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容器实例服务（Container Instance Service , CIS）可以帮您在云上快捷、灵活的部署容器，让您专注于构建程序和使用容器而非管理设备上。无需预购 CVM，您就可以在几秒内启动一批容器来执行任务。您也可以通过 kubernetes API 把已有 kubernetes 集群的 pod 调度到 CIS 上以处理突增业务。CIS 根据您实际使用的资源计费，可以帮您节约计算成本。使用 CIS 可以极大降低您部署容器的门槛，降低您执行 batch 型任务或处理业务突增的成本。
本文将介绍Kubernetes部署和容器工作负载的相关内容。包含管理容器生命周期，部署多容器应用程序，扩展工作负载以及与Kubernetes进行协同工作。本文包括一些概念和命令，教大家快速入门Kubernetes，并入门CIS。
介绍
Kubernetes是一个用于管理容器化应用程序的开源容器资源编排工具。
本文中，您将应用一些容器化的概念来构建、部署和管理Kubernetes中端到端的微服务应用程序。本文中使用的示例Web应用程序是一个用Node.js编写的“待办事项列表”应用程序，它使用MongoDB作为数据库。
本次将从Dockerfile中为此应用程序构建容器镜像，将镜像推送到Docker Hub，然后部署到您的集群。以便在未来您将扩展应用程序以满足不断增长的需求。
准备
要完成本文，您需要：
- Kubernetes集群，您可以参考腾讯云开发者实验室产品进行入门。
- 用于存储镜像的Docker Hub帐户。
- 在本地机器安装docker，您也可以参考腾讯云开发者实验室产品进行入门。
第一步，使用Dockerfile构建镜像
首先我们将通过Web应用打包到Docker镜像中。
首先切换到您的主目录，然后使用Git从GitHub上的克隆本文的示例Web应用程序。
cd ~
git clone https://github.com/janakiramm/todo-app.git
从Dockerfile构建容器镜像。使用-t命令注册用户名，镜像名称和可选标记标记镜像。
docker build -t sammy/todo .
确认镜像已成功构建并正确标记。
Sending build context to Docker daemon 8.238MB
Step 1/7 : FROM node:slim
---> 286b1e0e7d3f
Step 2/7 : LABEL maintainer = "jani@janakiram.com"
---> Using cache
---> ab0e049cf6f8
Step 3/7 : RUN mkdir -p /usr/src/app
---> Using cache
---> 897176832f4d
Step 4/7 : WORKDIR /usr/src/app
---> Using cache
---> 3670f0147bed
Step 5/7 : COPY ./app/ ./
---> Using cache
---> e28c7c1be1a0
Step 6/7 : RUN npm install
---> Using cache
---> 7ce5b1d0aa65
Step 7/7 : CMD node app.js
---> Using cache
---> 2cef2238de24
Successfully built 2cef2238de24
Successfully tagged sammy/todo-app:latest
通过运行docker images命令验证是否已创建镜像。
$ docker images
您可以看到镜像的大小以及创建的时间。
REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED SIZE
sammy/todo-app latest 81f5f605d1ca 9 minutes ago 236MB
接下来，将您的镜像推送到Docker Hub上。请登录Docker Hub帐户：
docker login
输入正确的用户名及密码，使用Docker Hub用户名存储您的镜像：
docker tag your_docker_hub_username/todo-app
然后将镜像推送到Docker Hub：
docker push
您可以登录Docker Hub官网搜索查看你的镜像，来验证新镜像是否可用。
将Docker镜像推送到Docker Hub后，接下来我们可以将应用程序打包为Kubernetes。
第二步，在Kubernetes中部署MongoDB Pod
这个应用程序使用MongoDB存储通过Web应用程序创建的待办事项列表。要在Kubernetes中运行MongoDB，我们需要将其打包为Pod。当我们启动这个Pod时，它将运行一个MongoDB实例。
创建一个名为db-pod.yaml的新YAML文件：
nano db-pod.yaml
添加以下代码，该代码使用基于MongoDB的一个容器定义Pod。同时，我们打开了MongoDB使用的标准端口port。请注意，定义包含名为name和app的标签。我们将使用这些标签来识别和配置特定的Pod。
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: db
labels:
name: mongo
app: todoapp
spec:
containers:
- image: mongo
name: mongo
ports:
- name: mongo
containerPort: 27017
volumeMounts:
- name: mongo-storage
mountPath: /data/db
volumes:
- name: mongo-storage
hostPath:
path: /data/db
数据存储在调用的卷中，该卷映射到节点的位置。有关卷的更多信息，请参阅Kubernetes官方文档。
运行以下命令以创建Pod。
kubectl create -f db-pod.yml
你会看到这个输出：
pod "db" created
现在我们看看Pod是否创建。
kubectl get pods
显示这个Pod正在运行：
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
db 1/1 Running 0 2m
接下来我们让集群的内部人员可以管理访问这个Pod。
创建一个名为db-service.yaml的新文件，其中包含定义了MongoDB服务的代码：
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: db
labels:
name: mongo
