Scalable Microservices with Kubernetes - Lesson 4

到目前為止，Kubernetes 就像是 docker 的延伸工具，但是要處理真正的問題時呢？ 像是

  • Persistent Storage
  • TLS search
  • Advance deployment

這時，需要的是確保 applications 處於 Desired State 。

Deployments

Drive current state towards desired state.

Kubernetes 使用 replica set 設定 pod 要啟動幾個，並將 pod 要啟動在哪邊，啟動幾個抽離出來，由 Kubernetes 自動管理。
以下圖為例，當設定 replica 為 1 時，啟動在 node 1 。

replica 1

當 replica 變為 3 時，自動部署到三個 node 上，每個 node 啟動一個。

replica 3

當 node 3 掛掉時，自動挑選一個 node ，在上面重新啟動一個。

replica 3 when 1 node down

Create Deployments

接下來要部署三個 services: frontend, auth, hello 。
auth 和 hello 屬於 internal services，frontend 屬於 external services。

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$ cat deployments/auth.yaml
apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Deployment
metadata:
  name: auth
spec:
  replicas: 1
  template:
    metadata:
      labels:
        app: auth
        track: stable
    spec:
      containers:
        - name: auth
          image: "udacity/example-auth:1.0.0"
...

觀看 auth.yaml 設定，replicas: 1 表示啟動一個，改變數量可以改變啟動的個數，labels: 標示 key:value 標籤，image: "udacity/example-auth:1.0.0" 標示使用的 container 和版本。

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$ kubectl create -f deployments/auth.yaml
deployment "auth" created
$ kubectl get deployment
NAME      DESIRED   CURRENT   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
auth      1         1         1            1           1m
$ kubectl describe deployment auth
Name:			auth
Namespace:		default
CreationTimestamp:	Sat, 22 Oct 2016 20:52:36 +0800
Labels:			app=auth
			track=stable
Selector:		app=auth,track=stable
Replicas:		1 updated | 1 total | 1 available | 0 unavailable
StrategyType:		RollingUpdate
MinReadySeconds:	0
RollingUpdateStrategy:	1 max unavailable, 1 max surge
OldReplicaSets:		<none>
NewReplicaSet:		auth-2330758036 (1/1 replicas created)
Events:
  FirstSeen	LastSeen	Count	From				SubobjectPath	Type		Reason			Message
  ---------	--------	-----	----				-------------	--------	------			-------
  2m		2m		1	{deployment-controller }			Normal		ScalingReplicaSet	Scaled up replica set auth-2330758036 to 1
$ kubectl create -f services/auth.yaml
service "auth" created

一樣透過 kubectl create -f deployments/auth.yaml 將 auth 建立出來，使用 kubectl describe deployment auth 查看詳細資訊，利用 kubectl create -f services/auth.yaml 建立 service。
接著透過相同的手法將 frontend 和 hello 建出。

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$ kubectl create -f deployments/hello.yaml
$ kubectl create -f services/hello.yaml
$ kubectl create -f deployments/frontend.yaml
$ kubectl create -f services/frontend.yaml

這邊會因為 frontend.yaml 裡定義的 configmap 還沒有建立，導致 pod 要 mount configmap 時失敗而處於 ContainerCreating 狀態，但是不用擔心，馬上補做建立 configmap 動作。

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$ kubectl create configmap nginx-frontend-conf --from-file=nginx/frontend.conf
configmap "nginx-frontend-conf" created

接著觀察 pod 狀態，過一段時間就會自動發現可以 mount 了，將 pod 成功運行。
另外由於我是使用自己的 Ubuntu server ，因此需要手動指派 external IP ，修改 kubectl create -f services/frontend.yaml 加入 externalIPs" : ["192.168.1.1"] 一行指定使用 local IP ，這樣可以透過 external IP 連線進 pods。

Scaling

改變 deployment 設定檔裡的 replica 數量，透過 kubectl apply 將設定檔生效，讓 kubernetes 去處理 pod creation, deletion and update 。

Show replica

檢查目前 pods 的 replica 數量，可發現目前 pods 數量只有 1。

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$ kubectl get replicasets
NAME                  DESIRED   CURRENT   READY     AGE
auth-2330758036       1         1         1         3h
frontend-1629713508   1         1         1         2h
hello-396922042       1         1         1         2h
$ kubectl get pods -l "app=hello,track=stable"
NAME                    READY     STATUS    RESTARTS   AGE
hello-396922042-lld6j   1/1       Running   0          2h

修改 deployments/hello.yaml ，將 replicas 變為 3，透過 kubectl apply 將設定檔生效。

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$ vim deployments/hello.yaml
# Change replicas: 3
$ kubectl apply -f deployments/hello.yaml
# Apply change

檢查 pod 數量是否符合設定，可發現目前 pods 數量變成 3。

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$ kubectl get replicasets
NAME                  DESIRED   CURRENT   READY     AGE
auth-2330758036       1         1         1         3h
frontend-1629713508   1         1         1         2h
hello-396922042       3         3         3         2h
$ kubectl get pods
NAME                        READY     STATUS    RESTARTS   AGE
auth-2330758036-t2x54       1/1       Running   0          3h
frontend-1629713508-w1r0u   1/1       Running   0          2h
hello-396922042-69h7w       1/1       Running   0          1m
hello-396922042-lld6j       1/1       Running   0          2h
hello-396922042-mxjk5       1/1       Running   0          1m
$ kubectl describe deployment hello
Name:			hello
Namespace:		default
CreationTimestamp:	Sat, 22 Oct 2016 21:08:56 +0800
Labels:			app=hello
			track=stable
Selector:		app=hello,track=stable
Replicas:		3 updated | 3 total | 3 available | 0 unavailable
StrategyType:		RollingUpdate
MinReadySeconds:	0
RollingUpdateStrategy:	1 max unavailable, 1 max surge
OldReplicaSets:		<none>
NewReplicaSet:		hello-396922042 (3/3 replicas created)
Events:
  FirstSeen	LastSeen	Count	From				SubobjectPath	Type		Reason			Message
  ---------	--------	-----	----				-------------	--------	------			-------
  2m		2m		1	{deployment-controller }			Normal		ScalingReplicaSet	Scaled up replica set hello-396922042 to 3

Rolling Update

當 pods 設定修改後，需要做 update 時，一次將所有 pods 更新是件很危險的事。因此 Kubernetes 提供 rolling update 機制讓 pods 逐漸更新。

以下圖為例，更新之前。

Before

更新過程中，會先在其中一個 node 上啟動新的 pod ，等新的 pod 啟動完畢可以接手工作之後，舊的 pod 首先會失去連結，然後關閉。

Updating

接著在每個 node 上重複上述的過程，最後的結果如下圖所示，所有 node 上的 pods 都更新到新版。

Complete