本系列前三部分：

• 适合 Kubernetes 初学者的一些实战练习 (一)
  

• 适合 Kubernetes 初学者的一些实战练习 (二)
  

• 适合 Kubernetes 初学者的一些实战练习 (三)
  

练习 1 - Kubernetes pod 的自动 scale (水平自动伸缩）

kubectl scale 命令用于程序在负载加重或缩小时进行 pod 扩容或缩小，本练习我们通过一个实际例子来观察 scale命令到底能达到什么效果。

命令行创建一个 deployment：

kubectl run jerry-nginx --image=nginx:1.12.2

kubectl get deploy 查看刚刚创建的 deployment：

自动被 deployment 创建的 pod：kubectl get pod:

使用下列命令查看生成的 deployment 明细：

kubectl get deployment jerry-nginx -o yaml

另一个有用的命令：

kubectl describe deployment jerry-nginx

现在我们使用下面的命令对 deployment 进行水平扩展：

kubectl scale deployment jerry-nginx --replicas=3

kubectl get pods -l run=jerry-nginx

下图这个 Age 为 15 分钟之前的是第一次创建 deployment 时生成的，其他两个 Age 为 1 分钟之前的是执行了 scale 命令后自动创建的。

选中一个才创建的 pod，查看其事件记录：

kubectl describe pod jerry-nginx-69fd9f6c4-8dpvb

kubectl get replicaset

得到自动创建的 replication set：

desired = 3 意思就是我们水平扩展时指定的参数 3.

即使手动删除一个 pod 实例，replication set 又会很快自动创建一个新的：

自动创建的新 pod：

练习 2 - Kubernetes 滚动升级(rolling update)特性体验

在 Kubernetes 上运行我们的应用，有什么收益？Kubernetes 可以帮助应用开发人员确保其开发出的应用程序以一种高可用的、可伸缩和容错的方式进行部署和运行。

换句话说，Kubernetes 环境的搭建，系统的配置，可以全部交给 Kubernetes 的管理员，而应用开发人员作为 Kubernetes 的消费者，只需要记住几个简单的 kubectl 命令，就能够轻松完成应用程序到 Kubernetes 上的部署，几乎不需付出额外的代价就能享受到 Kubernetes 作为一个平台给应用程序带来的上述非功能性的提升。

在本系列第三篇文章适合 Kubernetes 初学者的一些实战练习 (三) 我们已经接触了 Gardener, 一个开源的创建 Kubernetes 集群的解决方案：

我在 Gardener 上创建一个基于 Google Cloud Platform 的 Kubernetes 集群，取名 jerry1204：

点击上图 Access 标签页里的 Dashboard(控制台)超链接，即可对这个 Kubernetes 集群进行操作。

控制台里看到的 Kubernetes 集群工作节点信息和命令行 kubectl get node -o wide 看到的一致：

使用命令行来运行 Docker Hub 上的一个镜像 i042416/ui5-nginx:

kubectl run jerry-ui5 --image=i042416/ui5-nginx

这个命令行背后发生了很多事情。首先，运行在 Kubernetes 上的应用程序，其高可用性，可伸缩性和容错性到底是通过 Kubernetes 什么机制保证的？

答案是 pod。请单击上面 Kubernetes 的架构图，然后放大，能看到 node(节点)里包含了多个 pod，每个 pod 里又包含了多个容器。像它的中文含义(豆荚，飞机，航天器或船只上可与主体分离的分离仓)暗示的一样，pod 就是应用程序运行的载体，是 Kubernetes 的基本操作单元。整套 Kubernetes 系统的设计都是围绕着 pod 展开，例如 pod 的部署和运行，如何保证处于运行状态的 pod 总数量等于一个恒定值，如何将 pod 里应用提供的服务暴露给外部访问等等。

回到我们之前的命令行，我们试着执行另一个命令 kubectl get pod，果然发现了一个 pod 被创建出来，诞生已经 40 秒了(Age = 40s)。

用 describe 命令查看这个 pod 的明细：

kubectl describe pod jerry-ui5-6ffd46bb95-6bgpg

下图 Container ID 后面的 docker://说明这是一个 docker 容器，当然并不意味着 Kubernetes 只支持 Docker 这一种容器技术，比如 Kubernetes 还支持 CoreOS 的 Rocket。

describe 命名输出的 Events 区域揭示了一个 pod 从诞生到开始服役的生命周期状态跳转：

Scheduled->Pulling->Pulled->Created->Started

从每个状态的 from 字段也能看出很多信息。

• Scheduled 状态的 from: default-scheduler.

Scheduler 是 Kubernetes 的组件之一，负责调度 pod 到合适的节点上。具体什么样的节点算合适，取决于 Kubernetes Scheduler 调度算法的实现。如果把 Scheduler 看成一个黑匣子，那么它的输入是 pod 和由多个节点组成的列表，输出是 Pod 和一个匹配节点的绑定。这个状态 message 显示的内容 Successfully assigned XXX to shoot--jerrytest-jerry1204-worker-yamer-z1-XXX 后面这个 shoot--jerrytest 开头的字符串就是 pod 被分配到的节点的名称。

后面几个状态的 from 字段都是 kubelet,shoot--jerrytest-jerry1204-worker-yamer-z1-XXX，其中 kubelet 是 Kubernetes 节点上一个重要的模块，负责维护和管理运行于该节点上的所有容器，确保 pod 的运行状态与使用者期望一致。

在 Kubernetes web 控制台里也一样能看到这个处于运行状态的 pod：

除了 pod 之外，Kubernetes 第二个重要的概念就是 deployment.

