本文介绍了Kubernetes的部署实践，包括在AWS、Azure和Google Cloud上的实现。讲解了Kubernetes的主要组件如API Server、Scheduler和Controller Manager，以及工作节点、Docker和Kubelet的角色。同时，提到了Kubectl命令行工具、Ingress的创建和管理，以及使用CircleCI进行持续集成和部署的流程。提供了多个参考链接和资源，帮助读者深入了解Kubernetes的部署和管理。
在本文中，我将介绍容器，解释Kubernetes，并教你如何使用CircleCI将应用程序容器化和部署到Kubernetes集群。
Docker？什么是Docker？
使用容器，开发人员可以轻松将镜像（重新）部署到任何操作系统。 只需安装Docker，执行命令，你的应用程序即可启动并运行。哦，不要担心主机操作系统中新版本库的任何不一致。此外，您可以在同一主机上启动很多容器——不管是相同的应用程序还是其他应用程序，都没关系。
看起来Docker是一个很棒的工具。但是我应该如何以及在何处启动容器？运行容器的方式有很多选择：
AWS Elastic Container Service（AWS Fargate或具有水平和垂直自动伸缩的预留实例）；
Azure或Google Cloud中具有预定义Docker镜像的云实例（包含模板，实例组和自动缩放）；
在你自己的服务器上；
当然还有Kubernetes！Kubernetes是2014年由Google工程师专门为虚拟化和容器创建的。
Kubernetes？那是什么？
那我为什么要用Kubernetes呢？
看起来很有前途，特别是如果它会省钱！让我们来谈谈它！
Kubernetes日复一日地更加受欢迎。让我们更深入地研究一下这幕后的内容。
译者注：上图有个小错误，kubectl写成了kubecti。
Kubernetes是整个系统的名称，但与你的汽车一样，有许多小部件可以完美地彼此协同工作以使Kubernetes发挥其各种作用。让我们来了解它们分别是什么。
主节点（Master Node）——整个Kubernetes集群的控制面板。主节点的组件可以在群集中的任何节点上运行。关键组成部分是：
API Server：所有REST命令的入口点，是用户可以访问的主节点的唯一组件。
Datastore：Kubernetes群集使用的强大，一致且高可用的键值存储。
Scheduler：监视新创建的Pod并将它们分配给节点。Pod和Services部署到节点上主要由Scheduler来控制。
Controller manager：管理着处理集群中日常任务的所有控制器。
Worker Node：主要的节点代理，也称为minion（旧版本Kubernetes的叫法）。Pod在这里运行。工作节点包含所有必要的服务，这些服务包括管理容器之间的网络，与主节点通信以及将资源分配给已调度容器等。
Docker：运行在每个工作节点上，用来下载镜像和启动容器。
Kubelet：监视Pod的状态并确保容器已启动并运行。它还与数据存储通信，获取有关服务的信息并记录新创建的服务的详细信息。
Kube-proxy：单个工作节点上的服务的网络代理和负载均衡。它负责流量路由。
Kubectl：一个CLI工具，供用户与Kubernetes API Server进行通信。
那什么是Pod和Services？
Service是在多个Pod之上的抽象，通常需要在它上面有层代理，以便其他服务通过虚拟IP地址与其通信。
一个简单部署例子
我将使用简单的Ruby on Rails应用程序和GKE作为运行Kubernetes的平台。实际上，你可以在AWS或Azure中使用Kubernetes，甚至可以在你自己的硬件中创建集群，或使用你minikube在本地运行Kubernetes，所有的选项你都可以在这个页面Setup - Kubernetes[1]上找到。
这个app的源码你可以在GitHub - d-kononov/simple-rails-app-in-k8s[2]里找到。
要创建新的Rails应用程序，请执行：
rails new blog
在 config/database.yml文件中配置生产MySQL连接：
production:adapter: mysql2encoding: utf8pool: 5port: 3306database: <%= ENV['DATABASE_NAME'] %>host: 127.0.0.1username: <%= ENV['DATABASE_USERNAME'] %>password: <%= ENV['DATABASE_PASSWORD'] %>
创建Article model、controller、views和migration，请执行：
rails g scaffold Article title:string description:text
添加Gems到Gemfile：
gem 'mysql2', '< 0.6.0', '>= 0.4.4'gem 'health_check'
创建Docker镜像，请下载Dockerfile[3]，并执行：
docker build -t REPO_NAME/IMAGE_NAME:TAG . && docker push REPO_NAME/IMAGE_NAME:TAG
是时候创建一个Kubernetes集群了。打开GKE页面并创建Kubernetes集群。创建集群后，单击“连接”按钮并复制命令——确保你已安装和配置了 gCloud CLI工具（如何[4]）和kubectl。在PC上执行复制的命令并检查与Kubernetes集群的连接；执行 kubectl cluster-info。
