ASP.NET Core on K8S深入学习（3-1）Deployment

2022-04-11 20:26:43

上一篇《部署过程解析与安装Dashboard》中我们了解K8S的部署过程，这一篇我们来了解一下K8S为我们提供的几种应用运行方式：Deployment、DaemonSet与Job，它们是Kubernetes最重要的核心功能提供者。考虑到篇幅和更新速度，我将其分为两篇文章，本篇会主要介绍Deployment，主要参考自CloudMan《每天5分钟玩转Kubernetes》，也推荐大家购买阅读。

一、创建资源的两种方式

　　K8S支持两种创建资源的方式，分别是使用kubectl命令直接创建与通过配置文件+kubectl apply创建，下面以上一篇中的ASP.NET Core示例来分别介绍下这两种方式。

1.1 Kubectl命令直接创建

　　第一种是通过kubectl命令直接创建：

kubectl run k8s-demo-deployment --image=edisonsaonian/k8s-demo:latest --replicas=2 --namespace=aspnetcore

　　这样我们就部署了一个具有2个副本的k8s-demo（一个ASP.NET Core API示例）。

1.2 YAML配置文件创建

　　第二种是通过配置文件+kubectl apply(kubectl create也可以)创建：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: k8s-demo-deployment
  namespace: aspnetcore
spec:
  replicas: 2
  template:
    spec:
      containers:
      - name: k8s-demo
        image: edisonsaonian/k8s-demo
        ports:
        - containerPort: 80

　　不过，上面的配置文件可能并不能直接运行，因为默认情况下K8S还有一些必填项的验证，完整你可以参考下面这段配置：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: k8s-demo-deployment
  namespace: aspnetcore
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: aspnetcore_webapi
  template:
    metadata:
      labels:
        app: aspnetcore_webapi
    spec:
      containers:
      - name: k8s-demo
        image: edisonsaonian/k8s-demo
        ports:
        - containerPort: 80

　　更多yaml文件的语法基础，可以参考这一篇文章：https://www.kubernetes.org.cn/1414.html

　　如上所示，我们将资源的属性都写在了一个yaml格式的配置文件中，有了这个配置文件，我们只需要执行一句：

kubectl apply -f k8s-demo-deployment.yaml

1.3 相关补充

　　如果要删除deployment，也只需要执行一句：

kubectl delete deployment k8s-demo-deployment

　　或者是下面这一句：

kubectl delete -f k8s-demo-deployment.yaml

　　执行之后，K8S会自动帮我们删除相关Deployment、ReplicaSet（副本集）以及Pod。

　　可以看出，直接通过kubectl创建会比较省力和快捷，但是它无法做到很好的管理，不适合正式的、规模化的部署，因此我们一般会更加倾向于采用配置文件的方式，但是使用配置文件要求我们熟悉yaml的语法，如果存在类似制表符之类的特殊字符都是无法成功执行的。

二、Deployment必知必会

2.1 Deployment类型应用运行

　　这里我们仍以上面提到的k8s-demo示例项目为例，通过下面这个配置文件来创建资源：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: k8s-demo-deployment
  namespace: aspnetcore
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: aspnetcore_webapi
  template:
    metadata:
      labels:
        app: aspnetcore_webapi
    spec:
      containers:
      - name: k8s-demo
        image: edisonsaonian/k8s-demo
        ports:
        - containerPort: 80

　　通过下面的命令创建资源：

kubectl apply -f k8s-demo-deployment.yaml

　　下面我们来看看K8S到底为我们做了些什么工作：

　　（1）查看k8s-demo-deployment状态

kubectl get deployment k8s-demo-deployment -n aspnetcore

　　可以看到，对于我们的这个deployment，生成了2个副本且正常运行。

　　如果想要获得更加相信的信息，可以使用下面这句：

kubectl describe deployment k8s-demo-deployment -n aspnetcore

　　从deployment的日志中，可以看到如下图所示的信息：

　　可以看到，K8S的Deployment-Controller为k8s-demo创建了一个ReplicaSet名叫k8s-demo-deployment-54d5c97fb7，后面的Pod就是由这个ReplicaSet来管理的。

