适合 Kubernetes 初学者的一些实战练习(二)

本系列的第一篇文章，我们学习了每一个 Kubernetes 从业者的实际工作中几乎都会使用的步骤：创建 Deployment 和 Service，同时通过实际例子讲解了 Pod 和 Service 绑定的实现方式，介绍了使用 Kubernetes Job 计算圆周率这种费时的操作。

本文作为 Kubernetes 学习系列的第二篇文章，我们继续学习 XX.

练习1 - 使用脚本在 Linux 服务器上自动安装 Kubernetes 的包管理器 Helm

Helm 之于 Kubernetes 好比 yum 之于 Red Hat Enterprise Linux，或者 apt-get 之于 Ubuntu.

Helm 是由 helm CLI 和 Tiller 组成，是典型的 Client/Server 应用。helm 运行于客户端，提供命令行界面；Tiller 应用运行于 Kubernetes 内部。

本练习使用一种全自动的做法，使用安装脚本自动安装。

(1) 自动下载安装脚本
curl https://raw.githubusercontent... > get_helm.sh

打开脚本，可以看到 helm 安装的环境变量 HELM_INSTALL_DIR 为 /usr/local/bin:

(2) chmod 700 get_helm.sh

./get_helm.sh:

(3) 执行 helm init, 看到 Happy Helming 消息，说明安装成功。

练习2 - 一个简单的例子理解 Kubernetes 的三种 IP 地址类型

很多 Kubernetes 的初学者对 Kubernetes 里面三种不同的 IP 地址和工作机制理解得不是很清楚。

本练习我们通过一个最简单的例子来学习。

用如下命令行创建一个基于 nginx 的 deployment：

kubectl run nginx --image=nginx:maxline

用 kubectl get deploy 查看成功生成的名为 nginx 的 deployment：

此时这个 deployment 里的 nginx pod 还无法对外界提供服务。

我们创建一个 service 让外界能够消费。使用命令行创建这样的一个 service：

kubectl expose deployment nginx --type=LoadBalancer --port=80 --target-port=80

type 的类型选择为 LoadBalancer， --port 指定的是 80 端口，意思是这个 service 对外界暴露出来的服务端口是 80，--target-port=80，这个端口是 pod 内部的 nginx docker 容器提供服务的工作端口，默认为 80。这里实际上建立了向外界开发的 80 端口同 nginx 容器内部端口的一个映射关系。

执行完毕后，我们调用下面的命令行，看到了创建的 service 的 Cluster IP 和 External IP.

其中 external IP 很好理解，这个 service 通过 external IP 加上我们前面介绍的被映射到 80 端口向外界提供服务：

浏览器里输入External IP http://35.241.173.27:80, 能成功访问 nginx 服务器的 index.html:

而我们通过 Service 的 Cluster IP 是无法访问这个 Service 提供的功能的。

我们知道 Kubernetes 里的所有 pod 都可以彼此通信，而不需要通过网络地址转换（Network Address Translation-NAT），所有的节点也可以与所有的 pod 通信。而 Service 的 Cluster IP，是一个内部的 IP 地址，专门用于同 Cluste r内部的节点或者 pod 通信。同外界通信，还是通过 External IP 进行。

接下来再试试 NodePort.

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

注意看下图的 PORT 栏下面显示的类型为 NodePort 的端口：31375

这个端口号是 Kubernetes expose 命令自动生成的，范围在 30000 到 32767 之间。如果需要修改，可以编辑 api server 的配置文件：/etc/kubernetes/apiserver:

有了这个端口号，我们随便使用一个 node 的 IP 地址，后面拼接上 :31375 即是外部可以消费的完整地址。

使用命令行 kubectl get nodes -o wide, 在结果里选择任意节点的 External-IP，后面加上:31375:

测试：
http://146.148.23.183:31375/
测试通过。

接下来继续学习 Pod 的端口转发功能。

值得一提的是，有时我们出于测试的目的，需要一种简单的办法查看一个 pod 是否能正常提供服务。如果每次通过 kubectl 的方式创建 service 就太麻烦了。

本练习介绍一种简单的办法：pod的端口转发功能（port forward）。
比如我们想测试下图get pods返回的第一个pod的功能，名称为nginx-6f754dd4b9-74jdn：

执行命令行 kubectl port-forward pod/nginx-6f754dd4b9-74jdn 8080:80
看到提示信息 Forwarding from 127.0.0.1:8080 -> 80, 意思是把当前主机的 8080 端口映射到nginx pod 的 80 工作端口：

最后，就能够通过 localhost:8080 直接访问 nginx pod 提供的服务了：

练习3 - 使用 describe 命令进行 Kubernetes pod 错误排查

我有一个 pod 名叫 another，用 kubectl create 创建后发现过了 29 分钟，状态还是处于 ContainerCreating 阶段。

使用 kubectl describe 命令检查：

从错误消息发现是因为这个 pod attach volume 失败：

FailedAttachVolume 2m1s (x22 over 31m) attachdetach-controller AttachVolume.Attach failed for volume "pvc-c4d41f5c-e7ed-11e8-8726-fe6d42bf075f" : googleapi: Error 400: RESOURCE_IN_USE_BY_ANOTHER_RESOURCE - The disk resource 'projects/sap-pi-coo-acdc-dev/zones/europe-west1-b/disks/shoot--k8s-train--shac-pvc-c4d41f5c-e7ed-11e8-8726-fe6d42bf075f' is already being used by 'projects/sap-pi-coo-acdc-dev/zones/europe-west1-b/instances/shoot--k8s-train--shacw46-worker-prvfv-z1-7844dc6744-ghd5m'
Warning FailedMount 31s (x14 over 29m) kubelet, shoot--k8s-train--shacw46-worker-prvfv-z1-7844dc6744-hhrmd Unable to mount volumes for pod "another_part-0110(13f15fa4-e819-11e8-8726-fe6d42bf075f)": timeout expired waiting for volumes to attach or mount for pod "part-0110"/"another". list of unmounted volumes=[content-storage]. list of unattached volumes=[content-storage default-token-6z5sk]

根据上面的错误消息顺藤摸瓜，查看这个 pod 的 yaml 文件，果然发现有一个 persistent volume 的 claim：

用命令 kubectl get pv, 发现当前所有的 persistent volume 都被占用了（BOUND状态）：

解决方案有很多种，出于测试目的，我只是简单地将另一个同样声明了 nginx-pvc 作为PersistentVolumeClaim 的 pod 删除，然后这个名为 another 的 pod 状态就很快变成 Running 了：

从 describe 命令生成的日志里也能清楚的观察到这个成功 mount volume 的事件：

Normal SuccessfulAttachVolume 84s attachdetach-controller AttachVolume.Attach succeeded for volume "pvc-c4d41f5c-e7ed-11e8-8726-fe6d42bf075f"

总结

继本系列第一部分 介绍了 Kubernetes 创建 Pod 和 Service 的基础操作，以及 Pod 和 Service 绑定的实现原理后，本文作为该系列的第二部分，分享了 Kubernetes 包管理器 Helm 的安装方式，以及 Kubernetes 三种 IP 类型，最后介绍了如何使用 describe 命令分析一个 Pod 不能启动的实际问题。