">nginx.com</a>.</p>     <p><em>Thank you for using nginx.</em></p>   </body> </html>

Bạn đã xác định một Pod và một Dịch vụ. Bây giờ ta hãy xem xét tỷ lệ với Bộ bản sao.

Bước 5 - Các group chia tỷ lệ thông qua Bộ bản sao

Bộ Bản sao đảm bảo ít nhất một số Group tối thiểu đang chạy trong cụm. Hãy xóa Pod hiện tại và tạo lại ba Pod thông qua Bộ bản sao.

Đầu tiên, xóa Pod hiện có.

  • kubectl delete pod web-pod 
Output
pod "web-pod" deleted

Bây giờ, hãy tạo một khai báo Replica Set mới. Định nghĩa của Replica Set giống hệt với một Pod. Sự khác biệt chính là nó chứa phần tử bản sao xác định số lượng Group cần chạy. Giống như Pod, nó cũng chứa Nhãn dưới dạng metadata giúp khám phá dịch vụ.

Tạo file Simple-RS.yml và thêm mã này vào file :

Simple-RS.yml
apiVersion: apps/v1beta2 kind: ReplicaSet metadata:   name: web-rs   labels:     name: web     env: dev spec:   replicas: 3   selector:     matchLabels:       name: web     template:     metadata:       labels:         name: web         env: dev     spec:       containers:       - name: myweb         image: nginx           ports:             - containerPort: 80               name: http               protocol: TCP

Lưu và đóng file .

Bây giờ hãy tạo Bộ bản sao:

  • kubectl create -f Simple-RS.yml 
Output
replicaset "web-rs" created

Sau đó, kiểm tra số lượng Group :

  • kubectl get pods 
Output
NAME           READY     STATUS    RESTARTS   AGE web-rs-htb58   1/1       Running   0          38s web-rs-khtld   1/1       Running   0          38s web-rs-p5lzg   1/1       Running   0          38s

Khi ta truy cập Dịch vụ thông qua NodePort, yêu cầu sẽ được gửi đến một trong các Group do Bộ bản sao quản lý.

Hãy kiểm tra chức năng của Group bản sao bằng cách xóa một trong các Group và xem điều gì sẽ xảy ra:

  • kubectl delete pod web-rs-p5lzg 
Output
pod "web-rs-p5lzg" deleted

Nhìn lại vỏ:

  • kubectl get pods 
Output
NAME           READY     STATUS              RESTARTS   AGE web-rs-htb58   1/1       Running             0          2m web-rs-khtld   1/1       Running             0          2m web-rs-fqh2f   0/1       ContainerCreating   0          2s web-rs-p5lzg   1/1       Running             0          2m web-rs-p5lzg   0/1       Terminating         0          2m

Ngay sau khi Pod bị xóa, Kubernetes đã tạo một Pod khác đảm bảo duy trì số lượng mong muốn.

Bây giờ ta hãy xem xét Triển khai.

Bước 6 - Xử lý các Triển khai

Mặc dù bạn có thể triển khai containers dưới dạng Group và Bộ bản sao, Triển khai giúp nâng cấp và vá ứng dụng của bạn dễ dàng hơn. Bạn có thể nâng cấp Pod tại chỗ bằng cách sử dụng Triển khai, điều mà bạn không thể làm với Bộ bản sao. Điều này giúp bạn có thể triển khai version ứng dụng mới với thời gian chết tối thiểu. Chúng mang lại các khả năng giống như PaaS để quản lý ứng dụng.

Xóa Tập bản sao hiện có trước khi tạo Triển khai. Thao tác này cũng sẽ xóa các Group được liên kết:

  • kubectl delete rs web-rs 
Output
replicaset "web-rs" deleted

Bây giờ hãy xác định một Triển khai mới. Tạo file Simple-Deployment.yaml và thêm mã sau:

Simple-Deployment.yaml
apiVersion: apps/v1beta2 kind: Deployment metadata:   name: web-dep   labels:     name: web     env: dev spec:   replicas: 3   selector:     matchLabels:       name: web   template:     metadata:       labels:         name: web     spec:       containers:       - name: myweb         image: nginx         ports:         - containerPort: 80

Tạo một triển khai và xác minh việc tạo.

  • kubectl create -f Simple-Deployment.yml 
Output
deployment "web-dep" created

Xem các triển khai:

  • kubectl get deployments 
Output
NAME      DESIRED   CURRENT   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE web-dep   3         3         3            3           1m

Vì Triển khai dẫn đến việc tạo Group , sẽ có ba Group chạy theo khai báo bản sao trong file YAML.

  • kubectl get pods 
Output
NAME                       READY     STATUS    RESTARTS   AGE web-dep-8594f5c765-5wmrb   1/1       Running   0          2m web-dep-8594f5c765-6cbsr   1/1       Running   0          2m web-dep-8594f5c765-sczf8   1/1       Running   0          2m

Dịch vụ ta đã tạo trước đó sẽ tiếp tục định tuyến các yêu cầu đến các Group được tạo bởi Triển khai. Đó là do các Nhãn chứa các giá trị giống như định nghĩa Pod ban đầu.

Làm sạch tài nguyên bằng cách xóa Triển khai và Dịch vụ.

  • kubectl delete deployment web-dep 
Output
deployment "web-dep" deleted 
  • kubectl delete service web-svc 
Output
service "web-svc" deleted

Để biết thêm chi tiết về Triển khai, hãy tham khảo tài liệu Kubernetes .

Kết luận

Trong hướng dẫn này, bạn đã khám phá các khối xây dựng cơ bản của Kubernetes khi triển khai web server Nginx bằng Pod, Dịch vụ, Bộ bản sao và Triển khai.

Trong phần tiếp theo của loạt bài này, bạn sẽ học cách đóng gói, triển khai, mở rộng quy mô và quản lý một ứng dụng nhiều containers .

Tags:

Các tin liên quan