Implementación de una aplicación sin estado de Kubernetes en un dispositivo Azure Stack Edge Pro con GPU por medio de kubectl

SE APLICA A:Azure Stack Edge Pro: GPUAzure Stack Edge Pro 2Azure Stack Edge Pro RAzure Stack Edge Mini R

En este artículo, se explica cómo se implementa una aplicación sin estado en un clúster de Kubernetes existente utilizando comandos de kubectl. También se describe paso a paso el proceso de creación y configuración de pods en la aplicación sin estado.

Requisitos previos

Para poder crear un clúster de Kubernetes y usar la herramienta de línea de comandos kubectl, es necesario que compruebe lo siguiente:

• Tiene credenciales de inicio de sesión en un dispositivo Azure Stack Edge Pro de un nodo.

• Tiene Windows PowerShell 5.0 o una versión posterior instalado en un sistema cliente de Windows para poder obtener acceso al dispositivo Azure Stack Edge Pro. También puede tener otro cliente con un sistema operativo compatible. En este artículo, el procedimiento que se describe emplea un cliente Windows. Para descargar la última versión de Windows PowerShell, vaya a Instalación de Windows PowerShell.

• La funcionalidad de proceso debe estar habilitada en el dispositivo Azure Stack Edge Pro. Para habilitar dicha funcionalidad, vaya a la página Proceso de la interfaz de usuario local del dispositivo. A continuación, seleccione la interfaz de red que desee habilitar para el proceso. Seleccione Habilitar. Al hacerlo, se crea un conmutador virtual para esa interfaz de red en el dispositivo. Para más información, vea este artículo sobre la habilitación de la red de proceso en Azure Stack Edge Pro.

• El dispositivo Azure Stack Edge Pro debe tener un servidor de clústeres de Kubernetes con la versión 1.9 o posterior. Para más información, vea este artículo sobre la creación y administración de un clúster de Kubernetes en un dispositivo Microsoft Azure Stack Edge Pro.

• Debe tener instalado kubectl.

Implementación de una aplicación sin estado

Antes de comenzar, es necesario lo siguiente:

1. Crear un clúster de Kubernetes.
2. Configurar un espacio de nombres.
3. Tener un usuario asociado al espacio de nombres.
4. Guardar la configuración de usuario en C:\Users\<username>\.kube.
5. Instalar kubectl.

Ahora, puede empezar a ejecutar y administrar implementaciones de aplicaciones sin estado en un dispositivo Azure Stack Edge Pro. Para poder empezar a usar kubectl, debe comprobar que tiene la versión de kubectl adecuada.

Verificación de que la versión de kubectl es la adecuada y establecimiento de la configuración

Para comprobar la versión de kubectl:

1. Compruebe que la versión de kubectl es 1.9 o superior:

   kubectl version
   

   A continuación, se muestra un ejemplo del resultado:

   PS C:\WINDOWS\system32> C:\windows\system32\kubectl.exe version
   Client Version: version.Info{Major:"1", Minor:"15", GitVersion:"v1.15.2", GitCommit:"f6278300bebbb750328ac16ee6dd3aa7d3549568", GitTreeState:"clean", BuildDate:"2019-08-05T09:23:26Z", GoVersion:"go1.12.5", Compiler:"gc", Platform:"windows/amd64"}
   Server Version: version.Info{Major:"1", Minor:"15", GitVersion:"v1.15.1", GitCommit:"4485c6f18cee9a5d3c3b4e523bd27972b1b53892", GitTreeState:"clean", BuildDate:"2019-07-18T09:09:21Z", GoVersion:"go1.12.5", Compiler:"gc", Platform:"linux/amd64"}
   

   En este caso, la versión de cliente de kubectl es v1.15.2, así que podemos continuar.

