k8s 如何部署应用

要在 Kubernetes（K8s）上部署应用程序，核心步骤包括：创建 Kubernetes 清单文件、使用 kubectl 命令行工具、配置服务和持久化存储。其中，创建 Kubernetes 清单文件是关键的一步。这些清单文件通常采用 YAML 格式，定义了应用程序的部署、服务、配置等信息。通过详细描述应用的容器镜像、资源限制、环境变量等，确保应用能够在 Kubernetes 集群中正常运行。通过这种方式，开发者可以更轻松地管理和扩展他们的应用程序。

一、创建 Kubernetes 清单文件

清单文件是 Kubernetes 中的核心配置文件，它们采用 YAML 或 JSON 格式，定义了应用程序的各种属性。以下是创建清单文件的几个关键步骤：

定义 Deployment：Deployment 是 Kubernetes 中用于管理无状态应用的控制器。它描述了应用的副本数量、容器镜像、端口等信息。一个简单的 Deployment 清单文件示例如下：

apiVersion: apps/v1 kind: Deployment metadata: name: my-app spec: replicas: 3 selector: matchLabels: app: my-app template: metadata: labels: app: my-app spec: containers: - name: my-app-container image: my-app-image:latest ports: - containerPort: 80

定义 Service：Service 是 Kubernetes 中用于暴露应用的控制器。它定义了如何访问应用（例如通过 ClusterIP、NodePort 或 LoadBalancer）。Service 清单文件的一个简单示例如下：

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

定义 ConfigMap 和 Secret：ConfigMap 和 Secret 用于将配置数据和敏感信息传递给应用。它们可以在清单文件中定义，并在 Deployment 中引用。例如：

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: my-app-config
data:
  config.json: |
    {
      "key": "value"
    }

然后在 Deployment 中引用：

spec: containers: - name: my-app-container image: my-app-image:latest volumeMounts: - name: config-volume mountPath: /app/config volumes: - name: config-volume configMap: name: my-app-config

定义 PersistentVolume 和 PersistentVolumeClaim：如果应用需要持久化存储，可以使用 PersistentVolume 和 PersistentVolumeClaim。以下是一个简单的示例：

apiVersion: v1 kind: PersistentVolume metadata: name: my-pv spec: capacity: storage: 1Gi accessModes: - ReadWriteOnce hostPath: path: "/data/my-pv"

apiVersion: v1 kind: PersistentVolumeClaim metadata: name: my-pvc spec: accessModes: - ReadWriteOnce resources: requests: storage: 1Gi

在 Deployment 中使用 PersistentVolumeClaim：

spec: containers: - name: my-app-container image: my-app-image:latest volumeMounts: - name: storage-volume mountPath: /app/data volumes: - name: storage-volume persistentVolumeClaim: claimName: my-pvc

二、使用 kubectl 命令行工具

kubectl 是与 Kubernetes 集群进行交互的命令行工具。通过 kubectl，可以创建、查看、更新和删除 Kubernetes 资源。以下是一些常用的 kubectl 命令：

创建资源：使用 kubectl apply -f 命令可以根据清单文件创建或更新资源。例如：

kubectl apply -f deployment.yaml kubectl apply -f service.yaml

查看资源：使用 kubectl get 命令可以查看资源的状态。例如：

kubectl get pods kubectl get services kubectl get deployments

描述资源：使用 kubectl describe 命令可以查看资源的详细信息。例如：

kubectl describe pod my-app-pod kubectl describe service my-app-service

删除资源：使用 kubectl delete 命令可以删除资源。例如：

kubectl delete -f deployment.yaml kubectl delete -f service.yaml

查看日志：使用 kubectl logs 命令可以查看 Pod 的日志。例如：

kubectl logs my-app-pod

进入容器：使用 kubectl exec 命令可以进入运行中的容器。例如：

kubectl exec -it my-app-pod -- /bin/bash

三、配置服务

服务（Service）是 Kubernetes 中的一个重要概念，用于暴露应用程序。以下是一些常见的服务类型及其配置：

ClusterIP：这是默认的服务类型，服务仅在集群内部可访问。ClusterIP 服务的配置示例如下：

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

NodePort：NodePort 服务在每个节点上开放一个端口，通过该端口可以从集群外部访问服务。NodePort 服务的配置示例如下：

apiVersion: v1 kind: Service metadata: name: my-app-service spec: selector: app: my-app ports: - protocol: TCP port: 80 targetPort: 80 nodePort: 30007 type: NodePort

LoadBalancer：LoadBalancer 服务使用云提供商的负载均衡器，将流量分发到服务的各个 Pod。LoadBalancer 服务的配置示例如下：

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

ExternalName：ExternalName 服务将服务的 DNS 名称映射到外部服务的 DNS 名称。ExternalName 服务的配置示例如下：

apiVersion: v1 kind: Service metadata: name: my-app-service spec: type: ExternalName externalName: external-service.example.com

四、配置持久化存储

在 Kubernetes 中，持久化存储通过 PersistentVolume（PV）和 PersistentVolumeClaim（PVC）实现。以下是配置持久化存储的步骤：

定义 PersistentVolume：PersistentVolume 是管理员提供的存储资源，可以是 NFS、iSCSI、云盘等。例如：

apiVersion: v1 kind: PersistentVolume metadata: name: my-pv spec: capacity: storage: 1Gi accessModes: - ReadWriteOnce nfs: path: /path/to/nfs server: nfs-server.example.com

