初识Kubernetes（K8s）：从一个单机部署实现Java Web应用例子开始

本文是通过yum方式安装Kubernetes，并部署tomcat+mysql实现Jave Web应用。此应用是JSP页面通过JDBC访问 Mysql 数据库，只要程序正确连接到数据库上，就会自动完成对应的Table的创建与初始化数据的准备工作。当我们通过浏览器访问此应用时，就会显示一个表格的页面，数据则来自数据库。

此应用需要启动两个容器：Web App容器和MySQL容器，并且Web App容器需要访问MySQL容器。现在我们就来看看通过Kubernetes是如何实现Java Web应用的。

在继续阅读之前，我们需要对Kubernetes有一个基本的认识，需要了解它的原理、核心架构、核心组件和对象、以及各组件之间的联系等基础概念，可以参考我的上一篇博文《初识Kubernetes（K8s）：理论基础》， http://blog.51cto.com/andyxu/2308937

系统环境

操作系统：Centos 7.5 64位

IP地址：192.168.2.238

一、安装部署Kubernetes（K8s）

1、关闭Centos自带的防火墙服务

注：Kubernetes集群之间会有大量的网络通信，在一个安全的内部网络环境中建议关闭防火墙服务

[root@andyxu-test ~]# systemctl disable firewalld
[root@andyxu-test ~]# systemctl stop firewalld

2、安装etcd和Kubernetes软件（会自动安装 Docker 软件）

[root@andyxu-test ~]# yum -y install etcd kubernetes

注：yum方式安装的kubernetes的版本是1.5.2

3、生成rhsm证书文件

[root@andyxu-test ~]# wget http://mirror.centos.org/centos/7/os/x86_64/Packages/python-rhsm-certificates-1.19.10-1.el7_4.x86_64.rpm
[root@andyxu-test ~]# rpm2cpio python-rhsm-certificates-1.19.10-1.el7_4.x86_64.rpm | cpio -iv --to-stdout ./etc/rhsm/ca/redhat-uep.pem | tee /etc/rhsm/ca/redhat-uep.pem

注：创建容器时需要从redhat站点下载pod-infrastructure:latest镜像，如果没有此证书文件会报错，Pod会一直显示ContainerCreating状态。

4、修改docker和kube-apiserver的配置文件

docker配置文件为/etc/sysconfig/docker，将OPTIONS的内容修改为

OPTIONS='--selinux-enabled=false --insecure-registry gcr.io'

kube-apiserver配置文件为/etc/kubernetes/apiserver，修改KUBE_ADMISSION_CONTROL的内容，将--admission-control参数中的ServiceAccount删除。

KUBE_ADMISSION_CONTROL="--admission-control=NamespaceLifecycle,NamespaceExists,LimitRanger,SecurityContextDeny,ResourceQuota"

5、按顺序启动所有服务

[root@andyxu-test ~]# systemctl start etcd
[root@andyxu-test ~]# systemctl start docker
[root@andyxu-test ~]# systemctl start kube-apiserver
[root@andyxu-test ~]# systemctl start kube-controller-manager
[root@andyxu-test ~]# systemctl start kube-scheduler
[root@andyxu-test ~]# systemctl start kubelet
[root@andyxu-test ~]# systemctl start kube-proxy

二、创建并配置mysql容器

1、创建mysql的Deployment定义文件

mysql-dep.yaml文件内容如下：

apiVersion: extensions/v1beta1                  #apiserver的版本
kind: Deployment                                      #副本控制器deployment，管理pod和RS
metadata:
  name: mysql                                            #deployment的名称，全局唯一
spec:
  replicas: 1                                                #Pod副本期待数量
  selector:
    matchLabels:                                         #定义RS的标签
      app: mysql                                          #符合目标的Pod拥有此标签
  strategy:                                                  #定义升级的策略
    type: RollingUpdate                               #滚动升级，逐步替换的策略
  template:                                                #根据此模板创建Pod的副本（实例）
    metadata:
      labels:
        app: mysql                                        #Pod副本的标签，对应RS的Selector
    spec:
      containers:                                          #Pod里容器的定义部分
      - name: mysql                                     #容器的名称
        image: mysql:5.7                               #容器对应的docker镜像
        volumeMounts:                                #容器内挂载点的定义部分
        - name: time-zone                            #容器内挂载点名称
          mountPath: /etc/localtime              #容器内挂载点路径，可以是文件或目录
        - name: mysql-data
          mountPath: /var/lib/mysql               #容器内mysql的数据目录
        - name: mysql-logs
          mountPath: /var/log/mysql              #容器内mysql的日志目录
        ports:
        - containerPort: 3306                         #容器暴露的端口号
        env:                                                   #写入到容器内的环境容量
        - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD   #定义了一个mysql的root密码的变量
          value: "123456"
      volumes:                                             #本地需要挂载到容器里的数据卷定义部分
      - name: time-zone                              #数据卷名称，需要与容器内挂载点名称一致
        hostPath:
          path: /etc/localtime                        #挂载到容器里的路径，将localtime文件挂载到容器里，可让容器使用本地的时区
      - name: mysql-data
        hostPath:
          path: /data/mysql/data                   #本地存放mysql数据的目录
      - name: mysql-logs
        hostPath:
          path: /data/mysql/logs                    #本地存入mysql日志的目录

