在 Ubuntu 18.04 的 Kubernetes 集群上部署 PHP 应用程序

Kubernetes（也称为 k8s）是一个开源编排系统。它允许用户以最少的停机时间部署、扩展和管理容器化应用程序。在本教程中，您将学习如何部署一个 PHP 应用程序到 Kubernetes 集群上。

Nginx 作为代理指向 PHP-FPM ，同时运行 PHP 应用程序。在单个容器中管理这两个服务是一个困难的过程。Kubernetes 帮助我们在两个不同的容器中管理它们，并减少了麻烦。它还允许用户重用容器，而无需担心为每个新版本的 PHP/Nginx 构建其容器镜像。

您将在两个独立的容器中运行您的应用程序和代理服务。本教程还将深入介绍如何使用本地存储来创建 Persistent Volume (PV) 和 Persistent Volume Claim (PVC)。然后，您将使用此 PVC 将配置文件和代码保留在容器镜像之外。完成本教程后，您将能够将 Nginx 镜像重用于需要代理服务器的其他应用程序。您可以通过传递配置来实现这一点，而无需为此重新构建镜像。

Prerequisites

1. 对 Kubernetes (k8s) 及其对象的基本了解。请参考此指南以获取 Kubernetes 生态系统的详细概述.
2. 一个在 Ubuntu 18.04 上运行的 Kubernetes 集群。按照本教程来 使用 kubeadm 创建您的 Kubernetes 集群.
3. 此外，您需要将应用程序代码托管在公共 URL 上，例如 GitHub.

步骤 1：创建 PHP-FPM 和 Nginx 服务

此步骤将帮助您创建 PHP-FPM 和 Nginx 服务。任何服务都提供对集群内一组 Pod 的访问。集群中存在的所有服务都可以通过其名称相互通信，而无需 IP 地址。PHP-FPM 服务和 Nginx 服务将分别提供对 PHP-FPM 和 Nginx Pod 的访问。

您需要告诉 PHP-FPM 服务如何找到 Nginx Pod，因为它是 PHP-FPM Pod 的代理。为此，您将利用 Kubernetes’ 自动服务发现，并使用易于理解的名称将请求路由到相应的服务。

为了创建任何服务，您需要创建一个 YAML 文件，其中包含对象定义。此 YAML 文件至少包含以下标签：

1. apiVersion：定义所属的 Kubernetes API 版本。
2. kind：此 YAML 文件创建的 Kubernetes 对象的种类。例如：service、job 或 pod.
3. metadata：对象的名称以及用户可能想要应用于此对象的不同 labels 都定义在此标签下。
4. spec：此标签包含对象的规格说明，例如环境变量（ENV）、要使用的容器镜像、可访问容器服务的端口。

创建 PHP-FPM 服务

首先，您应该创建一个目录来保存您的 Kubernetes 对象定义。登录到您的主节点并创建一个名为 “definitions:”

将目录切换到 definitions 目录：

接下来，创建您的 PHP-FPM 服务文件，命名为 php_service.yaml 文件：

之后，在 apiVersion 和 kind 中设置 php_fpm_service.yaml 文件：

将您的服务命名为 php 或 php-fpm ，因为它将提供对您的 PHP-FPM 应用程序的访问：

将您的 php 服务标记为 tier: backend ，因为 PHP 应用程序将在此服务后运行：

服务使用 selector 标签来确定要访问哪些 Pod。任何与这些标签匹配的 Pod，无论该 Pod 是何时创建的，都会被提供服务。您将在本教程稍后学习如何向 Pod 添加标签。

包含 tier: backend 标签，该标签将您的 pod 分配到后端层，以及 app: php-fpm 标签，以指示该 pod 运行 PHP-FPM 应用程序。您必须在以下部分之后添加这些标签：metadata 部分：

接下来，您需要声明用于访问此 php-fpm 服务的端口，位于 spec 之下。您可以添加您选择的任何端口，但在本教程中我们将使用端口 9000：

完成上述步骤后，您的 php_fpm_service.yaml 文件将如下所示：

输入 Ctrl + O 保存文件，然后输入 Ctrl + X 退出 nano.

