Kubernetes 入门：部署应用指南

Kubernetes（简称 K8s）是一个开源的容器编排平台，用于自动化应用程序的部署、扩展和管理。本文将带你入门 Kubernetes，了解如何在 K8s 上部署你的第一个应用。

什么是 Kubernetes？

Kubernetes 是一个可移植、可扩展的开源平台，用于管理容器化的工作负载和服务，它促进了声明式配置和自动化。Kubernetes 拥有一个庞大且快速增长的生态系统，其服务、支持和工具的选择日益丰富。

主要特性：

服务发现与负载均衡：Kubernetes 可以使用 DNS 名称或自己的 IP 地址暴露容器，如果进入容器的流量很大，Kubernetes 可以在多个容器之间进行负载均衡。
存储编排：Kubernetes 允许你自动挂载你选择的存储系统，无论是本地存储、公有云提供商还是网络存储系统。
自动部署与回滚：你可以使用 Kubernetes 来描述系统的期望状态，它可以自动地将实际状态转移到期望状态。
自动完成装箱计算：你为 Kubernetes 提供许多节点组成的集群，在这个集群上运行容器化应用程序，你告诉 Kubernetes 每个应用程序需要多少 CPU 和内存（RAM）。Kubernetes 能够智能地将这些容器调度到合适的节点上。
自我修复：Kubernetes 重新启动失败的容器，替换并重新调度不健康的节点上的容器，关闭不响应用户定义的健康检查的容器，并且在准备好服务之前不会向它们发送流量。
密钥与配置管理：部署和更新密钥和应用程序配置，无需重新构建容器镜像，也无需在堆栈配置中暴露密钥。

核心概念

在开始部署应用前，我们需要先了解一些核心概念：

Pod

Pod 是 Kubernetes 中最小的可部署单元。一个 Pod 代表集群中正在运行的一个进程实例。Pod 包含一个或多个紧密关联的容器，共享存储、网络等资源。

Service

Service 定义了访问一组特定 Pod 的策略。它充当 Pod 的入口点，提供稳定的 IP 地址和 DNS 名称，并能在多个 Pod 之间分发流量。

Deployment

Deployment 负责创建和更新应用程序实例。它管理 ReplicaSet，确保指定数量的 Pod 副本始终在运行。

Namespace

Namespace 是一种将集群资源划分到多个虚拟集群的方法。不同的命名空间可以用于隔离不同项目、团队或客户。

准备工作

在部署应用之前，请确保你已经具备以下条件：

已安装并配置好 kubectl 命令行工具
拥有一个 Kubernetes 集群（可以是本地集群如 Minikube、云服务商提供的集群等）

部署你的第一个应用

下面我们将通过一个简单的示例来演示如何在 Kubernetes 上部署应用。

步骤 1：创建 Deployment

首先，我们创建一个 Deployment 来部署 nginx 应用：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  replicas: 2
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.14.2
        ports:
        - containerPort: 80

保存为 nginx-deployment.yaml 文件，然后执行以下命令：

kubectl apply -f nginx-deployment.yaml

这会创建一个包含两个副本的 nginx Deployment。

步骤 2：查看 Deployment 状态

kubectl get deployments

你应该能看到类似如下输出：

NAME               READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
nginx-deployment   2/2     2            2           5m

步骤 3：创建 Service

为了让外部能够访问我们的应用，我们需要创建一个 Service：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-service
spec:
  selector:
    app: nginx
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 80
  type: LoadBalancer

保存为 nginx-service.yaml 文件，然后执行：

kubectl apply -f nginx-service.yaml

步骤 4：查看 Service 状态

kubectl get services

你会看到类似如下输出：

NAME            TYPE           CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
nginx-service   LoadBalancer   10.96.123.45    <pending>     80:31234/TCP   2m
kubernetes      ClusterIP      10.96.0.1       <none>        443/TCP        1d

根据你的环境，EXTERNAL-IP 可能显示为 <pending> 或具体的 IP 地址。

步骤 5：访问应用

如果你在本地使用 Minikube，可以通过以下命令打开浏览器访问应用：

minikube service nginx-service

或者直接访问 ClusterIP 和端口。

扩展应用

你可以轻松地扩展应用副本数：

kubectl scale deployment nginx-deployment --replicas=5

查看扩展后的状态：

kubectl get pods

应该会看到 5 个 nginx Pod 在运行。

更新应用

要更新应用，可以修改 Deployment 文件中的镜像版本：

# ... 其他内容不变
containers:
- name: nginx
  image: nginx:1.16.1  # 更新版本
  ports:
  - containerPort: 80

然后应用更改：

kubectl apply -f nginx-deployment.yaml

Kubernetes 会自动执行滚动更新，确保服务不中断。

回滚应用

如果更新后出现问题，可以快速回滚：

kubectl rollout undo deployment/nginx-deployment

删除应用

要删除部署的应用，只需删除相应的资源：

kubectl delete service nginx-service
kubectl delete deployment nginx-deployment

总结

本文介绍了 Kubernetes 的基本概念和部署应用的基本流程。我们学习了如何：

创建 Deployment 来管理应用副本
创建 Service 来暴露应用
扩展和更新应用
执行回滚操作
删除应用

这只是 Kubernetes 功能的一小部分。随着深入了解，你会发现更多高级功能，如 ConfigMap、Secret、Ingress 控制器、持久卷等，它们可以帮助你更好地管理和部署复杂的应用程序。

下一步建议深入学习：

使用 Helm 进行包管理
配置持久化存储
设置健康检查和探针
实现自动扩缩容
学习网络策略和安全设置

希望这篇入门指南能帮助你迈出使用 Kubernetes 的第一步！