• apiVersion：定义使用apiserver的哪个版本，可通过kubectl api-versions命令查看apiserver有哪些版本；
• kind：用来表明此资源对象的类型，比如这里的值为“Deployment”，表示这是一个deployment；
• spec：RS相关属性定义，spec.selector是RS的Pod标签（Label）选择器，即监控和管理拥有这些标签的Pod实例，确保当前集群上始终有且仅有replicas个Pod实例在运行，这里设置replicas=1表示只能运行一个Mysql Pod实例。
• spec.strategy：定义Pod的升级方案，Recreate表示删除所有已存在的Pod，重新创建新的；RollingUpdate表示滚动升级，逐步替换的策略，滚动升级时支持更多的附加参数，例如设置最大不可用Pod数量，最小升级间隔时间等等。
• spec.template：当集群中运行的Pod数量小于replicas时，RS会根据spec.template中定义的Pod模板来生成一个新的Pod实例，spec.template.metadata.labels指定了该Pod的标签，需要特别注意的是，这里的labels必须匹配之前的spec.selector。
• spec.template.spec.containers：容器的定义部分，包括容器的名称、使用的docker镜像、挂载数据卷、服务的端口号、变量等内容。
• spec.template.spec.volumes：需要挂载到容器里的本地数据卷的定义部分，数据卷的名称要与容器内挂载点的名称一致，path定义本地的数据卷路径。

2、创建deployment、RS、Pod和容器

创建过程需要先下载镜像，时间会比较久，可喝杯茶撩撩旁边的妹子，哈哈，请耐心等待

[root@andyxu-test ~]# kubectl create -f mysql-dep.yaml
deployment "mysql" created

3、查看创建好的deployment运行情况

[root@andyxu-test ~]# kubectl get deployment 
NAME      DESIRED   CURRENT   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
mysql     1         1         1            1           8s

注：都是1表示运行正常

4、查看ReplicaSet（RS）的运行情况

[root@andyxu-test ~]# kubectl get rs
NAME               DESIRED   CURRENT   READY     AGE
mysql-3238461207   1         1         1         6m

注：都是1表示运行正常

5、查看Pod的运行情况

[root@andyxu-test ~]# kubectl get pod
NAME                     READY     STATUS    RESTARTS   AGE
mysql-3238461207-vvwt8   1/1       Running   0          56m

注：READY的值是1/1，并且STATUS的值是Running，表示运行正常

由于Pod的创建需要花费一些时间，在还没有创建好容器时，STATUS的状态会是ContainerCreating，表示正在创建容器，这时只需要等待。Pod创建好后，STATUS的状态会是Running，这时可以通过docker ps命令查看容器运行的情况。

6、查看容器的运行情况

[root@andyxu-test ~]# docker ps
CONTAINER ID        IMAGE                                                        COMMAND                  CREATED             STATUS              PORTS               NAMES
5252cd76009a        mysql:5.7                                                    "docker-entrypoint..."   55 minutes ago      Up 55 minutes                           k8s_mysql.23f88726_mysql-3238461207-vvwt8_default_72d7bff7-d81c-11e8-a729-000c29dabb02_6b15dcfc
f026e79ddad9        registry.access.redhat.com/rhel7/pod-infrastructure:latest   "/usr/bin/pod"           55 minutes ago      Up 55 minutes                           k8s_POD.1d520ba5_mysql-3238461207-vvwt8_default_72d7bff7-d81c-11e8-a729-000c29dabb02_668a091e

7、查看Pod里容器的时间，检查时间是否与本地时间一致

[root@andyxu-test ~]# kubectl exec mysql-3238461207-vvwt8 date
Thu Oct 25 15:06:15 CST 2018