2. Obtenga una lista de los pods que se ejecutan en el clúster de Kubernetes. Un pod es un contenedor o un proceso de la aplicación que se ejecuta en el clúster de Kubernetes.

   kubectl get pods -n <namespace-string>
   

   A continuación, se muestra un ejemplo de uso del comando:

   PS C:\WINDOWS\system32> kubectl get pods -n "test1"
   No resources found.
   PS C:\WINDOWS\system32>
   

   La salida debe indicar que no se encuentra ningún recurso (pod), ya que no hay ninguna aplicación en ejecución en el clúster.

   El comando rellenará la estructura de directorios de "C:\Users\<nombreDeUsuario>.kube con los archivos de configuración. La herramienta de línea de comandos kubectl usará estos archivos para crear y administrar las aplicaciones sin estado del clúster de Kubernetes.

3. Compruebe manualmente la estructura de directorios de "C:\Users\<nombreDeUsuario>\.kube" para verificar que se han incluido las siguientes subcarpetas en kubectl:

   PS C:\Users\username> ls .kube
   
   
      Directory: C:\Users\user\.kube
   
   Mode                LastWriteTime         Length Name
   ----                -------------         ------ ----
   d-----         2/18/2020 11:05 AM                cache
   d-----         2/18/2020 11:04 AM                http-cache
   -a----         2/18/2020 10:41 AM           5377 config
   

Nota:

Para ver una lista de todos los comandos de kubectl, escriba kubectl --help.

Creación de una aplicación sin estado mediante una implementación

Ahora que ha comprobado que la versión de la línea de comandos de kubectl es correcta y que tiene los archivos de configuración necesarios, puede crear una implementación de una aplicación sin estado.

Un pod es la unidad de ejecución básica de una aplicación de Kubernetes, la unidad más pequeña y más sencilla del modelo de objetos de Kubernetes que se puede crear o implementar. Los pods también encapsulan recursos de almacenamiento, una dirección IP de red única y opciones que controlan cómo se deben ejecutar los contenedores.

El tipo de aplicación sin estado que se crea es una implementación de servidor web de Nginx.

Todos los comandos de kubectl que se utilizan para crear y administrar implementaciones de aplicaciones sin estado tienen que especificar el espacio de nombres asociado a la configuración. Este espacio de nombres lo creó mientras estaba conectado al clúster del dispositivo Azure Stack Edge Pro en el tutorial de creación y administración de un clúster de Kubernetes en un dispositivo Microsoft Azure Stack Edge Pro con New-HcsKubernetesNamespace.

Para especificar el espacio de nombres en un comando de kubectl, use kubectl <command> -n <namespace-string>.

Siga estos pasos para crear una implementación de nginx:

1. Asigne una aplicación sin estado creando un objeto de implementación de Kubernetes:

   kubectl apply -f <yaml-file> -n <namespace-string>
   

   En este ejemplo, la ruta de acceso al archivo YAML de la aplicación es un origen externo.

   Este es un ejemplo del uso del comando y su salida:

   PS C:\WINDOWS\system32> kubectl apply -f https://k8s.io/examples/application/deployment.yaml -n "test1"
   
   deployment.apps/nginx-deployment created
   

   Si lo desea, también puede guardar el siguiente código de Markdown en el equipo local y sustituir la ruta de acceso y el nombre de archivo del parámetro -f. Por ejemplo, "C:\Kubernetes\deployment.yaml". La configuración de la implementación de la aplicación será:

   apiVersion: apps/v1 # for versions before 1.9.0 use apps/v1beta2
   kind: Deployment
   metadata:
     name: nginx-deployment
   spec:
     selector:
       matchLabels:
         app: nginx
     replicas: 2 # tells deployment to run 2 pods matching the template
     template:
       metadata:
         labels:
           app: nginx
       spec:
         containers:
         - name: nginx
           image: nginx:1.7.9
           ports:
           - containerPort: 80
   

   Este comando crea una implementación de nginx predeterminada con dos pods que van a ejecutar la aplicación.