　　（2）查看ReplicaSet的状态

kubectl describe replicaset -n aspnetcore

　　会得到以下两个图所示的信息：

　　从上图可以看出，这个ReplicaSet是由Deployment k8s-demo-deployment 创建的。

　　从上图中的日志（Events代表日志）可以看出，两个副本Pod是由ReplicaSet-Controller创建的，且创建成功。

　　（3）查看Pod的状态

kubectl describe pod -n aspnetcore

　　同样，也会得到如下图所示的两个信息：

　　可以看出，此Pod是由ReplicaSet k8s-demo-deployment-54d5c97fb7创建的。下图的日志记录了Pod的启动过程：

　　从日志中可以看到Pod的启动过程，如果启动过程中发生了异常（比如拉取镜像失败），都可以通过输出的错误信息查看原因。

　　下图是整个Deployment的部署过程，即kubectl→Deployment→ReplicaSet→Pod，也可以看出对象的命名方式的规则：

2.2 伸缩Scale

　　所谓伸缩，是指在线实时增加或减少Pod的副本数量。在刚刚的部署中，我们在配置文件中定义的是2个副本，如下图所示：

　　可以看到，两个副本分别位于k8s-node1 和 k8s-node2上面。一般默认情况下，K8S不会将Pod调度到Master节点上，虽然Master节点也是可以作为Node节点晒用的。

　　这时，如果我们想要扩展副本数量从2到3，只需要修改配置文件：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: k8s-demo-deployment
  namespace: aspnetcore
spec:
  replicas: 3
......

　　然后再次apply：

kubectl apply -f k8s-demo-deployment.yaml

　　最终结果如下图所示：

　　同理，如果想缩小副本数量，也是如上所述的步骤，不再赘述。

2.3 故障转移FailOver

　　所谓K8S中的故障转移（FailOver），就是当某个Node节点失效或宕机时，会将该Node上所运行的所有Pod转移到其他健康的Node节点上继续运行。

　　这里继续上例，我们有两个Pod都运行在k8s-node2上，那么我们这里模拟k8s-node2故障，强制关闭该节点：

halt -h

　　等待一段时间后（放心，不会很快），当K8S检测到k8s-node2不可用，会将k8s-node2上的Pod最终标记为Terminating状态，并在k8s-node1上新建两个Pod，维持副本总数量为3。

　　当然，也可以从Dashboard中直观的看到：

　　当k8s-node2恢复后，Terminating的Pod会自动被删除，不过已经运行在k8s-node1的Pod是不会重新调度回k8s-node2的。

2.4 善用label控制Pod位置

　　默认情况下，K8S的Scheduler会均衡调度Pod到所有可用的Node节点，但是有些时候希望将指定的Pod部署到指定的Node节点。例如，一个I/O密集型的Pod可以尽量部署在配置了SSD的Node节点，又或者一个需要GPU的Pod可以尽量部署在配置了GPU的Node节点上。

　　不用担心，K8S为我们提供了label来实现这个功能，label是一个key/value对，可以灵活设置各种自定义的属性。比如，我们这里假设我们的k8s-demo示例项目是一个I/O密集型的API，还假设k8s-node1是一个配置了SSD的Node节点：

kubectl label node k8s-node1 disktype=ssd
kubectl get node --show-labels

　　显示结果如下：可以看到，现在k8s-node多了一个label => disktype=ssd

　　接下来，我们就可以在配置文件中为要部署的应用指定label了：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: k8s-demo-deployment
  namespace: aspnetcore
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: aspnetcore_webapi
  template:
    metadata:
      labels:
        app: aspnetcore_webapi
    spec:
      containers:
      - name: k8s-demo
        image: edisonsaonian/k8s-demo
        ports:
        - containerPort: 80
      nodeSelector:
        disktype: ssd

　　然后，再次apply创建资源：

kubectl apply -f k8s-demo-deployment.yaml

　　验证一下，所有的k8s-demo的Pod全都调度到了k8s-node1上面，符合预期：

　　如果k8s-node1不再是配置SSD了，那么我们就可以为其删掉这个label了：

kubectl label node k8s-node1 disktype-

　　注意，这里的 - 就代表删除，而且此时Pod不会重新部署，除非你删除配置文件中的配置然后再次apply。

三、小结

　　本文介绍了K8S中创建资源的两种方式及对比，然后重点介绍了一下Deployment这个Controller，把玩了Deployment类型的应用运行、伸缩、故障转移以及使用label来控制Pod的位置。运行应用是K8S最核心的功能，下一篇会继续研究DaemonSet和Job这两个Controller的应用方式和场景。当然，笔者也还是初学，有很多不足之处，也请多包涵。对于催更的童鞋，请耐心等待。

参考资料

（1）CloudMan，《每天5分钟玩转Kubernetes》

（2）李振良，《一天入门Kubernets教程》

（3）马哥（马永亮），《Kubernetes快速入门》

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