应用 kubectl 命令创建 PHP 服务

创建服务的对象定义后，运行 kubectl apply 命令，并使用 -f 参数指定您的 php_fpm_service.yaml 文件：

上述命令的输出应该为：

运行以下命令以验证您的 php-fpm 服务是否正在运行：

您将能够看到 php-fpm 服务已启动并运行：

创建 Nginx 服务

既然您的 PHP-FPM 服务已经准备就绪，现在是时候创建您的 Nginx 服务了。在编辑器中为该服务创建并打开一个新的 YAML 文件，命名为 nginx_service.yaml ：

将此服务命名为 nginx ，因为它将针对 Nginx pod。此服务也属于后端，因此您应该为其添加一个 tier: backend 标签：

就像我们在 php-fpm 服务中所做的那样，添加选择器标签 app: nginx 和 tier: backend 以针对这些 pod。添加默认的 HTTP 端口 80 以访问此服务：

Nginx 服务可以通过公网 IP 地址在互联网上公开访问。您可以将工作节点的 IP 添加为 your_public_ip。在 spec.externalIPs:

完成上述所有步骤后，您的 nginx_service.yaml 文件应该如下所示：

添加上述所有必需参数后，保存并关闭文件。

应用 kubectl 命令创建 Nginx 服务

您应该会看到上述命令的以下输出：
现在，执行以下命令以查看所有正在运行的服务：
通过运行上述命令，您应该能够看到您的 PHP-FPM 和 Nginx 服务都已启动并运行：
请注意，如果您希望删除任何正在运行的服务，可以执行以下命令：

步骤 2：创建本地存储和持久卷

Kubernetes 提供了各种存储插件，可帮助您为环境创建存储空间。本步骤将指导您如何创建一个本地 StorageClass 以及如何进一步使用此 Storage Class 来创建持久卷（Persistent Volume）。

创建本地存储

创建一个文件，例如 storageClass.yaml，在您的编辑器中：

将 kind 添加为 "storageClass"，将 apiVersion 添加为 "storage.k8s.io/v1"，如下所示：

将此 StorageClass 命名为 "my-local-storage"，并添加 provisioner 和 volumeBindingMode，如下所示：

保存并退出文件，您最终的 storageClass.yaml 文件应该如下所示：

现在，通过运行 kubectl create 命令来创建 StorageClass，如下所示：

运行上述命令后，您应该会得到以下输出：

创建本地持久卷

创建本地存储后，您可以创建本地持久卷（Persistent Volume）。持久卷（也称为 PV）是特定大小的块存储，独立于 Pod 的生命周期。本地持久卷无非是 Kubernetes 集群节点上可用的本地磁盘或目录。该本地持久卷允许其用户通过使用本地持久卷声明（Persistent Volume Claim）以非常简单且可移植的方式访问本地存储。您可以使用我们刚刚创建的此存储类来创建此本地持久卷。打开一个文件，例如 persistentVolume.yaml，在您的编辑器中：

给这个持久卷起一个名字，例如 "my-local-pv":

在创建本地持久卷时，您可以根据您的使用情况添加存储容量。在本教程中，我们将使用 5 Gi 作为存储空间：

添加 accessModes、persistentVolumeReclaimPolicy，并提供与 storageClass.yaml 中使用的相同的 storageClassName：

添加 local.path 到您的持久卷，如下所示：

添加所有必需的字段后，您的 persistentVolume.yaml 文件应该像这样：

准备本地卷

现在，我们需要在 “worker” 节点上准备一个本地卷，正如我们在 persistentVolume.yaml 文件中添加的那样。在您配置了 persistentVolume 的节点上运行以下命令。在这种情况下，它是 “worker” 节点：

在您的 persistentVolume.yaml 文件所在的主节点上运行以下命令：

您应该会得到以下输出：

由于您已成功创建本地存储和持久卷（Persistent Volume），您现在可以继续创建持久卷声明（Persistent Volume Claim）来保存您的应用程序代码和配置文件。

