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YAML入门:以创建一个Kubernetes deployment为例

YAML语言似乎已经成为了事实标准的“云配置”语言,无论是容器事实标准docker(主要是docker-compose使用)、SDN,还是容器编排王者kubernetes,又或是虚拟机时代的王者openstack采用的配置文件都是yaml文件格式。不过需要承认的是我个人最初刚接触yaml时还不是很适应(个人更适应json),在后续运维kubernetes时,每每都要去参考k8s doc中的各种k8s对象的模板才能把yaml文件写“正确”。本文是一篇译文,这篇文章很好地讲解了yaml语言的语法格式,并用kubernetes deployment配置来作为示例。至少我看完这篇文章后是受益多多,因此这里将该文章快速翻译出来,供广大的k8s爱好者、实践者参考。

本文翻译自《Introduction to YAML: Creating a Kubernetes deployment》。(译注:CNCF也转发了Openstack开发背后的主力推手Mirantis公司博客的这篇文章。)

在之前的文章中,我们一直在讨论如何使用Kubernetes来启动和操作资源实例。到目前为止,我们一直都专注于命令行操作。但其实有一种更简单,更有用的方法:使用YAML创建配置文件。在本文中,我们将了解YAML的工作原理,并使用它来先定义一个Kubernetes Pod,然后再定义一个Kubernetes Deployment。

YAML基础

如果您正在做与一些软件领域相关的事情 – 尤其是涉及Kubernetes,SDN和OpenStack等领域,那么你将很难“摆脱”YAML 。YAML是一种人类可读的、专门用于配置信息的文本格式,例如,在本文中,我们将使用YAML定义创建第一个Pod,然后是Deployment。YAML可以理解为Yet Another Markup Language的缩写,也可以理解为”YAML Ain’t Markup Language”的缩写,这取决于你问的是谁。

使用YAML进行K8s定义会带来许多优势,包括:

  • 方便:您不再需要将所有参数都添加到命令行中
  • 可维护: YAML文件可以添加到源代码版本控制仓库中,因此你可以跟踪文件的修改
  • 灵活性:通过YAML,您能够创建比在命令行上更为复杂的结构

YAML是JSON的超集,这意味着任何有效的JSON文件也是有效的YAML文件。所以一方面,如果你知道JSON并且你只想写自己的YAML(而不是阅读其他人的那些),那么你就完全可以开始了。另一方面,不幸的是,这不太可能。即使你只是想在网上找些例子,他们更有可能是YAML格式(非JSON),所以我们不妨来习惯这种格式。尽管如此,在某些情况下JSON格式可能更为方便,因此最好知道JSON仍然可供您使用。

幸运的是,在YAML中你只需要了解两种类型的结构:

  • Lists(列表)
  • Maps

没错!你可能会用maps of lists和lists of maps,等等,但是一旦你掌握了这两个结构,那么你就可以开始了。这并不是说你不能做更复杂的事情,但总的来说,这就是你开始时需要的全部内容了。

YAML Maps

让我们先来看看YAML maps。maps允许您关联键值对(name-value pairs),在尝试设置配置信息时,这非常方便。例如,您可能有一个如下所示的配置文件:

---
apiVersion: v1
kind: Pod

第一行是分隔符,除非您尝试在单个文件中定义多个结构,否则它是可选的。在那之后,如您所见,我们有两个值:v1 和Pod ,映射到两个键:apiVersion 和kind 。

当然,这种事情非常简单,它等价于下面的JSON内容:

{
   "apiVersion": "v1",
   "kind": "Pod"
}

请注意,在我们的YAML版本中,引号是可选的; 处理程序可以告诉您正在查看基于这种格式的一个字符串。

您还可以通过创建一个映射到另一个map而不是字符串的键来指定更为复杂的结构,如下所示:

---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: rss-site
  labels:
    app: web

在这种情况下,我们有一个键: metadata,其值为一个带有2个键:name和labels的map。该labels键本身有一个map作为其值。您可以根据需要嵌套这些。

