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# Lab5 K8s

# 一、实验目的

  1. 掌握 Kubernetes (K8s) 集群的基本操作，理解其核心概念和功能模块。
  2. 熟悉 KubeSphere 平台的应用部署流程，学会在其上管理用户、角色、企业空间、项目及资源。
  3. 实现一个简单的应用部署（如 WordPress、Nginx），并结合存储和网络功能完成配置。
  4. 学习如何设置容器健康检查器，资源分配策略，以及应用滚动更新和版本回退。

# 二、实验内容与实验要求

KubeSphere 集群的初始化与用户管理：

  • 创建 Kubernetes 集群，完成集群环境的搭建。
  • 在 KubeSphere 平台上创建企业空间、项目及用户，并设置相应的角色权限。
  • 验证用户及角色权限是否正确。

应用部署与管理：

  • 创建并部署 WordPress 应用，包括前端组件（WordPress）和后端组件（MySQL）的设置。
  • 配置应用的密钥与存储，确保数据库与应用的正常交互。
  • 验证部署完成的应用是否可通过外网正常访问。

KubeSphere 的应用负载与服务管理：

  • 部署一个简单的 Nginx 应用，设置外网访问和相关参数。
  • 在 KubeSphere 平台上使用日志和终端功能管理容器。
  • 学习如何为容器定制启动命令和环境变量。

容器更新与版本控制：

  • 配置应用的更新策略，了解滚动更新和版本回退的功能。
  • 设置容器副本数，保障服务高可用性。

健康检查器与探测器配置：

  • 配置并验证存活探测器和就绪探测器的功能。
  • 通过模拟不健康状态验证探测器对容器状态的影响。

资源与存储配置：

  • 为容器分配 CPU 和内存资源，学习容器资源的预留和配额管理。
  • 创建并挂载持久化存储卷，验证存储卷的持久化效果。
  • 使用配置字典动态挂载配置文件，完成容器的动态配置。

# 三、实验过程与结果

# 新建集群

按照实验要求创建了集群，集群名称为姓名拼音

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# Ⅰ、创建企业空间、项目、用户和平台角色

# 步骤 1 创建用户

  1. 以 admin 身份使用默认帐户和密码 P@88w0rd 登录 Web 控制台

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  1. 点击左上角的平台管理，然后选择访问控制。在左侧导航栏中，选择平台角色。内置角色的描述信息如下表所示。

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  1. 然后开始创建新用户 ws-manager , 选择 platform-self-provisioner

​ 可以看到，新创建的用户显示在用户页面

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  1. 重复以上的步骤创建新用户

image-20241218102757283 project-admin

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project-regular

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  1. 在用户页面，查看创建的用户，可以看到，用户均已成功从创建

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# 步骤 2 创建企业空间

  1. 在左侧导航栏，选择企业空间。企业空间列表中已列出默认企业空间 system-workspace，该企业空间包含所有系统项目。其中运行着与系统相关的组件和服务，您无法删除该企业空间。

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  1. 在企业空间列表页面，点击创建，输入企业空间的名称（姓名拼音），并将用户 ws-admin 设置为企业空间管理员。完成后，点击创建。
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  1. 登出控制台，然后以 ws-admin 身份重新登录。在企业空间设置中，选择企业空间成员，然后点击邀请。

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4、邀请 project-admin 和 project-regular 进入企业空间，分别授予 dengbohao-self-provisioner 和 dengbohao-viewer 角色，点击确定。

project-admin

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project-regular

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  1. 将 project-admin 和 project-regular 都添加到企业空间后，点击确定。在企业空间成员中，可以看到列出的三名成员。

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# 步骤 3 创建项目

  1. 以 project-admin 身份登录 KubeSphere Web 控制台，在项目中，点击创建

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  1. 输入项目名称 dengbohao ，点击确定。