步骤 3：创建持久卷

在您管理或更新 Pod 时，需要确保您的应用程序代码安全。为此，您将使用在上一步中创建的持久卷（Persistent Volume），该卷通过使用持久卷声明（Persistent Volume Claim，简称 PVC）进行访问。此 PVC 将 PV 挂载到所需的路径上。

打开一个文件，例如 code_volume.yaml，在您的编辑器中：

通过向您的文件添加以下参数和值，将您的 PVC 命名为 code：

PVC 的 spec 部分包含以下项：

1. accessModes：此字段有以下几种可能的值：
   • ReadWriteOnce – 为单个节点挂载具有读写权限的卷。
   • ReadOnlyMany – 为多个节点挂载仅具有只读权限的卷。
   • ReadWriteMany – 为多个节点挂载具有读写权限的卷。
2. resources：定义所需的存储空间。

由于本地存储仅挂载到单个节点，因此您需要将 accessMode 设置为 ReadWriteOnce。在本教程中，您只需添加一小部分应用程序代码，因此 1GB 的存储空间就足够了。但是，如果您希望存储更多的数据或代码，可以根据您的要求修改 storage 参数。请注意，卷创建后，您可以增加存储大小。但是，不支持减少存储大小：

现在，声明 Kubernetes 集群将用于分配给卷的存储类。在此处将上一步中创建的 my-local-storage 存储类用于您的 storageClassName：

完成上述步骤后，您的 code_volume.yaml 文件应该像这样：

现在保存并退出文件。

创建 PVC

通过运行 kubectl apply 命令来创建 code PVC：

您应该会得到以下输出，表明该对象已成功创建，并准备好将您的 1GB PVC 挂载为卷：

您可以执行以下命令来检查可用的持久卷 (PV)：

上述命令的输出应该如下所示：

除回收策略 (Reclaim Policy) 和状态 (Status) 外，上述所有字段都是配置文件的概述。回收策略定义了在删除访问 PV 的 PVC 后，PV 会发生什么。值 Delete 会将 PV 从 Kubernetes 集群以及存储基础设施中移除。您可以参考 Kubernetes PV 文档 以清楚地了解回收策略和状态。

由于您已成功使用本地存储创建了持久卷，现在可以使用 Deployment 创建 Pod 了。

第 4 步：为您的 PHP-FPM 应用程序创建 Deployment

此步骤将帮助您使用 Deployment 创建 PHP-FPM Pod。Deployment 使用 ReplicaSet 提供了一种创建、更新和管理 Pod 的稳定方法。Deployment 会自动将其 Pod 回滚到以前的镜像。

Deployment 中的 spec.selector 键列出了它管理的所有 Pod 的标签。它还使用 template 键来创建所需的 Pod。

在此步骤中，我们还将介绍 Init 容器 的应用。Init 容器在 Pod 模板中指定的常规容器之前运行一些命令。在这里，Init 容器将使用 GitHub Gist (https://gist.github.com/) 来获取一个示例 index.php 文件。示例文件的内容为：

创建 PHP Deployment

在编辑器中打开一个名为 php_deployment.yaml 的新文件以创建您的 Deployment：

现在，将 Deployment 对象命名为 PHP，因为此 Deployment 将管理您的 PHP-FPM pod。添加标签 tier: backend，因为该 pod 将属于后端层：

使用 replica 参数，指定应创建的此 pod 的副本数量。副本数量可能会根据您的需求和可用资源而有所不同。在本教程中，您将仅创建 pod 的一个副本：

添加 app: php 和 tier:backend 标签在 selector 键下，这表示此 Deployment 将管理与这两个标签匹配的 pod：

现在，您的 pod’s 对象定义需要在您的 Deployment spec 下有一个模板。此模板定义了创建 pod 所需的规范。首先，添加为 php 服务选择器和 Deployment 的 matchLabels 指定的标签。然后添加 app:php 和 tier:backend 在 template.metadata.labels:

首先，您需要指定容器将访问的所有卷。将此卷命名为 code，因为您之前创建了一个名为 code 的 PVC 来保存您的应用程序代码：

接下来，指定容器名称以及您要在 pod 内运行的镜像。Docker 商店中有各种可用的镜像（https://hub.docker.com/explore/），但在本教程中，我们将使用 php:7-fpm 镜像：

现在，挂载容器需要访问的卷。由于此容器将运行您的 php 代码，它将需要访问在上一步中创建的 code 卷。在这一步中，您还将学习如何使用 Init 容器复制您的应用程序代码。

为了下载代码，本教程将指导您如何使用带有 busybox 的单个 Init 容器。Busybox 是一个带有 wget 工具的小型容器，您将使用它来实现此目的。

首先，在 spec.template.spec 下添加您的 initContainer 并指定 busybox 镜像：

然后，为了在 code 卷中下载代码，您的 Init 容器将需要访问它。将卷 code 挂载到 /code 路径下，位于 spec.template.spec.initContainers:

每个 Init 容器都需要运行一个命令。此 Init 容器将使用 wget 从 code 下载 Github 到 /code 目录中。您可以传递一个 -O 选项来为这个下载的文件命名，您可以将此文件命名为 index.php.

此外，在 install 容器下添加以下行，位于 spec.template.spec.initContainers:

完成所有这些步骤后，您的 php_deployment.yaml 文件应该像这样：

您现在可以保存文件并退出。接下来，使用 kubectl apply 命令创建您的 PHP-FPM Deployment：

成功创建 Deployment 后，您应该会看到以下输出：

此 Deployment 首先会下载指定的镜像，然后它将从您的 PersistentVolume 请求 PersistentVolumeClaim，然后运行您的 initContainers。完成此步骤后，容器将运行并将卷挂载到指定的挂载点。完成所有这些步骤后，您的 pod 将启动并运行。

您可以运行以下命令来查看您的 Deployment：

运行上述命令后，您应该会得到以下输出：

您可以通过此输出了解 Deployment 的当前状态。Deployment 是一个维护期望状态的控制器。DESIRED 字段指定它有 1 个名为 php 的 pod 副本。CURRENT 字段表示当前正在运行的 DESIRED 状态的副本数量。对于健康的 pod，这应该与 DESIRED 状态相匹配。您可以在 Kubernetes Deployments 文档.

中了解有关其余字段的更多信息。之后，要检查正在运行的 pod 的状态，您可以运行以下命令：

此命令的输出可能会根据您创建 Deployment 以来所经过的时间而有所不同。如果在创建 Deployment 后不久运行，输出将类似于：

说明：

这些列表示的信息如下：

• Ready：运行此 pod 的当前/期望副本数量。
• Status：您的 pod 的状态。Init:0/1 表示 Init 容器正在运行，且 1 个 Init 容器中有 0 个已运行完毕。
• Restarts：这表示此进程为了启动 pod 而重启的次数。

您的 pod 可能需要几分钟时间才能将状态更改为 podInitializing，具体取决于启动脚本的复杂程度：

这表示 Init 容器已成功运行，现在容器正在初始化：

如您所见，现在您的 pod 已经启动并运行。但是，如果您的 pod 没有启动，您可以运行以下命令进行调试：

1. 查看 pod 的详细信息：

2.  查看 pod 的日志：

3. 查看 pod 中特定容器的日志：

恭喜！您已成功挂载应用程序代码，并且 PHP-FPM 服务已准备好处理连接。同样，您可以创建您的 Nginx 部署。

第 5 步：创建您的 Nginx 部署

本步骤将指导您如何使用 ConfigMap。一个 ConfigMap 以键值格式保存所有所需的配置，这些配置将在其他 Kubernetes 对象定义中使用。通过这种方法，您可以根据需要灵活地重用或将 Nginx 镜像更换为其他版本。您可以更新 ConfigMap，它会自动将这些更改复制到挂载了此 ConfigMap.

