开始在Kubernetes运行Python应用程序

作者：Jason Haley（独立顾问）

你知道你想要在Kubernetes中运行应用程序，但不知道从哪里开始。或者你刚刚开始，但不知道自己不知道什么。在本博客中，你将了解如何封装应用程序，并使其在Kubernetes运行。

此演练假定你是一名开发者，或者至少熟悉命令行（最好是bash shell）。

我们将会做的

• 获取代码并在本地运行应用程序
• 创建一个镜像并在Docker中运行应用程序
• 创建deployment并在Kubernetes中运行应用程序

先决条件

• Kubernetes环境 — 在本演练中，我使用Docker Desktop和Kubernetes，但是你可以使用其它环境。有关完整的环境清单，请参见Getting Started。
• Python 3.7
• Git https://www.docker.com/products/kubernetes https://kubernetes.io/docs/setup/

容器化应用程序

在本节中，你将获取一些源代码，验证它在本地运行，然后创建应用程序的Docker镜像。所使用的示例应用程序是一个非常简单的Flask web应用程序；如果要在本地测试它，需要安装Python。否则，你可以跳到“创建Dockerfile”部分。

获取应用程序代码

使用git将存储库克隆到本地机器：

git clone https://github.com/JasonHaley/hello-python.git

切换到app目录：

cd hello-python/app

这个目录中只有两个文件。如果你查看main.py文件，你将看到应用程序打印出一条hello消息。你可以在Flask网站了解更多关Flask的。

https://palletsprojects.com/p/flask/

from flask import Flask
app = Flask(__name__)


@app.route("/")
def hello():
    return "Hello from Python!"


if __name__ == "__main__":
    app.run(host='0.0.0.0')

requirements.txt文件包含main.py所需的包列表，pip将使用它来安装Flask库。

注意：当你开始编写更高级的Python时，你会发现并不总是建议使用pip install，而是建议使用virtualenv（或pyenv）在虚拟环境中安装依赖项。

本地运行

使用以下命令手动运行安装程序和应用程序：

pip install -r requirements.txt
python main.py

这将启动承载应用程序的开发web服务器，你可以通过导航到http://localhost:5000查看该应用程序。因为端口5000是开发服务器的默认端口，所以我们不需要指定它。

创建Dockerfile

现在你已经验证了源代码的工作原理，那么容器化应用程序的第一步就是创建Dockerfile。

在hello-python/app目录下，创建一个名为Dockerfile的文件，包含以下内容并保存：

FROM python:3.7
RUN mkdir /app 
WORKDIR /app 
ADD . /app/ 
RUN pip install -r requirements.txt
EXPOSE 5000
CMD [“python”, “/app/main.py”]

这个文件是Docker用来构建镜像的一组指令。对于这个简单的应用程序，Docker将：

1. 从Docker Hub获取3.7版本的官方Python基本镜像。
2. 在镜像中，创建一个名为app的目录。
3. 将工作目录设置为新的app目录。
4. 将本地目录的内容复制到该新文件夹，并将其复制到镜像中。
5. 运行pip安装程序（就像我们前面做的那样），将需求拉入镜像中。
6. 通知Docker容器监听端口5000。
7. 配置启动命令，使其在容器启动时使用。

创建镜像

在命令行或shell中，在hello-python/app目录下，使用以下命令构建镜像：

docker build -f Dockerfile -t hello-python:latest .

注意：我在本例中使用的是:latest标记，如果你不熟悉它是什么，你可以阅读Docker: the latest Confusion。

https://container-solutions.com/docker-latest-confusion/

这将执行上面列出的七个步骤并创建镜像。要验证镜像是否已创建，请运行以下命令：

docker image ls

应用程序现在已经被容器化，这意味着它现在可以在Docker和Kubernetes中运行！

在Docker运行

在跳转到Kubernetes之前，让我们验证一下它在Docker中能否工作。运行以下命令让Docker在容器中运行应用程序并将其映射到端口5001：

docker run -p 5001:5000 hello-python

现在导航到http://localhost:5001，你应该会看到“Hello from Python!”消息。

在Kubernetes运行

你终于可以在Kubernetes中运行应用程序了。因为你有一个web应用程序，所以你将创建一个服务（service）和一个部署（deployment）。

首先验证你的kubectl配置好了。在命令行输入以下内容：

kubectl version

如果没有看到客户机和服务器版本的响应，则需要安装和配置它。

https://kubernetes.io/docs/tasks/tools/install-kubectl/

如果你在Windows或Mac上运行，请确保它在使用Docker for Desktop环境，方法如下：

kubectl config use-context docker-for-desktop

现在你在使用Kubernetes！你可以通过键入以下观看节点：

kubectl get nodes

现在让它运行应用程序。创建一个名为deployment.yaml的文件，添加以下内容，然后保存：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: hello-python-service
spec:
  selector:
    app: hello-python
  ports:
  - protocol: "TCP"
    port: 6000
    targetPort: 5000
  type: LoadBalancer

---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: hello-python
spec:
  replicas: 4
  template:
    metadata:
      labels:
        app: hello-python
    spec:
      containers:
      - name: hello-python
        image: hello-python:latest
        imagePullPolicy: Never
        ports:
        - containerPort: 5000

这个YAML文件是给Kubernetes的说明，说明你想要运行什么。它告诉Kubernetes以下内容：你需要一个负载平衡的服务，公开端口是6000，并且需要运行hello-python容器的四个实例。

使用kubectl通过运行以下命令将YAML文件发送到Kubernetes：

kubectl apply -f deployment.yaml

如果执行以下命令，你可以看到pod正在运行：

kubectl get pods

现在导航到http://localhost:6000，你应该会看到“Hello from Python!”消息。

就是这样！该应用程序现在运行在Kubernetes！

更多信息

• Get started with Docker https://docs.docker.com/get-started/
• Best practices for writing Dockerfiles https://docs.docker.com/develop/develop-images/dockerfile_best-practices/
• Docker Cheat Sheet https://www.docker.com/sites/default/files/Docker_CheatSheet_08.09.2016_0.pdf

总结

在这个演练中，我们容器化了一个应用程序，并让它在Docker和Kubernetes中运行。这个简单的应用程序只触及了更多可能性的皮毛（以及你需要学习的内容）。

下一步

如果你只是刚刚开始，并且这个演练对你很有用，那么下面的资源应该是你进一步扩展Kubernetes知识的好方法：

• 微服务、Docker和Kubernetes介绍 - James Quigley的55分钟视频
  • 这是一个很好的开始，因为它提供了比我在这里所能提供的更多的信息。 https://www.youtube.com/watch?v=1xo-0gCVhTU
• 使用Docker和Kubernetes容器化你的应用程序 - Gabriel N Schenker博士的免费电子书
  • 这是我最喜欢关于Docker和Kubernetes的书。 https://github.com/PacktPublishing/Containerize-your-Apps-with-Docker-and-Kubernetes
• Kubernetes学习之路：50天与Kubernetes从零到英雄 - 在微软的网站
  • 这是一个10页的pdf，有大量的视频链接（与Brendan Burns）、文档站点，以及Azure Kubernetes服务的一个非常好的研讨会。 https://aka.ms/LearnKubernetes

如何在Docker桌面启用Kubernetes

安装好Docker桌面后，打开设置：

选择左边的Kubernetes菜单项，并验证是否选中了Enable Kubernetes。如果不是，选中它，点击右下角的Apply按钮：