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  1. 在项目设置 > 项目成员中，邀请 project-regular 至该项目，并授予该用户 operator 角色。具有 operator 角色的用户是项目维护者，可以管理项目中除用户和角色以外的资源。

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# Ⅱ、创建并部署 WordPress

# 1、创建密钥

# 创建 MySQL 密钥
  1. 使用 project-regular 帐户登录 KubeSphere 控制台，访问 dengbohao 的详情页并导航到配置。在保密字典中，点击右侧的创建。

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  1. 输入基本信息，将其命名为 mysql-secret , 并点击下一步。在下一页中，选择类型为 Opaque（默认），然后点击添加数据来添加键值对。输入如下所示的键 (Key) MYSQL_ROOT_PASSWORD 和值 (Value) 123456 ，点击右下角 √ 进行确认。完成后，点击创建按钮以继续。

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# 创建 WordPress 密钥

按照以上相同的步骤创建一个名为 wordpress-secret 的 WordPress 密钥，输入键 (Key) WORDPRESS_DB_PASSWORD 和值 (Value) 123456 。创建的密钥显示在列表中。

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# 2、创建持久卷声明

  1. 访问存储下的持久卷声明，点击创建。
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  2. 输入持久卷声明的基本信息，将其命名为 wordpress-pvc ，然后点击下一步。
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  3. 在存储设置中，需要选择一个可用的存储类，并设置访问模式和卷容量。直接使用默认值，点击下一步继续。
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  4. 在高级设置中，您无需添加额外的配置，点击创建完成即可。

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# 3、创建应用程序

# 添加 MySQL 后端组件和 WordPress 前端组件

  1. 导航到应用负载下的应用，选择自制应用 > 创建。
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  2. 输入基本信息，在应用名称一栏输入 wordpress ，然后点击下一步。
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  3. 在服务设置中，点击创建服务以在应用中设置组件。
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  4. 设置组件的服务类型为有状态服务。
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  5. 输入有状态服务的名称（例如 mysql）并点击下一步。
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  6. 在容器组设置中，点击添加容器。
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  7. 在搜索框中输入 mysql:5.6 ，按下回车键，然后点击使用默认端口。由于配置还未设置完成，请不要点击右下角的 √ 按钮。
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  8. 向下滚动到环境变量，点击来自保密字典。输入名称 MYSQL_ROOT_PASSWORD ，然后选择资源 mysql-secret 和前面步骤中创建的密钥 MYSQL_ROOT_PASSWORD ，完成后点击 √ 保存配置，最后点击下一步继续。
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  9. 选择存储设置中的添加持久卷声明模板，输入 PVC 名称前缀 mysql 和挂载路径模式： 读写 ，路径： /var/lib/mysql 的值。完成后，点击 √ 保存设置并点击下一步继续。
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  10. 在高级设置中，可以直接点击创建，也可以按需选择其他选项。
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  11. 再次点击创建服务，选择无状态服务。输入名称 wordpress 并点击下一步。
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  12. 与上述步骤类似，点击添加容器，在搜索栏中输入 wordpress:4.8-apache 并按下回车键，然后点击使用默认端口。
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  13. 向下滚动到环境变量，点击来自保密字典。这里需要添加两个环境变量，请输入以下值：

    • 对于 WORDPRESS_DB_PASSWORD ，请选择在步骤 1 中创建的 wordpress-secret 和 WORDPRESS_DB_PASSWORD 。
    • 点击添加环境变量，分别输入 WORDPRESS_DB_HOST 和 mysql 作为键 (Key) 和值 (Value)。

    注意：对于此处添加的第二个环境变量，该值必须与步骤 5 中创建 MySQL 有状态服务设置的名称完全相同。否则，WordPress 将无法连接到 MySQL 对应的数据库。

​ 点击 √ 保存配置，再点击下一步继续。
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  1. 在存储设置中，点击挂载卷，并点击选择持久卷声明。