app: todoapp
spec:
selector:
name: mongo
type: ClusterIP
ports:
- name: db
port: 27017
targetPort: 27017
此服务将能够发现与name：db标签相匹配的同一命名空间中的所有Pod 。YAML文件中的selector部分明确地定义了这种关联关系。
我们通过声明type: ClusterIP可以使服务在集群中可见 。
保存文件并退出编辑器。然后使用kubectl将其提交到集群。
kubectl create -f db-service.yml
您将看到此输出指示服务已成功创建：
service "db" created
让我们来看看Pod可用的端口。
kubectl get services
您将看到以下的输出结果：
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
db ClusterIP 10.109.114.243 <none> 27017/TCP 14s
kubernetes ClusterIP 10.96.0.1 <none> 443/TCP 47m
从上图的输出结果中，您可以看到该服务在端口27017上。Web应用程序可以通过此服务访问MongoDB。当它使用主机名db的时候，在Kubernetes中运行的DNS服务将解析与服务关联的IP的地址。这种机制允许Pod之间相互检测并通信。
接下来我们可以使用数据库Pod和Service，为Web应用程序创建一个额外的Pod。
第三步，将Node.JS Web App部署为Pod
我们将在本文第一步中创建的Docker镜像打包为Pod并将其部署到集群。这将被作为最终用户可访问的前端Web应用程序层。
创建一个名为的新YAML文件：web-pod.yaml
nano web-pod.yaml
添加以下代码，该代码根据sammy/todo-app的Docker镜像定义具有一个容器的Pod 。它通过TCP协议展现在端口3000上。
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: web
labels:
name: web
app: todoapp
spec:
containers:
- image: sammy/todo-app
name: myweb
ports:
- containerPort: 3000
运行以下命令以创建Pod：
kubectl create -f web-pod.yaml
pod "web" created
看看pod是否创建？
kubectl get pods
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
db 1/1 Running 0 8m
web 1/1 Running 0 9s
我们将MongoDB数据库和Web应用程序都作为Pod运行。
现在，我们将使web Pod可以访问互联网。
服务会在内部或外部公开一组Pod。让我们定义一个使web Pod可以公开使用的服务。我们将通过NodePort公开它。NodePort是一种通过在集群的每个节点上打开任意端口用来访问Pod的方案。
创建一个名为web-service.yaml的新文件，其中包含定义应用服务的代码：
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: web
labels:
name: web
app: todoapp
spec:
selector:
name: web
type: NodePort
ports:
- name: http
port: 3000
targetPort: 3000
protocol: TCP
服务发现同一名称空间中与Label匹配的所有Pod都具有名称web。YAML文件的选择器部分定义了此关联。
我们通过声明type: NodePort指定NodePort的服务类型。
用kubectl将此提交到群集。
kubectl create -f web-service.yml
您将看到此输出指示服务已成功创建：
service "web" created
让我们来看看Pod可用的端口。
kubectl get services
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
db ClusterIP 10.109.114.243 <none> 27017/TCP 12m
kubernetes ClusterIP 10.96.0.1 <none> 443/TCP 59m
web NodePort 10.107.206.92 <none> 3000:30770/TCP 12s
从此输出中，我们看到该服务在端口30770上可用。让我们尝试连接到其中一个工作节点。
使用腾讯云控制台获取与你服务器的IP地址：
img
获得IP地址后，使用curl命令向端口30770上的一个节点发出HTTP请求：
curl http://your_worker_ip_address:30770
您将看到如下的输出：
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Containers Todo Example</title>
<link rel='stylesheet' href='/stylesheets/screen.css' />
<!--[if lt IE 9]>
<script src="http://html5shiv.googlecode.com/svn/trunk/html5.js"></script>
<![endif]-->
</head>
<body>
<div id="layout">
<h1 id="page-title">Containers Todo Example</h1>
<div id="list">
<form action="/create" method="post" accept-charset="utf-8">
<div class="item-new">
<input class="input" type="text" name="content" />
</div>
</form>
</div>
<div id="layout-footer"></div>
</div>
<script src="/javascripts/ga.js"></script>
</body>
</html>
截至到此，您已经定义了Web Pod和服务。现在让我们看看如何使用副本集来缩放它。
第5步 - 扩展Web应用程序
副本集可以确保始终在群集中运行最少数量的Pod。当Pod被打包为副本集时，Kubernetes将始终运行规范中定义的最小数量的Pod。