注：exec后面跟pod的名称

8、创建mysql的service定义文件

mysql-svc.yaml文件内容如下：

apiVersion: v1
kind: Service     #表示Kubernetes Service
metadata:
  name: mysql   #Service的名称
spec:
  ports:
    - port: 3306   #Service提供服务的端口号
  selector:
    app: mysql    #Service对应的Pod的标签

• metadata.name：Service的服务名称
• spec.ports：Service提供的服务端口号，对应容器的服务端口号
• spec.selector：确定哪些Pod副本（实例）对应到此Service

9、创建Service

[root@andyxu-test ~]# kubectl create -f mysql-svc.yaml 
service "mysql" created

10、查看Service的运行情况

[root@andyxu-test ~]# kubectl get svc
NAME         CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)    AGE
kubernetes   10.254.0.1      <none>        443/TCP    4h
mysql        10.254.144.64   <none>        3306/TCP   57s

kubernetes会给Service分配一个Cluster IP，这是个虚拟IP地址，此后集群中的其他新创建的Pod就可以通过此Cluster IP+端口号的方式来连接和访问mysql服务了。

三、创建并配置tomcat容器

1、创建tomcat的Deployment定义文件

myweb-dep.yaml文件的内容如下：

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Deployment
metadata:
  name: myweb
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: myweb
  strategy:
    type: RollingUpdate
  template:
    metadata:
      labels:
        app: myweb
    spec:
      containers:
      - name: myweb
        image: kubeguide/tomcat-app:v1
        volumeMounts:
        - name: time-zone
          mountPath: /etc/localtime
        - name: tomcat-logs
          mountPath: /usr/local/tomcat/logs
        ports:
        - containerPort: 8080
        env:
        - name: MYSQL_SERVICE_HOST
          value: '10.254.144.64'               #此处为mysql服务的Cluster IP
        - name: MYSQL_SERVICE_PORT
          value: '3306'
      volumes:
      - name: time-zone
        hostPath:
          path: /etc/localtime
      - name: tomcat-logs
        hostPath:
          path: /data/tomcat/logs

2、创建tomcat的deployment、RS、Pod和容器

[root@andyxu-test ~]# kubectl create -f myweb-dep.yaml 
deployment "myweb" created

创建过程比较久，请耐心等待，pod的STATUS状态为Running时表示创建成功。

3、创建tomcat的Service定义文件

myweb-svc.yaml文件的内容如下：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: myweb
spec:
  type: NodePort
  ports:
    - port: 8080
      nodePort: 30001
  selector:
    app: myweb

此Service开启了NodePort方式的外网访问模式，端口为30001，此端口会映射到tomcat容器的8080端口上。

4、创建Service

[root@andyxu-test ~]# kubectl create -f myweb-svc.yaml 
service "myweb" created

5、查看Service的运行情况

[root@andyxu-test ~]# kubectl get svc
NAME         CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)          AGE
kubernetes   10.254.0.1      <none>        443/TCP          5h
mysql        10.254.144.64   <none>        3306/TCP         24m
myweb        10.254.246.56   <nodes>       8080:30001/TCP   39s

6、可使用curl命令测试tomcat服务是否能正常访问

[root@andyxu-test ~]# curl http://192.168.2.238:30001

四、通过浏览器访问网页

1、如果30001端口不通的话，重新启动、关闭firewalld防火墙

[root@andyxu-test ~]# systemctl start firewalld
[root@andyxu-test ~]# systemctl stop firewalld

注：因为kubernetes会在iptables里添加一些策略，需要再重新开启关闭防火墙才会关闭掉这些策略。

2、通过浏览器访问http://192.168.2.238:30001/demo/

点击“Add...”，添加一条记录并提交

提交以后，数据就被写入mysql数据库里了。

3、登陆mysql数据库验证

[root@andyxu-test ~]# docker exec -it 5252cd76009a /bin/bash
root@mysql-3238461207-vvwt8:/# mysql -uroot -p123456
mysql> use HPE_APP
mysql> select * from T_USERS;

我们可以继续研究下这个例子，比如：

• 研究RS、Service等文件的格式。
• 熟悉kubectl的子命令。
• 手工停止某个Service对应的容器，观察有什么现象发生。
• 修改Deployment文件，改变pod副本的数量，重新创建，观察结果。

此例子来源于《Kubernetes权威指南(第2版)》，我做了一些修改，以及报错的处理，并且使用了Deployment来创建。