2. Obtenga la descripción de la implementación de nginx de Kubernetes que ha creado:

   kubectl describe deployment nginx-deployment -n <namespace-string>
   

   A continuación, se muestra un ejemplo de uso del comando, con la salida:

   PS C:\Users\user> kubectl describe deployment nginx-deployment -n "test1"
   
   Name:                   nginx-deployment
   Namespace:              test1
   CreationTimestamp:      Tue, 18 Feb 2020 13:35:29 -0800
   Labels:                 <none>
   Annotations:            deployment.kubernetes.io/revision: 1
                           kubectl.kubernetes.io/last-applied-configuration:
                             {"apiVersion":"apps/v1","kind":"Deployment","metadata":{"annotations":{},"name":"nginx-deployment","namespace":"test1"},"spec":{"repl...
   Selector:               app=nginx
   Replicas:               2 desired | 2 updated | 2 total | 2 available | 0 unavailable
   StrategyType:           RollingUpdate
   MinReadySeconds:        0
   RollingUpdateStrategy:  25% max unavailable, 25% max surge
   Pod Template:
      Labels:  app=nginx
      Containers:
       nginx:
        Image:        nginx:1.7.9
        Port:         80/TCP
        Host Port:    0/TCP
        Environment:  <none>
        Mounts:       <none>
      Volumes:        <none>
   Conditions:
      Type           Status  Reason
      ----           ------  ------
      Available      True    MinimumReplicasAvailable
      Progressing    True    NewReplicaSetAvailable
   OldReplicaSets:  <none>
   NewReplicaSet:   nginx-deployment-5754944d6c (2/2 replicas created)
   Events:
     Type    Reason             Age    From                   Message
     ----    ------             ----   ----                   -------
     Normal  ScalingReplicaSet  2m22s  deployment-controller  Scaled up replica set nginx-deployment-5754944d6c to 2
   

   Para la opción replicas, verá:

   Replicas:               2 desired | 2 updated | 2 total | 2 available | 0 unavailable
   

   La opción replicas indica que la especificación de la implementación necesita dos pods, que esos pods se crearon y actualizaron, y que están listos para que se utilicen.

   Nota:

   Los pods que se eliminan o finalizan por alguna razón, como un error en un nodo del dispositivo o una actualización del dispositivo que genere problemas, se sustituyen por conjuntos de réplicas. Por este motivo, es conveniente que utilice un conjunto de réplicas aunque la aplicación solamente necesite un único pod.

3. Para mostrar los pods de la implementación:

   kubectl get pods -l app=nginx -n <namespace-string>
   

   A continuación, se muestra un ejemplo de uso del comando, con la salida:

   PS C:\Users\user> kubectl get pods -l app=nginx -n "test1"
   
   NAME                                READY   STATUS    RESTARTS   AGE
   nginx-deployment-5754944d6c-7wqjd   1/1     Running   0          3m13s
   nginx-deployment-5754944d6c-nfj2h   1/1     Running   0          3m13s
   

   La salida confirma que tenemos dos pods con nombres únicos a los que podemos hacer referencia utilizando kubectl.

4. Para ver información sobre un pod específico de la implementación:

   kubectl describe pod <podname-string> -n <namespace-string>
   

A continuación, se muestra un ejemplo de uso del comando, con la salida:

PS C:\Users\user> kubectl describe pod "nginx-deployment-5754944d6c-7wqjd" -n "test1"