定义 PersistentVolumeClaim：PersistentVolumeClaim 是用户请求的存储资源。例如：

apiVersion: v1 kind: PersistentVolumeClaim metadata: name: my-pvc spec: accessModes: - ReadWriteOnce resources: requests: storage: 1Gi

在 Deployment 中使用 PVC：在 Deployment 的清单文件中引用 PVC，例如：

五、配置 ConfigMap 和 Secret

ConfigMap 和 Secret 用于管理非机密和机密配置数据，以下是配置的步骤：

创建 ConfigMap：ConfigMap 可以通过 YAML 文件创建。例如：

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: my-config
data:
  config.json: |
    {
      "key": "value"
    }

创建 Secret：Secret 存储机密数据，例如密码、OAuth 令牌等。可以通过 YAML 文件创建：

apiVersion: v1 kind: Secret metadata: name: my-secret type: Opaque data: username: YWRtaW4= # base64 编码的 "admin" password: MWYyZDFlMmU2N2Rm # base64 编码的 "1f2d1e2e67df"

在 Deployment 中引用 ConfigMap 和 Secret：在 Deployment 清单文件中引用 ConfigMap 和 Secret，例如：

spec: containers: - name: my-app-container image: my-app-image:latest env: - name: CONFIG_FILE valueFrom: configMapKeyRef: name: my-config key: config.json - name: USERNAME valueFrom: secretKeyRef: name: my-secret key: username

六、监控和日志管理

在 Kubernetes 中，监控和日志管理是确保应用程序正常运行的重要手段。以下是一些常见的工具和方法：

使用 Prometheus：Prometheus 是一个开源的系统监控和警报工具，可以与 Kubernetes 集成。安装 Prometheus 的步骤：

kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/prometheus-operator/prometheus-operator/master/bundle.yaml

使用 Grafana：Grafana 是一个开源的分析和监控平台，可以与 Prometheus 集成。安装 Grafana 的步骤：

kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/grafana/grafana/main/deploy/kubernetes/grafana.yaml

使用 ELK Stack：ELK Stack（Elasticsearch、Logstash、Kibana）是一个强大的日志管理工具链。可以通过 Helm 安装 ELK Stack：

helm repo add elastic https://helm.elastic.co helm install elasticsearch elastic/elasticsearch helm install kibana elastic/kibana

使用 Fluentd：Fluentd 是一个开源的数据收集器，可以与 ELK Stack 集成。安装 Fluentd 的步骤：

kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/fluent/fluentd-kubernetes-daemonset/master/fluentd-daemonset-elasticsearch-rbac.yaml

七、扩展和更新应用

在 Kubernetes 中，扩展和更新应用是常见的操作，以下是一些常见的方法：

扩展应用：可以通过更新 Deployment 的副本数量来扩展应用。例如：

kubectl scale deployment my-app --replicas=5

滚动更新：可以通过更新 Deployment 的镜像版本来进行滚动更新。例如：

kubectl set image deployment/my-app my-app-container=my-app-image:v2

回滚更新：如果新的版本出现问题，可以回滚到之前的版本。例如：

kubectl rollout undo deployment/my-app

蓝绿部署：蓝绿部署是一种减少停机时间的部署策略，可以通过创建一个新的 Deployment 并在验证后切换流量来实现。例如：

apiVersion: apps/v1 kind: Deployment metadata: name: my-app-green spec: replicas: 3 selector: matchLabels: app: my-app template: metadata: labels: app: my-app spec: containers: - name: my-app-container image: my-app-image:v2 ports: - containerPort: 80

创建新的 Service 将流量切换到绿色版本：

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

八、安全性配置

在 Kubernetes 中，安全性配置是确保应用和集群安全的重要步骤。以下是一些常见的安全性配置方法：

使用 RBAC：角色基础访问控制（RBAC）用于控制用户和应用对 Kubernetes 资源的访问权限。例如：

apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: Role
metadata:
  name: pod-reader
rules:
- apiGroups: [""]
  resources: ["pods"]
  verbs: ["get", "watch", "list"]

apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1 kind: RoleBinding metadata: name: read-pods subjects: - kind: User name: jane-doe apiGroup: rbac.authorization.k8s.io roleRef: kind: Role name: pod-reader apiGroup: rbac.authorization.k8s.io

使用 Network Policies：网络策略用于控制 Pod 之间的网络流量。例如：

apiVersion: networking.k8s.io/v1 kind: NetworkPolicy metadata: name: allow-same-namespace spec: podSelector: {} policyTypes: - Ingress ingress: - from: - podSelector: {}

使用 Pod Security Policies：Pod 安全策略用于控制 Pod 的安全性设置。例如：

apiVersion: policy/v1beta1 kind: PodSecurityPolicy metadata: name: restricted spec: privileged: false volumes: - 'configMap' - 'emptyDir' - 'secret' runAsUser: rule: 'MustRunAsNonRoot' seLinux: rule: 'RunAsAny' supplementalGroups: rule: 'MustRunAs' ranges: - min: 1 max: 65535 fsGroup: rule: 'MustRunAs' ranges: - min: 1 max: 65535

在 Kubernetes 中部署应用涉及多个步骤和配置文件的管理。通过合理使用清单文件、kubectl 命令行工具、服务配置、持久化存储、ConfigMap 和 Secret、安全性配置等，可以确保应用程序在 Kubernetes 集群中稳定运行并满足业务需求。