YAML处理程序之所以知道所有这些部分是如何相互关联的,是因为我们做了行缩进。在这个例子中,我使用了2个空格以便于阅读,但空格的数量并不重要 – 只要它至少为1,并且只要你的缩进是一致的。例如,name和labels处于相同的缩进级别,因此处理程序知道它们都是同一个map的一部分; 它知道app 是labels的值,因为它进一步缩进了。

**注意:永远不要在YAML文件中使用tab **

因此,如果我们将其转换为JSON,它将是如下所示这样的:

{
  "apiVersion": "v1",
  "kind": "Pod",
  "metadata": {
               "name": "rss-site",
               "labels": {
                          "app": "web"
                         }
              }
}

现在我们来看list类型。

YAML Lists

YAML lists实际上是一个对象序列。例如:

args:
  - sleep
  - "1000"
  - message
  - "Bring back Firefly!"

正如您在此处所看到的,您可以在list中包含几乎任意数量的元素,这些元素为以短划线( – )开始并相对于父项缩进一级。所以如果用JSON展示,将是这样:

{
   "args": ["sleep", "1000", "message", "Bring back Firefly!"]
}

当然,list中的元素也可以是maps:

---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: rss-site
  labels:
    app: web
spec:
  containers:
    - name: front-end
      image: nginx
      ports:
        - containerPort: 80
    - name: rss-reader
      image: nickchase/rss-php-nginx:v1
      ports:
        - containerPort: 88

正如您在这里看到的,我们有一个container“对象” 列表,每个container都包含一个name,一个image和一个port列表。ports下的每个列表项本身都是一个containerPort及其值的map。

为了完整起见,让我们快速查看等效的JSON:

{
   "apiVersion": "v1",
   "kind": "Pod",
   "metadata": {
                 "name": "rss-site",
                 "labels": {
                             "app": "web"
                           }
               },
    "spec": {
       "containers": [{
                       "name": "front-end",
                       "image": "nginx",
                       "ports": [{
                                  "containerPort": "80"
                                 }]
                      },
                      {
                       "name": "rss-reader",
                       "image": "nickchase/rss-php-nginx:v1",
                       "ports": [{
                                  "containerPort": "88"
                                 }]
                      }]
            }
}

正如你所看到的,我们的例子开始变得更为复杂了,不过我们还没有遇到特别复杂的例子!难怪YAML如此快地取代JSON。

所以让我们回顾一下。我们了解了:

  • maps,它们是键值对的组
  • lists,它们包含独立的元素(成员)
  • maps of maps
  • maps of lists
  • lists of lists
  • lists of maps

基本上,无论你想要组合什么结构,你都可以用这两种结构来做。

使用YAML创建Pod

好了,现在我们已经掌握了基础知识,让我们看看如何使用它。我们将首先使用YAML创建Pod,然后再创建Deployment。

如果您尚未安装Kubernetes集群和kubectl,请在继续之前查看本系列中有关搭建Kubernetes的集群的文章。没关系,我们等一下……

回来了吗?好!让我们从Pod开始吧。

创建pod文件

在前面的示例中,我们使用YAML描述了一个简单的Pod:

—
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
 name: rss-site
 labels:
   app: web
spec:
 containers:
   – name: front-end
     image: nginx
     ports:
       – containerPort: 80
   – name: rss-reader
     image: nickchase/rss-php-nginx:v1
     ports:
       – containerPort: 88

我们一行行分开看,我们从API版本开始; 这里只是v1。(当我们讲解Deployment时,我们必须指定不同的版本,因为v1中不存在Deployment。)

接下来,我们指定要创建Pod; 这里我们可能会指定deployment,job,service等其他类型,具体取决于我们要实现什么。

接下来我们指定metadata。这里我们指定Pod的name,以及我们用来识别Kubernetes pod的label。

最后,我们将指定构成pod的实际对象。该规范(spec)的属性包括容器,存储卷,或其他Kubernetes需要了解的属性,比如:重新在启动容器失败时重启的选项。您可以在Kubernetes API规范中找到Kubernetes Pod属性的完整列表。让我们仔细看看典型的容器定义:

...
 spec:
   containers:
     - name: front-end
       image: nginx
       ports:
         - containerPort: 80
     - name: rss-reader
...

