使用Kubernetes(K8s)搭建分布式系统

一、Kubernetes概述

Kubernetes是一个用于自动部署、扩展和管理容器化应用程序的开源平台。其提供了高可用性、自我修复能力和易于扩展的特征，使得大规模、高度可用的分布式系统变得更加容易。

在K8s中，所有应用程序和它们的依赖关系都以容器打包，并托管在虚拟化环境中。 有了K8s，用户可以快速地将容器化的应用程序部署到生产环境中，并通过自动化管理和伸缩等措施实现动态调整以保持应用程序的可用性。

二、Kubernetes搭建前准备条件

Kubernetes可以运行在各种物理、虚拟和云环境中。在开始搭建前，你需要准备以下基础环境：

1. Docker安装

Docker是一种应用程序容器化技术，Kubernetes使用Docker容器封装和交付应用程序。

sudo apt-get update
sudo apt-get install docker.io

2. kubeadm安装

kubeadm是一个用于快速初始化和启动Kubernetes集群的命令行工具。

apt-get update && apt-get install -y apt-transport-https curl
curl -s https://packages.cloud.google.com/apt/doc/apt-key.gpg | apt-key add -
echo "deb https://apt.kubernetes.io/ kubernetes-xenial main" > /etc/apt/sources.list.d/kubernetes.list
apt-get update
apt-get install -y kubelet kubeadm kubectl

3. Master节点

Kubernetes集群需要至少一个Master节点。Master节点控制着整个集群，并且负责调度、监控和管理应用程序的配置。

4. Worker节点

Worker节点是运行应用程序和服务的节点。Kubernetes集群中通常会有多个Worker节点，它们负责运行和管理应用程序的实例。

三、使用Kubeadm创建集群

在以上环境设置完成后，你可以使用Kubeadm创建集群。Kubeadm的自动化安装可以减少人工干预的过程，并使得快速部署更为简便。

1. 初始化Master节点

kubeadm init

该命令会初始化Master节点，并生成Kubeconfig文件。该文件中包含了安全认证密钥和证书，用于访问集群的API服务器。

2. 安装Pod网络

kubectl apply -f https://docs.projectcalico.org/v3.8/manifests/calico.yaml

Pod网络是连接容器化应用程序的网络。在Kubernetes中，Pod是等效于容器的最小单元。如果运行多个容器，则这些容器会打包成一个Pod。

3. 加入Worker节点

你可以使用kubeadm命令将Worker节点加入到Master节点中，从而将它们添加到集群中。

kubeadm join --token <token> <master-ip-address>:6443 --discovery-token-ca-cert-hash sha256:<hash>

上述代码中，<token>表示你的集群令牌，<master-ip-address>表示Master节点的IP地址。Worker节点将使用令牌来证明它们可以加入到集群中。

四、运行一个简单的应用程序

现在，你已经成功地搭建了一个Kubernetes集群。下一步，你可以运行一个简单的应用程序以验证集群是否正常运行。

1. 部署应用程序

kubectl run nginx --image=nginx

该命令会在集群中运行一个名为“nginx”的容器。

2. 暴露应用程序服务

kubectl expose deployment nginx --port 80 --type NodePort

该命令将刚才创建的Nginx容器服务暴露给外部访问，并通过80端口进行映射。

3. 访问应用程序

现在，你可以通过以下命令来获取Worker节点的IP地址，并通过该地址访问Nginx服务：

kubectl get nodes -o wide

你可以在浏览器中输入以下地址进行Nginx服务测试：

http://<node-ip-address>:<node-port>/

总结

Kubernetes是一种用于自动部署、扩展和管理容器化应用程序的开源平台。通过使用Kubernetes，你可以快速地将容器化的应用程序部署到生产环境中，并通过自动化管理和伸缩等措施实现动态调整以保持应用程序的可用性。