  2. 选择上一步创建的 wordpress-pvc ，将模式设置为 读写 ，并输入挂载路径 /var/www/html 。点击 √ 保存，再点击下一步继续。
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  3. 在高级设置中，可以直接点击创建创建服务，也可以按需选择其他选项。
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  4. 现在，前端组件也已设置完成。点击下一步继续。

  5. 您可以在路由设置中设置路由规则（应用路由 Ingress），也可以直接点击创建。创建成功后，应用将显示在应用列表中。

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# 4、验证资源

在工作负载中，分别检查部署和有状态副本集中 wordpress-v1 和 mysql-v1 的状态。如果它们的运行状态为运行中，就意味着 WordPress 已经成功创建。

wordpress-v1

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mysql-v1

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# 5、通过 NodePort 访问 WordPress

  1. 若要在集群外访问服务，选择左侧导航栏中的应用负载 > 服务。点击 wordpress 右侧的三个点后，选择编辑外部访问。
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  2. 在访问方式中选择 NodePort ，然后点击确定。
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  3. 点击服务进入详情页，可以在端口处查看暴露的端口。`

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  1. 通过 https://wordpress-dhxvgcho.c.kubesphere.cloud:30443 访问此应用程序

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# Ⅲ、使用 KubeSphere 创建第一个应用

# 1、创建并访问 Nginx 服务

从应用负载的服务面板中，开始创建服务，并选择无状态服务

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填写名称 my-nginx

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使用镜像 nginx:1.17-alpine ，并使用默认端口
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开启外网访问

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进入到工作负载界面，可以看到 my-nginx-v1 在运行中，说明应用部署成功

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在服务面板可以看到 Nginx 外网访问端口，为 30971

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通过 https://nginx-dhxvgcho.c.kubesphere.cloud:30443 访问

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# 2、访问容器日志和终端

从 “应用负载” 的 “容器组” 面板中，选择（进入）刚刚创建的 my-nginx 容器组

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进入容器组后，在右侧 “容器” 面板中可以通过容器名右侧的两个图标分别查看 “容器日志” 和访问 “终端”

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在 “终端” 中是可以如同本地终端一样对容器内的系统进行操作的

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# 3、定制启动命令和环境变量

从 “应用负载” 的 “工作负载” 面板中，选择（进入）刚刚创建的 my-nginx 工作负载

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点击 更多操作-编辑设置

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点击容器，进入容器编辑

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在 “编辑容器” 面板中，通过开启 “启动命令” 和 “环境变量” 面板可以对这两项内容进行编辑，编辑完成保存后将新更新部署

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# 4、配置应用部署的更新策略

在使用 KubeSphere 创建各类部署时，默认推荐的更新策略便是 “滚动更新”（另一项为 “替换更新”），同时也支持随时进行策略的变更和配置。

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“更新策略” 的配置入口与 “容器组模版” 在同一层，如果选择 “滚动更新”，可额外配置容器组更新时 “最少 存活的 Pod 数量” 和 “允许超出副本数的 Pod 数量”

在部署面板中，可以非常方便的增加或减少部署副本的数量，基于以上 “滚动更新” 的配置，会至少保证有 “容器组最小可用数量” 个存活的容器组在滚动更新的过程中工作以保障服务可用

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每个应用部署已执行过的更新都可以被记录下来，并通过进入 “版本控制” 标签页选择进行相应的更新 条目进行版本回退

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# 5、为应用添加健康检查器

# 5.1 配置并使用 “存活” 探测器

此处选用 “TCP 端口检查” 的方式作为 “存活探测器” 的探针形态，并绑定探测的端口为 **80** ，其它皆使用默认配置并确认 ☑️

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通过进入 “终端” 修改 Nginx 监听的端口使 80 端口不生效，“存活探测器” 会基于 “不健康阈值” 配 置在 3 次探测失败后重启容器组，该过程可以在容器组 “事件” 标签页中观察到