执行另一个命令 kubectl get deploy，发现 kubectl run 命令除了生成一个 pod 外，还生成了一个 deployment.

从这个命令输出的 Desired, Current 和 Up-to-Date, Available 下面的数字，结合前面提到的 Kubernetes 里几乎所有的设计都是围绕着 pod 来展开这一指导思想，我们不难猜测出，这个生成的 deployment 也是为 pod 服务的。

实际上，Kubernetes 的初学者可以把 deployment 的主要职责理解成是保证 pod 的数量和健康。

在 Kubernetes 的世界里，我们不会直接和运行在 pod 里的 docker 容器打交道，而是通过 Kubernetes service 将 pod 里的应用提供的服务暴露给外界消费。

到目前为止，Kubernetes 集群上还没有任何和应用程序相关的 service 生成。命令 kubectl get svc 只返回了一个 Kubernetes 的标准服务。

因此我们使用命令 kubectl expose 基于刚刚使用 kubectl run 生成的 deployment 创建一个 service：

kubectl expose deployment jerry-ui5 --type=LoadBalancer --port=80 --target-port=80 一旦 expose 命令执行后，get svc 命令这次就返回了一个和 deployment 同名的 service，暴露给外界访问的 IP 地址为 35.205.230.209:

于是，使用 url 35.205.230.209/webapp 就能访问运行在 Kubernetes pod 里的 SAP UI5 应用了：

到目前为止我们的 SAP UI5 应用仅仅运行在 Kubernetes 集群上的一个工作节点的单个 pod 里，还没有感受到这个应用运行时的表现和之前运行在 Docker 容器里有什么差异。

我们现在就来尝试下 Kubernetes deployment 的水平扩展功能。在 Kubernetes 操作台里选中 deployment，从菜单里执行 Scale 命令，

设定新的 pod 的数量：下面截图的 3，意思是告诉这个 deployment，在命令执行完毕后，它必须要努力保证，在任何时候由它控制和监控的 pod 个数必须等于 3。

当然这个控制台上的图形菜单在命令行里也存在对应的命令，我们后面会用到。

上图 OK 按钮点击后，再次执行 kubectl get pod, 能观察到水平扩展执行之后，生成了两个新的 deployment，所以这次 get pod 命令总共返回了 3 个 pod，其中后两个 pod 从 Age 能看出是水平扩展执行之后刚刚创建的。

使用 kubectl describe 命令查看 deployment 的明细，在 Replicas 这个字段里看到这个 deployment 控制的 pod 的运行时明细：

3 desired | 3 updated | 3 total | 3 available | 0 unavailable

我们现在故意用 kubectl delete 删除一个 pod，再次查看，发生一个新的 pod 瞬间就自动生成了，处于运行状态的 pod 总数仍然为 3.

Kubernetes 滚动升级(Rolling Update)特性体验

滚动升级是 Kubernetes 一大特色，顾名思义，这是一种平滑过渡的升级方式，通过逐个容器替代升级的方式，来实现无中断的服务升级。下图 deployment 的 describe 命令的输出，其中字段 StrategyType 字段表明 kubectl run 创建的 deployment 默认的升级方式就是滚动升级。

我设计了这样一个简单的升级场景：我的 SAP UI5 应用 1.0 版本同时运行在一个 Kubernetes 节点的 10 个 pod 上。在整个应用不中断的前提下，通过滚动升级的方式升级到 2.0 版本。

下面的命令行推送一个标签为 v1.0 的镜像到 Docker Hub：

修改 UI5 应用明细页面的标题，在文字后加上一个(v2.0), 用来表示这一版的应用为 2.0 版本：

同样将这个 2.0 版本的镜像推送到 Docker Hub 上：

Docker Hub 上两个版本的镜像都就绪了：

首先使用 1.0 版本的镜像，启动单个 pod 去执行 SAP UI5 应用：

kubectl run jerry-ui5 --image=i042416/ui5-nginx:v1.0 使用 scale 命令将单个 pod 水平扩展到 10 个 pod：kubectl scale --replicas=10 deployment/jerry-ui5

上图看出 kubectl get pod 返回 10 个处于运行状态的 pod.

使用下面的命令触发滚动升级，把名为 jerry-ui5 的 deployment 基于的镜像从 v1.0 升级到v2.0:

kubectl set image deployment/jerry-ui5 i042416/ui5-nginx=i042416/ui5-nginx:v2.0

使用 kubectl rollout status deployment/jerry-ui5 查看滚动升级的实时进展情况。上图显示的日志表明，在某个时间点，有多少个旧版本的 pod 正等待被终止，有多少个新版本的 pod 已经处于可用状态。任意点开一个 pod 查看明细，发现其使用的 docker 镜像已经是 v2.0版本了：

最后在浏览器里看到订单明细页面的标题，后面已经出现(v2.0), 再次确认了滚动升级已经成功结束了。

总结

本系列前三部分：

• 适合 Kubernetes 初学者的一些实战练习 (一)
  

• 适合 Kubernetes 初学者的一些实战练习 (二)
  

• 适合 Kubernetes 初学者的一些实战练习 (三)
  

Kubernetes Pod 水平自动伸缩和滚动升级，是实际项目中两个重要且常用的操作，也是能够体现 Kubernetes 优越性的亮点所在。本文作为 Kubernetes 初学者实战练习系列的第四部分，通过两个实际的例子，详细介绍了 Kubernetes 水平自动伸缩和滚动升级的命令行操作步骤，以及这些命令行执行后背后的实现细节，希望对初学者有所帮助。