在这种情况下,我们有一个简单、短小的定义:name(前端),它所基于容器镜像(nginx ),以及容器将在内部监听的一个端口(80 )。在这些中,实际上只是name是必须的,但一般来说,如果你想要它做任何有用的事情,你需要更多的信息。

您还可以指定更复杂的属性,例如在容器启动时运行的命令,使用的参数,工作目录,或者每次实例化容器时是否拉取镜像的新副本等。您还可以指定一些更深入的信息,例如容器退出日志的存放位置。以下是您可以为Container设置的属性:

  • name
  • image
  • command
  • args
  • workingDir
  • ports
  • env
  • resources
  • volumeMounts
  • livenessProbe
  • readinessProbe
  • lifecycle
  • terminationMessagePath
  • imagePullPolicy
  • securityContext
  • stdin
  • stdinOnce
  • tty

现在让我们继续并实际创建pod。

使用YAML文件创建Pod

当然,第一步是创建一个文本文件。将其命名为pod.yaml 并添加以下文本,就像我们之前指定的那样:

---
 apiVersion: v1
 kind: Pod
 metadata:
   name: rss-site
   labels:
     app: web
 spec:
   containers:
     - name: front-end
       image: nginx
       ports:
         - containerPort: 80
     - name: rss-reader
       image: nickchase/rss-php-nginx:v1
       ports:
         - containerPort: 88

保存文件。接下来告诉Kubernetes创建pod:

> kubectl create -f pod.yaml
pod "rss-site" created

如您所见,K8引用了我们Pod的名称。如果你要求一个pod列表,你可以看到下面内容:

> kubectl get pods
 NAME       READY     STATUS              RESTARTS   AGE
 rss-site   0/2       ContainerCreating   0          6s

如果您提前检查,您可以看到仍在创建中的pod。几秒钟后,您应该看到容器正在运行:

> kubectl get pods
NAME       READY     STATUS    RESTARTS   AGE
rss-site   2/2       Running   0          14s

从这里开始,您可以测试Pod(就像我们在上一篇文章中所做的那样),但最终我们想要创建一个Deployment,所以让我们继续并删除它,这样就没有任何名称冲突:

> kubectl delete pod rss-site
pod "rss-site" deleted

Pod创建故障诊断

当然,有时事情并没有像你期望的那样发展。也许您遇到了网络问题,或者您在YAML文件中输入了错误的内容。您可能会看到如下错误:

> kubectl get pods
NAME       READY     STATUS         RESTARTS   AGE
rss-site   1/2       ErrImagePull   0          9s

在这种情况下,我们可以看到我们的一个容器启动得很好,但是另一个容器出了问题。要追查问题,我们可以向Kubernetes询问有关Pod的更多信息:

> kubectl describe pod rss-site
Name:           rss-site
Namespace:      default
Node:           10.0.10.7/10.0.10.7
Start Time:     Sun, 08 Jan 2017 08:36:47 +0000
Labels:         app=web
Status:         Pending
IP:             10.200.18.2
Controllers:    <none>
Containers:
  front-end:
    Container ID:               docker://a42edaa6dfbfdf161f3df5bc6af05e740b97fd9ac3d35317a6dcda77b0310759
    Image:                      nginx
    Image ID:                   docker://sha256:01f818af747d88b4ebca7cdabd0c581e406e0e790be72678d257735fad84a15f
    Port:                       80/TCP
    State:                      Running
      Started:                  Sun, 08 Jan 2017 08:36:49 +0000
    Ready:                      True
    Restart Count:              0
    Environment Variables:      <none>
  rss-reader:
    Container ID:
    Image:                      nickchase/rss-php-nginx
    Image ID:
    Port:                       88/TCP
    State:                      Waiting
      Reason:                   ErrImagePull
    Ready:                      False
    Restart Count:              0
    Environment Variables:      <none>