进入终端输入

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将端口改为 8080

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测试 nginx 新的配置，可以看到没问题

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然后重载 Nginx 来应用更改

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“存活探测器” 会基于 “不健康阈值” 配 置在 3 次探测失败后重启容器组，该过程可以在容器组 “事件” 标签页中观察到

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# 5.2 配置并使用 “就绪” 探测器

类似地，选择 “HTTP 请求检查” 的方式作为 “容器就绪检查” 的探针形态，绑定 **GET :80/** 作为探针入口，且设置 “初始延迟” 为 10 秒（服务就绪通常需要更多时间）

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保存配置后，容器组仍然会执行滚动更新以使 “就绪探测器” 生效

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通过进入 “终端” 修改 Nginx 使 80 端口直接返回 404 ，“就绪探测器” 会基于 “不健康阈 值” 配置在 3 次探测失败后把容器组标记为不健康，该过程可以在容器组 “事件” 标签页中观察到

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在部署面板中，也可以看到容器组被 “就绪探测器” 被标记为 “容器没有准备就绪”（⚠ 就绪检测是 吧是不会导致容器组重启的）

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# Ⅳ、使用 KubeSphere 配置应用资源及存储

从 “应用负载” 面板中，选择 my-nginx 工作负载

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# 1、容器分配 CPU 和内存资源

# 1.1 配置容器的资源预留及配额

对容器进行定制化的资源配置，可以回到工作负载内的 “编辑配置模版” 界面，进入 nginx 容器的配置界面。

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# 2、为容器组配置持久化数据

# 2.1 将配置文件挂载至指定目录

返回项目面板，通过左侧的 “配置中心” 中的 “配置字典”，可以进入配置字典面板执行 “创建配置”

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创建一个名为 nginx-conf 的配置集，添加一个 default.conf 的键并填写如上内容，用于覆盖现 有的 Nginx 默认配置文件

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完成创建后，可以在配置面板看到已经创建的 nginx-conf 配置集，及其所含的一个配置项 default.conf

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接下来返回 my-nginx 的部署面板，再次进入 “编辑配置模版”，这次需要进入左侧 “存储卷” 标签页， 选择 “挂载配置文件或密钥”，开始绑定前面创建的配置集

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完成如上配置并保存，即可实现：将 default.conf 配置项的内容作为文件挂载到 /etc/nginx/conf.d/default.conf （即覆盖原配置文件）

完成如上所有操作后，会触发容器组的滚动更新，更新成功后重新访问 Nginx 地址 https://nginx-dhxvgcho.c.kubesphere.cloud:30443

发现跳转到指定地址 http://www.uisee.com

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# 2.2 添加并挂载持久化存储卷

返回项目面板，从左侧面板的 “存储” 进入持久卷声明，开始 “创建存储卷”

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创建一个名为 nginx-pv 的存储卷，然后完成如图的配置后，“下一步” 跳过高级设置，直接 “创建” 存储卷

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再次进入 my-nginx 的 “编辑配置模版 “，选择 “挂载卷”

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如图所示，选取先前创建的 nginx-pv 持久化存储卷，并将它绑定到 Nginx 容器的 /var/www 目 录节点上，而后保存配置

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确认配置后，容器组会再次滚动更新

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现在 1 GB 的持久化存储已经绑定到了 Nginx 容器到 /var/www 目录下，可以通过终端进入目录任意写入内容

如我在 /var/www 目录下创建 test.txt

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然后重新部署容器组

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再次进入容器内，进入 /var/www 目录，可以看到 test.txt 依然存在，证明持久化配置成功

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# 四、实验总结

通过这次实验，可不光熟悉了 KubeSphere 的核心功能，对 Kubernetes 的理解也更深了。KubeSphere 提供的界面化操作可比较好用，大大降低了 Kubernetes 的使用门槛，那些复杂的操作一下子就变得直观易懂。

在实验过程中，系统地学习了从用户管理到资源分配、从应用部署到存储挂载的完整流程，对现代化云原生技术有了更深刻的体会