该应用程序已准备好部署到Kubernetes群集。让我们创建一个MySQL数据库。在gCloud控制台中打开SQL页面，为应用程序创建一个MySQL数据库实例。实例准备就绪后，创建用户和数据库并复制实例连接名称。
此外，我们需要在 API和服务页面中创建一个 service account密钥，以便从sidecar容器访问MySQL数据库。您可以在此处[5]找到有关该流程的更多信息。 将下载的文件重命名为 service-account.json。 我们稍后会用到这个文件。
我们准备将我们的应用程序部署到Kubernetes，但首先，我们应该为我们的应用程序创建 secret——在Kubernetes中创建用于存储敏感数据的secret对象。上传之前下载的 service-account.json文件：
kubectl create secret generic mysql-instance-credentials \--from-file=credentials.json=service-account.json
为应用程序创建secrets：
kubectl create secret generic simple-app-secrets \--from-literal=username=$MYSQL_PASSWORD \--from-literal=password=$MYSQL_PASSWORD \--from-literal=database-name=$MYSQL_DB_NAME \--from-literal=secretkey=$SECRET_RAILS_KEY
请不要忘记替换必要的配置，或者记得正确地设置环境变量。
在创建deployment之前，让我们看一下deployment.yaml[6]。我把三个文件连成一个；第一部分是一个Service，它将公开端口80并转发到端口80和到3000的所有连接。该Service有一个selector，Service通过它知道哪个Pod应该转发连接。
该文件的下一部分是Deployment，它描述了将在Pod中启动的部署策略容器，环境变量，资源，探针，每个容器的mounts以及其他信息。
最后一部分是Horizontal Pod Autoscaler。HPA有一个非常简单的配置。请记住，如果您未在部署部分中为容器设置资源，则HPA将无法运行。
您可以在GKE编辑页面中为Kubernetes集群配置Vertical Autoscaler。它也有一个非常简单的配置。
是时候将它发布到GKE集群了！首先，我们通过rake-tasks-job.yaml[7]进行部署。 执行：
kubectl apply -f rake-tasks-job.yaml
这个Job对于CI/CD很有用。
kubectl apply -f deployment.yaml
上面这条命令用来创建Service、Deployment和HPA。
然后通过 kubectlgetpods-w命令来检查你的Pod：
NAME READY STATUS RESTARTS AGEsample-799bf9fd9c-86cqf 2/2 Running 0 1msample-799bf9fd9c-887vv 2/2 Running 0 1msample-799bf9fd9c-pkscp 2/2 Running 0 1m
现在让我们为应用创建一个Ingress：
创建一个静态IP： gcloud compute addresses create sample-ip--global
创建Ingress： kubectl apply-f ingress.yaml
检查Ingress是否创建成功和查看它的IP地址： kubectlgetingress-w
为你的应用创建域名或者子域名
让我们使用CircleCI创建一个CI/CD管道。实际上，使用CircleCI创建CI/CD管道很容易，但请记住，快而脏的未经过测试的全自动部署过程仅适用于小型项目，但请不要在严肃的项目上这样做。如果任何新代码在生产中出现问题，那么你将会损失巨大。这就是为什么你应该考虑设计一个强大的部署过程，在完全推出之前启动canary任务，在canary启动后检查日志中的错误，等等。
目前，我们有一个简单的小项目，所以让我们创建一个完全自动化，无测试的CI/CD部署过程。首先，您应该将CircleCI与您的代码仓库进行集成——你可以在此处[8]找到具体内容。 然后我们应该创建一个包含CircleCI系统指令的配置文件。Config看起来很简单。要点是GitHub仓库中有两个分支：master和production。
主分支用于开发，用于新代码。当有人将新代码推送到主分支时，CircleCI启动主分支构建和测试代码的工作流。
生产分支用于将新版本部署到生产环境。生产分支的工作流程如下：推送新代码（如果从主分支到生产开放PR则更好）以触发新的构建和部署过程；在构建过程中，CircleCI创建新的Docker镜像，将其推送到GCR并创建新的部署；如果失败，CircleCI将触发回滚过程。
在运行任何构建之前，您应该在CircleCI中配置项目。在API和GCloud中的Service页面中创建一个新的service account，具有以下角色：完全访问GCR和GKE，打开下载的JSON文件并复制内容，然后在CircleCI的项目设置中创建一个新的环境变量GCLOUDSERVICEKEY并将service account文件的内容粘贴为值。 此外，您需要创建下一个env vars：GOOGLEPROJECTID（可以在GCloud控制台主页上找到它），GOOGLECOMPUTEZONE（GKE集群的区域）和GOOGLECLUSTERNAME（GKE集群名称）。
CircleCI的最后一步（部署）如下所示：