Conditions:
  Type          Status
  Initialized   True
  Ready         False
  PodScheduled  True
No volumes.
QoS Tier:       BestEffort
Events:
  FirstSeen     LastSeen        Count   From                    SubobjectPath  Type             Reason                  Message
  ---------     --------        -----   ----                    -------------  -------- ------                  -------
  45s           45s             1       {default-scheduler }                   Normal           Scheduled               Successfully assigned rss-site to 10.0.10.7
  44s           44s             1       {kubelet 10.0.10.7}     spec.containers{front-end}      Normal          Pulling                 pulling image "nginx"
  45s           43s             2       {kubelet 10.0.10.7}                    Warning          MissingClusterDNS       kubelet does not have ClusterDNS IP configured and cannot create Pod using "ClusterFirst" policy. Falling back to DNSDefault policy.
  43s           43s             1       {kubelet 10.0.10.7}     spec.containers{front-end}      Normal          Pulled                  Successfully pulled image "nginx"
  43s           43s             1       {kubelet 10.0.10.7}     spec.containers{front-end}      Normal          Created                 Created container with docker id a42edaa6dfbf
  43s           43s             1       {kubelet 10.0.10.7}     spec.containers{front-end}      Normal          Started                 Started container with docker id a42edaa6dfbf
  43s           29s             2       {kubelet 10.0.10.7}     spec.containers{rss-reader}     Normal          Pulling                 pulling image "nickchase/rss-php-nginx"
  42s           26s             2       {kubelet 10.0.10.7}     spec.containers{rss-reader}     Warning         Failed                  Failed to pull image "nickchase/rss-php-nginx": Tag latest not found in repository docker.io/nickchase/rss-php-nginx
  42s           26s             2       {kubelet 10.0.10.7}                    Warning          FailedSync              Error syncing pod, skipping: failed to "StartContainer" for "rss-reader" with ErrImagePull: "Tag latest not found in repository docker.io/nickchase/rss-php-nginx"

  41s   12s     2       {kubelet 10.0.10.7}     spec.containers{rss-reader}    Normal   BackOff         Back-off pulling image "nickchase/rss-php-nginx"
  41s   12s     2       {kubelet 10.0.10.7}                                    Warning  FailedSync      Error syncing pod, skipping: failed to "StartContainer" for "rss-reader" with ImagePullBackOff: "Back-off pulling image \"nickchase/rss-php-nginx\""

正如您所看到的,这里有很多信息,但我们对事件(event)最感兴趣- 特别是一旦警告和错误开始出现。从这里我能够很快发现我忘了将”:v1″ label添加到我的image中,所以它正在寻找”:latest”标签,但该标签并不存在。

为了解决这个问题,我首先删除了Pod,然后修复了YAML文件并重新启动。相反,我可以修复镜像仓库(译注:比如增加:latest标签),以便Kubernetes可以找到它正在寻找的东西,并且它会继续,好像什么也没发生过一样。

现在我们已经成功运行起来一个Pod,接下来让我们看看为deployment做得同样的事情。

使用YAML创建Deployment

最后,我们要创建一个实际的deployment。然而,在我们这样做之前,很值得去了解一下我们实际上在做什么。

记住,K8管理基于容器的资源。在使用deployment的情况下,您将创建一组要管理的资源。例如,我们在上一个示例中创建了Pod的单个实例,我们可能会创建一个Deployment来告诉Kubernetes管理该Pod的一组副本 – 字面意思就是ReplicaSet – 以确保它们中的一定数量是始终可用。所以我们可以像这样开始我们的deployment定义:

---
 apiVersion: extensions/v1beta1
 kind: Deployment
 metadata:
   name: rss-site
 spec:
   replicas: 2

在这里,我们将apiVersion指定为”extensions/v1beta1″ – 记住,我们想要一个deployment, 但deployment不像pod那样在v1中。接下来我们指定name。我们还可以指定我们想要的任何其他元数据,但现在让我们保持简单。

最后,我们进入规范(spec)。在Pod规范中,我们提供了有关实际进入Pod的内容的信息; 我们将在这里使用deployment做同样的事情。在这种情况下,我们先描述我们要部署什么Pod,我们总是希望有 2个副本。当然,您可以根据需要设置此数字,并且还可以设置其他属性,例如定义受此部署影响的Pod的selector,或者在被认为“ready”之前,pod必须启动且没有任何错误的最小秒数。您可以在Kuberenetes v1beta1 API参考中找到Deployment规范属性的完整列表。

好的,现在我们知道我们需要2个副本,我们需要回答这个问题:“什么的副本?”它们由模板定义:

---
 apiVersion: extensions/v1beta1
 kind: Deployment
 metadata:
   name: rss-site
 spec:
   replicas: 2
   template:
     metadata:
       labels:
         app: web
     spec:
       containers:
         - name: front-end
           image: nginx
           ports:
             - containerPort: 80
         - name: rss-reader
           image: nickchase/rss-php-nginx:v1
           ports:
             - containerPort: 88

看起来熟悉?就应该是这样; 它与上一节中的Pod定义几乎完全相同,而且就是这样设计的。模板只是要复制的对象的定义 – 在其他情况下,可以通过自己创建的对象。

现在让我们继续创建deployment。将YAML添加到名为deployment.yaml 的文件中,并让Kubernetes创建它:

> kubectl create -f deployment.yaml
deployment "rss-site" created

要了解它是如何做的,我们可以检查deployment列表:

> kubectl get deployments
NAME       DESIRED   CURRENT   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
rss-site   2         2         2            1           7s

正如您所看到的,Kubernetes已经启动了两个副本,但只有一个可用。您可以像以前一样通过描述deployment来检查事件日志:

> kubectl describe deployment rss-site
Name:                   rss-site
Namespace:              default
CreationTimestamp:      Mon, 09 Jan 2017 17:42:14 +0000=
Labels:                 app=web
Selector:               app=web
Replicas:               2 updated | 2 total | 1 available | 1 unavailable
StrategyType:           RollingUpdate
MinReadySeconds:        0
RollingUpdateStrategy:  1 max unavailable, 1 max surge
OldReplicaSets:         <none>
NewReplicaSet:          rss-site-4056856218 (2/2 replicas created)
Events:
  FirstSeen     LastSeen        Count   From                            SubobjectPath   Type            Reason                  Message
  ---------     --------        -----   ----                            -------------   --------        ------                  -------
  46s           46s             1       {deployment-controller }               Normal           ScalingReplicaSet       Scaled up replica set rss-site-4056856218 to 2

正如你在这里看到的,没有问题,它还没有完成扩展(scale)。再过几秒钟,我们可以看到两个Pod都在运行:

> kubectl get deployments
NAME       DESIRED   CURRENT   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
rss-site   2         2         2            2           1m

到这里我们得到了什么

好的,让我们回顾一下。我们基本上涵盖了三个主题:

  • YAML是一种人类可读的基于文本的格式,通过使用键值对的map和list(以及相互嵌套)的组合,您可以轻松指定配置类型信息。
  • YAML是使用Kubernetes对象最方便的方法,在本文中我们研究了创建Pod和Deployments。
  • 通过要求Kubernetes 描述(describe)它们,您可以获得有关运行(或应该运行)对象的更多信息。

这是我们的基本YAML教程。我们将在未来几个月内处理大量与Kubernetes相关的内容,因此,如果您想了解具体内容,请在评论中告知我们,或在@MirantisIT上发推特。


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《Kubernetes实战:高可用集群搭建、配置、运维与应用》的课程内容与最初课程设计时规划的内容大纲没有太多出入,基本就是根据我最初的想法拟定的内容,这也基本是我这两年学习k8s、积累的k8s实践的路线。整个课程基于kubernetes 1.10.2版本(docker 17.03.2ce)。课程内容大致分为七个部分(与课程主页的课程目录结构稍有差异,但课程内容是一致的):

第一章 搭建你的第一个Kubernetes集群

本章介绍了一个使用kubeadm引导的Kubernetes集群的搭建和基本配置方法。

  • 1-1: 导学
  • 1-2: 安装准备
  • 1-3: 初始化集群master节点
  • 1-4: 向集群加入worker节点
  • 1-5: 安装dashboard和heapster
  • 1-6: 验证集群安装结果

第二章 Kubernetes集群探索

本章对kubeadm初始化集群的原理进行了讲解,并对已经建立的k8s集群中的各个组件进行详细介绍,包括功用、原理和配置等

  • 2-1: kubeadm init流程揭秘
  • 2-2: kubeadm join流程揭秘
  • 2-3: kubernetes核心组件详解
  • 2-4: kubectl详解

