运行一个单实例有状态应用

本文介绍在 Kubernetes 中如何使用 PersistentVolume 和 Deployment 运行一个单实例有状态应用。 该示例应用是 MySQL。

教程目标

• 在你的环境中创建一个引用磁盘的 PersistentVolume。
• 创建一个 MySQL Deployment。
• 在集群内以一个已知的 DNS 名称将 MySQL 暴露给其他 Pod。

准备开始

• 你必须拥有一个 Kubernetes 的集群，且必须配置 kubectl 命令行工具让其与你的集群通信。 建议运行本教程的集群至少有两个节点，且这两个节点不能作为控制平面主机。 如果你还没有集群，你可以通过 Minikube 构建一个你自己的集群，或者你可以使用下面的 Kubernetes 练习环境之一：

  • Killercoda
  • 玩转 Kubernetes

  要获知版本信息，请输入 kubectl version.

• 你需要有一个带有默认 StorageClass的 动态 PersistentVolume 供应程序， 或者自己静态的提供 PersistentVolume 来满足这里使用的 PersistentVolumeClaim。

部署 MySQL

你可以通过创建一个 Kubernetes Deployment 并使用 PersistentVolumeClaim 将其连接到 某已有的 PersistentVolume 来运行一个有状态的应用。 例如，这里的 YAML 描述的是一个运行 MySQL 的 Deployment，其中引用了 PersistentVolumeClaim。 文件为 /var/lib/mysql 定义了卷挂载，并创建了一个 PersistentVolumeClaim，寻找一个 20G 大小的卷。 该申领可以通过现有的满足需求的卷来满足，也可以通过动态供应卷的机制来满足。

注意：在配置的 YAML 文件中定义密码的做法是不安全的。具体安全解决方案请参考 Kubernetes Secrets。

application/mysql/mysql-deployment.yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: mysql
spec:
  ports:
  - port: 3306
  selector:
    app: mysql
  clusterIP: None
---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: mysql
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: mysql
  strategy:
    type: Recreate
  template:
    metadata:
      labels:
        app: mysql
    spec:
      containers:
      - image: mysql:5.6
        name: mysql
        env:
          # 在实际中使用 secret
        - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
          value: password
        ports:
        - containerPort: 3306
          name: mysql
        volumeMounts:
        - name: mysql-persistent-storage
          mountPath: /var/lib/mysql
      volumes:
      - name: mysql-persistent-storage
        persistentVolumeClaim:
          claimName: mysql-pv-claim

application/mysql/mysql-pv.yaml

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: mysql-pv-volume
  labels:
    type: local
spec:
  storageClassName: manual
  capacity:
    storage: 20Gi
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  hostPath:
    path: "/mnt/data"
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: mysql-pv-claim
spec:
  storageClassName: manual
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 20Gi