kubectl patch deployment sample -p '{"spec":{"template":{"spec":{"containers":[{"name":"sample","image":"gcr.io/test-d6bf8/simple:'"$CIRCLE_SHA1"'"} ] } } } }'if ! kubectl rollout status deploy/sample; thenecho "DEPLOY FAILED, ROLLING BACK TO PREVIOUS"kubectl rollout undo deploy/sample# Deploy failed -> notify slackelseecho "Deploy succeeded, current version: ${CIRCLE_SHA1}"# Deploy succeeded -> notify slackfideployment.extensions/sample patchedWaiting for deployment "sample" rollout to finish: 2 out of 3 new replicas have been updated...Waiting for deployment "sample" rollout to finish: 2 out of 3 new replicas have been updated...Waiting for deployment "sample" rollout to finish: 2 out of 3 new replicas have been updated...Waiting for deployment "sample" rollout to finish: 1 old replicas are pending termination...Waiting for deployment "sample" rollout to finish: 1 old replicas are pending termination...Waiting for deployment "sample" rollout to finish: 1 old replicas are pending termination...Waiting for deployment "sample" rollout to finish: 2 of 3 updated replicas are available...Waiting for deployment "sample" rollout to finish: 2 of 3 updated replicas are available...deployment "sample" successfully rolled outDeploy succeeded, current version: 512eabb11c463c5431a1af4ed0b9ebd23597edd9
总结
是！Kubernetes太棒了！使用Kubernetes，你的系统将更加稳定，易于管理，并使你成为系统的“船长”。更不用说，Kubernetes对系统施加了一些魔法，并为您的营销提供了+100分！
现在你已经掌握了基础知识，可以进一步将其转换为更高级的配置。我计划在以后的文章中介绍更多内容，但与此同时，有一个挑战：使用位于集群内的有状态数据库（包括用于备份的sidecar Pod）为应用程序创建一个强大的Kubernetes集群，在其中安装Jenkins用于CI/CD管道，让Jenkins使用Pod作为构建的slave。使用certmanager为Ingress添加/获取SSL证书。使用Stackdriver为应用程序创建监控和报警系统。
Kubernetes非常棒，因为它很容易扩展，没有供应商锁定，并且，因为你为实例付费，所以可以省钱。然而，不是每个人都是Kubernetes专家或者有时间建立一个新的集群。这里有一个可选方案：关于如何构建有效的初始部署管道并执行更少的操作任务，我的同事Toptaler Amin Shah Gilani使用Heroku，GitLab CI以及他能想到的其他自动化部署工具做了一套教程CI/CD：如何部署有效的初始化部署管道[9]。
相关链接：
https://kubernetes.io/docs/setup/
https://github.com/d-kononov/simple-rails-app-in-k8s
https://github.com/d-kononov/simple-rails-app-in-k8s/blob/master/Dockerfile
https://cloud.google.com/kubernetes-engine/docs/quickstart
https://cloud.google.com/sql/docs/mysql/connect-kubernetes-engine#2createaserviceaccount
https://github.com/d-kononov/simple-rails-app-in-k8s/blob/master/-kubernetes/deployment.yaml
https://github.com/d-kononov/simple-rails-app-in-k8s/blob/master/-kubernetes/rake-tasks-job.yaml
https://circleci.com/integrations/
https://www.toptal.com/devops/effective-ci-cd-deployment-pipeline
原文链接：https://www.toptal.com/kubernetes/what-is-kubernetes
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