第三章 Kubernetes网络、安全与存储
本章讲解k8s集群的三个难点:网络、安全与存储的概念和运行原理。

3-1:kubernetes集群网络

  • 3-1-1: kubernetes集群的“三个网络”
  • 3-1-2: kubernetes网络的设计要求
  • 3-1-3: kubernetes网络实现
  • 3-1-4: pod网络实现原理
  • 3-1-5: pod网络方案对比
  • 3-1-6: service网络实现原理

3-2: kubernetes集群安全

  • 3-2-1: kube-apiserver安全模型
  • 3-2-2: 传输安全
  • 3-2-3: 身份验证
  • 3-2-4: 授权
  • 3-2-5: 准入控制

3-3 kubernets集群存储

  • 3-3-1: Volume
  • 3-3-2: PV和PVC
  • 3-3-3: StorageClass和动态PV供给
  • 3-3-4: Kubernetes存储模型

第四章 高可用Kubernetes集群搭建方案
本章介绍了什么是高可用k8s集群,并给出了一个可行的高可用Kubernetes集群的搭建方案。

  • 4-1: 什么是高可用Kubernetes集群
  • 4-2: 高可用Kubernetes集群方案

第五章 Kubernetes集群常见运维操作

本章讲解了Kubernetes集群的基本运维操作,包括node管理、service、pod管理、日志查看等。并讲解了面对k8s集群问题时如何做troubleshooting。

  • 5-1: 管理Node与Label
  • 5-2: 管理Namespace、Service和Pod
  • 5-3: 计算资源管理
  • 5-4: 查看事件和容器日志
  • 5-5: 常用TroubleShooting方法

第六章 Kubernetes支撑云原生应用开发案例
本章讲解了Kubernetes集群的应用:支撑云原生应用开发。并通过实际操作讲解了镜像仓库、集中日志以及云应用治理框架的搭建和使用。

第七章 课程回顾与总结

二. 做网课目的与课程思路

当初接下慕课商务的这门课主要是出于两个目的:

  • 通过这门课程对自己的k8s学习和实践做一个阶段性的系统总结
  • 尝试一下网课这个“新鲜”事物

现在看来,当初这两个“目的”都实现了。但是录制网课的确是件很“辛苦”的事情,不知道多少的夜晚和周末都留给了“网课资料编写和录制”。尤其是Kubernetes这个主题,讲起来“顾虑”很多:

  • 和编程语言课不同,Kubernetes平台是个复杂的平台,外延生态很庞大。k8s概念多,如果不把概念和原理交待清楚、讲透彻,直接就上手操作,那样学习后,对k8s的理解仍然不会很深刻,很多问题仍然无法自己去解决,尤其是中高级阶段。 这就导致很多小伙伴认为课程概念讲解“有些多”;

  • 生产环境中k8s集群有大有小,使用目的也是大不相同,安装方式也是有很多种(官方就列了10多种),所在的网络环境以及使用的pod网络插件也是区别很大,遇到的问题更是千差万别,这里在准备 课程时也是思来想去,无法覆盖所有生产环境的所有情况。最后决定使用kubeadm搭建一个4节点的集群(使用weave network plugin),可能能更好的满足初学者的需求,学员们更容易获取搭建这样一个 k8s环境所需的资源。而关于课程中实际操作部分重点集中在前面的k8s搭建、集群探索以及后面的k8s对云应用支撑的环节。所以如果小伙伴们的环境与课程不同,可以在课程后提问,我会尽量第一时间、细致的回答各位的问题。

  • 关于时长,我在课程里尽量做到没有”废话“。现在的网课多根据“时长”定价(虽然不赞同,但是目前也没有一个更好的量化课程质量的方法):比如10个小时以上可能就会定到399元,但是不足10小时,可能就在199元这个价位。于是我努力地将课程做到了“199”这个价位上了。对于真正想学习k8s的小伙伴们,这也许是一个“好消息”:)。

三. 课程小结

Kubernetes还在快速不断地演进!我个人觉得学完本门课程也仅仅是“Kubernetes实践之路”的一个开始而已!应用上云的趋势已经不可逆转,对于云应用开发人员来说,了解和学习Kubernetes就像当年单机时代开发人员要去了解PC操作系统一样重要!希望本门课程能给更多的开发者带去帮助!


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