1. 部署 YAML 文件中定义的 PV 和 PVC：

   kubectl apply -f https://k8s.io/examples/application/mysql/mysql-pv.yaml

2. 部署 YAML 文件中定义的 Deployment：

   kubectl apply -f https://k8s.io/examples/application/mysql/mysql-deployment.yaml

3. 展示 Deployment 相关信息：

   kubectl describe deployment mysql

   输出类似于：

   Name:                 mysql
   Namespace:            default
   CreationTimestamp:    Tue, 01 Nov 2016 11:18:45 -0700
   Labels:               app=mysql
   Annotations:          deployment.kubernetes.io/revision=1
   Selector:             app=mysql
   Replicas:             1 desired | 1 updated | 1 total | 0 available | 1 unavailable
   StrategyType:         Recreate
   MinReadySeconds:      0
   Pod Template:
     Labels:       app=mysql
     Containers:
      mysql:
       Image:      mysql:5.6
       Port:       3306/TCP
       Environment:
         MYSQL_ROOT_PASSWORD:      password
       Mounts:
         /var/lib/mysql from mysql-persistent-storage (rw)
     Volumes:
      mysql-persistent-storage:
       Type:       PersistentVolumeClaim (a reference to a PersistentVolumeClaim in the same namespace)
       ClaimName:  mysql-pv-claim
       ReadOnly:   false
   Conditions:
     Type          Status  Reason
     ----          ------  ------
     Available     False   MinimumReplicasUnavailable
     Progressing   True    ReplicaSetUpdated
   OldReplicaSets:       <none>
   NewReplicaSet:        mysql-63082529 (1/1 replicas created)
   Events:
     FirstSeen    LastSeen    Count    From                SubobjectPath    Type        Reason            Message
     ---------    --------    -----    ----                -------------    --------    ------            -------
     33s          33s         1        {deployment-controller }             Normal      ScalingReplicaSet Scaled up replica set mysql-63082529 to 1

4. 列举出 Deployment 创建的 Pod：

   kubectl get pods -l app=mysql

   输出类似于：

   NAME                   READY     STATUS    RESTARTS   AGE
   mysql-63082529-2z3ki   1/1       Running   0          3m

5. 查看 PersistentVolumeClaim：

   kubectl describe pvc mysql-pv-claim

   输出类似于：

   Name:         mysql-pv-claim
   Namespace:    default
   StorageClass:
   Status:       Bound
   Volume:       mysql-pv-volume
   Labels:       <none>
   Annotations:    pv.kubernetes.io/bind-completed=yes
                   pv.kubernetes.io/bound-by-controller=yes
   Capacity:     20Gi
   Access Modes: RWO
   Events:       <none>

访问 MySQL 实例

前面 YAML 文件中创建了一个允许集群内其他 Pod 访问的数据库 Service。该 Service 中选项 clusterIP: None 让 Service 的 DNS 名称直接解析为 Pod 的 IP 地址。 当在一个 Service 下只有一个 Pod 并且不打算增加 Pod 的数量这是最好的。

运行 MySQL 客户端以连接到服务器：

kubectl run -it --rm --image=mysql:5.6 --restart=Never mysql-client -- mysql -h mysql -ppassword

此命令在集群内创建一个新的 Pod 并运行 MySQL 客户端，并通过 Service 连接到服务器。 如果连接成功，你就知道有状态的 MySQL 数据库正处于运行状态。

Waiting for pod default/mysql-client-274442439-zyp6i to be running, status is Pending, pod ready: false
If you don't see a command prompt, try pressing enter.
mysql>

更新

Deployment 中镜像或其他部分同往常一样可以通过 kubectl apply 命令更新。 以下是特定于有状态应用的一些注意事项：

• 不要对应用进行规模扩缩。这里的设置仅适用于单实例应用。下层的 PersistentVolume 仅只能挂载到一个 Pod 上。对于集群级有状态应用，请参考 StatefulSet 文档。
• 在 Deployment 的 YAML 文件中使用 strategy: type: Recreate。 该选项指示 Kubernetes 不使用滚动升级。滚动升级无法工作，因为这里一次不能运行多个 Pod。在使用更新的配置文件创建新的 Pod 前，Recreate 策略将保证先停止第一个 Pod。

删除 Deployment

通过名称删除部署的对象：

kubectl delete deployment,svc mysql
kubectl delete pvc mysql-pv-claim
kubectl delete pv mysql-pv-volume

如果通过手动的方式供应 PersistentVolume，那么也需要手动删除它以释放下层资源。 如果是用动态供应方式创建的 PersistentVolume，在删除 PersistentVolumeClaim 后 PersistentVolume 将被自动删除。 一些存储服务（比如 EBS 和 PD）也会在 PersistentVolume 被删除时自动回收下层资源。

接下来

• 欲进一步了解 Deployment 对象，请参考 Deployment 对象

• 进一步了解部署应用

• 参阅 kubectl run 文档

• 参阅卷和持久卷