首先，在编辑器中打开 nginx_configmap.yaml 文件：

现在，将此 ConfigMap 命名为 nginx-config 并将其添加到 tier: backend 微服务：

此外，您可以将数据添加到 ConfigMap。添加一个名为 config 的键，并将所有 Nginx 配置文件内容作为值添加。

由于 Kubernetes 可以将请求路由到服务的相应主机，因此您可以在 fastcgi_pass 参数下输入 PHP-FPM 服务的名称，而不是其 IP 地址。将以下代码行添加到您的 nginx_configMap.yaml 文件中：

完成后，您的 nginx_configMap.yaml 文件将如下所示：

您现在可以保存并退出编辑器。现在执行 kubectl apply 命令来创建 ConfigMap:

之后，您应该在屏幕上看到以下输出：

您已成功创建 Nginx Configmap。现在您可以创建 Nginx Deployment。

创建 Nginx Deployment

首先，您可以在编辑器中创建一个名为 nginx_deployment.yaml 的新文件：

将此 Deployment 命名为 nginx 并向其添加 tier: backend 标签：

之后，通过在 Deployment spec 中添加 replica 字段来指定副本数量，并向其添加 app: nginx 和 tier: backend 标签：

同样，添加 pod 模板。确保添加与 Deployment 的 selector.matchLabels 中相同的标签。您可以添加以下内容：

通过在以下位置下方添加以下参数，使 Nginx 能够访问之前创建的 code PVC：spec.template.spec.volumes:

警告：如果未指定文件，键的内容将替换卷的 mountPath。换句话说，如果未明确指定路径，您将丢失目标文件夹中的所有内容。

现在，指定您要在 pod 中使用的名称、镜像和端口。在这里，我们将使用 nginx:1.7.9 镜像和端口 80。将它们添加在以下位置下方：spec.template.spec 部分：

此外，将代码卷挂载到 /code，因为 Nginx 和 PHP-FPM 都需要访问相同路径下的文件：

The nginx-1.7.9 镜像会自动加载 /etc/nginx/conf.d 文件夹。现在，如果我们在此目录中挂载配置卷，它将创建 /etc/nginx/conf.d/site.conf。在 volumeMount 部分下添加以下内容：

完成上述所有步骤后，您的 nginx_deployment.yaml 文件应该像这样：

您现在可以保存并退出文件，然后通过运行以下命令来创建 Nginx Deployment：

成功执行该命令后，您应该会看到以下输出：

您可以通过执行以下命令来列出所有 Deployment：

您现在应该可以看到 Nginx 和 PHP-FPM Deployment：

此外，您可以执行以下命令来列出由上述两个 Deployment 管理的 pod：

您将看到您的两个 pod 都在运行，如下所示：

既然此时您的所有 Kubernetes 对象都处于活动状态，您现在可以在浏览器上访问 Nginx 服务了。

运行以下命令来列出服务：

记下您的 Nginx 服务的 External IP：

现在，使用 Nginx 服务的这个 External IP，您可以通过在浏览器中输入 http://your_public_ip 来访问您的服务器。您应该能够看到 php_info() 的输出，这证实了您的 Kubernetes 服务已启动并运行。

结论

在本教程中，为了独立管理您的 PHP-FPM 和 Nginx 服务，您对这两个服务进行了容器化。通过这样做，不仅可以提高项目的可扩展性，还可以高效地利用资源。您还学习了如何创建本地存储和持久卷（Persistent Volume），以便将应用程序代码存储在卷上，并在将来能够轻松更新您的服务。通过这样做，您提高了代码的可维护性和可用性。

此外，您可以查看我们博客上其他专注于 Docker 和 Kubernetes 的教程，网址在 我们的博客:

• 了解 Kubernetes
• 如何在 Ubuntu 18.04 上使用 Kubeadm 创建 Kubernetes 集群
• 清理 Docker 资源 – 镜像、容器和数据卷
• 使用 Docker Compose 部署 Laravel、Nginx 和 MySQL
• 如何在公有云的 Ubuntu 上安装 & 操作 Docker

祝您计算愉快！