让我们删除当前的Pod并通过副本集重新创建两个Pod。如果我们让当前的Pod运行，它将不会是副本集的一部分。因此，我们最好通过副本集启动Pod，即使只有一个Pod。
首先，删除现有的Pod。
kubectl delete pod web
pod "web" deleted
现在创建一个新的副本集声明。副本集的定义与Pod相同。关键的区别在于它包含定义需要运行的Pod数量的replica元素。与Pod一样，它还包含有助于服务发现的元数据来作为标签。
创建web-rs.yaml文件并将此代码添加到文件中
apiVersion: extensions/v1beta1
kind: ReplicaSet
metadata:
name: web
labels:
name: web
app: todoapp
spec:
replicas: 2
template:
metadata:
labels:
name: web
spec:
containers:
- name: web
image: sammy/todo-app
ports:
- containerPort: 3000
保存并关闭文件。
现在创建副本集：
kubectl create -f web-rs.yaml
replicaset "web" created
然后检查Pod的数量：
kubectl get pods
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
db 1/1 Running 0 18m
web-n5l5h 1/1 Running 0 25s
web-wh6nf 1/1 Running 0 25s
当我们通过NodePort访问服务时，请求将被发送到由副本集管理一个Pod中。
让我们通过删除其中一个Pod，并查看发生的情况来测试副本集的功能：
kubectl delete pod web-wh6nf
pod "web-wh6nf" deleted
让我们再来看一下Pods：
kubectl get pods
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
db 1/1 Running 0 19m
web-n5l5h 1/1 Running 0 1m
web-wh6nf 1/1 Terminating 0 1m
web-ws59m 0/1 ContainerCreating 0 2s
删除Pod后，Kubernetes会创建另一个Pod副本，以确保其能够维持所需的计数。
我们可以扩展副本集以运行其他的Web Pod。
运行以下命令将Web应用程序扩展为10个Pod。
kubectl scale rs/web --replicas=10
replicaset "web" scaled
检查Pod计数：
kubectl get pods
您将会会看到如下输出：
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
db 1/1 Running 0 22m
web-4nh4g 1/1 Running 0 21s
web-7vbb5 1/1 Running 0 21s
web-8zd55 1/1 Running 0 21s
web-f8hvq 0/1 ContainerCreating 0 21s
web-ffrt6 1/1 Running 0 21s
web-k6zv7 0/1 ContainerCreating 0 21s
web-n5l5h 1/1 Running 0 3m
web-qmdxn 1/1 Running 0 21s
web-vc45m 1/1 Running 0 21s
web-ws59m 1/1 Running 0 2m
此时，Kubernetes已经启动了扩展web Pod 的过程。当请求通过NodePort到达服务时，它将被路由到副本集中的一个Pod。
当流量和负载消退时，我们可以恢复到两个Pod的原始配置。
kubectl scale rs/web --replicas=2
replicaset "web" scaled
此命令将终止其余所有的Pod。
kubectl get pods
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
db 1/1 Running 0 24m
web-4nh4g 1/1 Terminating 0 2m
web-7vbb5 1/1 Terminating 0 2m
web-8zd55 1/1 Terminating 0 2m
web-f8hvq 1/1 Terminating 0 2m
web-ffrt6 1/1 Terminating 0 2m
web-k6zv7 1/1 Terminating 0 2m
web-n5l5h 1/1 Running 0 5m
web-qmdxn 1/1 Terminating 0 2m
web-vc45m 1/1 Terminating 0 2m
web-ws59m 1/1 Running 0 4m
要验证副本集的可用性，请尝试删除其中一个Pod并检查计数。
kubectl delete pod web-ws59m
pod "web-ws59m" deleted
kubectl get pods
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
db 1/1 Running 0 25m
web-n5l5h 1/1 Running 0 7m
web-ws59m 1/1 Terminating 0 5m
web-z6r2g 0/1 ContainerCreating 0 5s
一旦Pod计数发生变化，Kubernetes就会调整它以匹配YAML文件中定义的计数。删除副本集中的一个Web Pod时，会立即创建另一个Pod以保持所需的计数。这是通过确保最小数量的Pod能够持续运行来确保应用程序的高可用性。
您可以使用以下命令删除在本文中创建的所有对象：
kubectl delete -f db-pod.yaml -f db-service.yaml -f web-rs.yaml -f web-service.yaml
pod "db" deleted
service "db" deleted
replicaset "web" deleted
service "web" deleted
本文就先写到这里，欢迎大家使用腾讯云CIS产品，产品链接：https://cloud.tencent.com/document/product/858
参考文献：《Webinar Series: Deploying and Scaling Microservices in Kubernetes》
翻译：Zach展，审校：Techeek
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