Name:           nginx-deployment-5754944d6c-7wqjd
Namespace:      test1
Priority:       0
Node:           k8s-1d9qhq2cl-n1/10.128.46.184
Start Time:     Tue, 18 Feb 2020 13:35:29 -0800
Labels:         app=nginx
                pod-template-hash=5754944d6c
Annotations:    <none>
Status:         Running
IP:             172.17.246.200
Controlled By:  ReplicaSet/nginx-deployment-5754944d6c
 Containers:
   nginx:
     Container ID:   docker://280b0f76bfdc14cde481dc4f2b8180cf5fbfc90a084042f679d499f863c66979
     Image:          nginx:1.7.9
     Image ID:       docker-pullable://nginx@sha256:e3456c851a152494c3e4ff5fcc26f240206abac0c9d794affb40e0714846c451
     Port:           80/TCP
     Host Port:      0/TCP
     State:          Running
       Started:      Tue, 18 Feb 2020 13:35:35 -0800
     Ready:          True
     Restart Count:  0
     Environment:    <none>
     Mounts:
       /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount from default-token-8gksw (ro)
 Conditions:
   Type              Status
   Initialized       True
   Ready             True
   ContainersReady   True
   PodScheduled      True
 Volumes:
   default-token-8gksw:
     Type:        Secret (a volume populated by a Secret)
     SecretName:  default-token-8gksw
     Optional:    false
 QoS Class:       BestEffort
 Node-Selectors:  <none>
 Tolerations:     node.kubernetes.io/not-ready:NoExecute for 300s
                  node.kubernetes.io/unreachable:NoExecute for 300s
 Events:
   Type    Reason     Age    From                       Message
   ----    ------     ----   ----                       -------
   Normal  Scheduled  4m58s  default-scheduler          Successfully assigned test1/nginx-deployment-5754944d6c-7wqjd to k8s-1d9qhq2cl-n1
   Normal  Pulling    4m57s  kubelet, k8s-1d9qhq2cl-n1  Pulling image "nginx:1.7.9"
   Normal  Pulled     4m52s  kubelet, k8s-1d9qhq2cl-n1  Successfully pulled image "nginx:1.7.9"
   Normal  Created    4m52s  kubelet, k8s-1d9qhq2cl-n1  Created container nginx
   Normal  Started    4m52s  kubelet, k8s-1d9qhq2cl-n1  Started container nginx

Ajuste del escalado de la implementación de la aplicación mediante un aumento del número de réplicas

Cada pod está diseñado para ejecutar una única instancia de una determinada aplicación. Si quiere escalar la aplicación horizontalmente para que se ejecuten varias instancias, puede aumentar el número de pods a uno por cada instancia. En Kubernetes, esto se conoce como "replicación". Puede aumentar el número de pods en la implementación de la aplicación utilizando un nuevo archivo YAML. El archivo YAML cambia la opción de las réplicas a cuatro, lo que aumenta el número de pods de la implementación en cuatro pods. Para aumentar el número de pods de dos a cuatro:

PS C:\WINDOWS\system32> kubectl apply -f https://k8s.io/examples/application/deployment-scale.yaml -n "test1"

Si lo desea, también puede guardar el siguiente código de Markdown en el equipo local y sustituir la ruta de acceso y el nombre de archivo del parámetro -f de kubectl apply. Por ejemplo, "C:\Kubernetes\deployment-scale.yaml". La configuración de la escala de la implementación de la aplicación será:

apiVersion: apps/v1 # for versions before 1.9.0 use apps/v1beta2
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  replicas: 4 # Update the replicas from 2 to 4
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.8
        ports:
        - containerPort: 80

Para verificar que la implementación tiene cuatro pods:

kubectl get pods -l app=nginx

Esta es una salida de ejemplo del cambio de escala de una implementación de dos a cuatro pods:

PS C:\WINDOWS\system32> kubectl get pods -l app=nginx

NAME                               READY     STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-deployment-148880595-4zdqq   1/1       Running   0          25s
nginx-deployment-148880595-6zgi1   1/1       Running   0          25s
nginx-deployment-148880595-fxcez   1/1       Running   0          2m
nginx-deployment-148880595-rwovn   1/1       Running   0          2m

Como puede ver en la salida, ahora tiene cuatro pods en la implementación que pueden ejecutar la aplicación.

Eliminación de una implementación

Para eliminar la implementación, incluidos todos los pods, debe ejecutar kubectl delete deployment especificando el nombre de la implementación, nginx-deployment, y el nombre del espacio de nombres. Para eliminar la implementación:

kubectl delete deployment nginx-deployment -n <namespace-string>

A continuación, se muestra un ejemplo de uso del comando, con la salida:

PS C:\Users\user> kubectl delete deployment nginx-deployment -n "test1"
deployment.extensions "nginx-deployment" deleted

Pasos siguientes

Introducción a Kubernetes