Kubernetes简介
Kubernetes是一个开源的系统，用于自动部署，弹性扩容以及管理容器化的应用，是Docker生态圈中重要一员。Kubernetes来源于Google的Borg系统，经过了十多年的实践经验已经被证实是可以用于大数据量、高并发的实际生产环境中。其主要功能包括：
- 使用Docker对应用程序包装(package)、实例化(instantiate)、运行(run)。
- 以集群的方式运行、管理跨机器的容器。
- 解决Docker跨机器容器之间的通讯问题。
- Kubernetes的自我修复机制使得容器集群总是运行在用户期望的状态。
接下来将简单介绍以下几个概念，后续文章中会逐个解释，并最终完成运行一个深度学习的应用为目标，理解并实践Kubernetes。部署脚本已经上传至github，可移步至此访问。
kubectl
与Kubernetes集群最简单的交互方式就是通过命令行kubectl命令，可以实现查看集群、服务、Pods状态，创建服务并部署新的应用等功能。
Pod
Pod是Kubernetes的基本单元，也是由Kubernetes创建和管理的最小可部署单元。一个Pod由相关的一个或多个Container(s)构成，通常Pod里的容器运行相同的应用。Pod共享相同的volumes、namespaces、IP地址和port空间。
Volumes
Volume是一个能够被Container访问的目录，用于解决：
- 当Container崩溃时，Kubernetes会重启一个新的Container，但之上的的文件却无法被找回的问题；
- 在Containers的运行过程中，会存在共享一些必要文件的需求。
Service
Services也是Kubernetes的基本操作单元，是真实应用服务的抽象。因为Pod虽然拥有自己的IP，但是随着时间可能变化并不稳定。因此需要Service来维护Pod之间的联系，通过Label Selector决定服务请求传递给后端提供服务的Pod。Service对外表现为一个单一访问接口，外部不需要了解后端如何运行，这给扩展或维护后端带来很大的好处。
Label
Labels是用于区分Pod、Service等对象的key/value键值对，Pod、Service可以有多个label，但是每个label的key只能对应一个value。Labels是Service和Replication Controller运行的基础，为了将访问Service的请求转发给后端提供服务的多个容器，正是通过标识容器的labels来选择正确的容器。同样，Replication Controller也使用labels来管理通过pod 模板创建的一组容器，这样Replication Controller可以更加容易，方便地管理多个容器，无论有多少容器。
部署Kubernetes
在上一篇文章中提到的已经建立的三台coreos机器集群安装并配置Kubernetes，其中1个结点作为master（172.17.8.101 core-01），并不参与schedule的任务调度，另外2个结点作为worker(172.17.8.102 core02, 172.17.8.103 core-03)，来创建并运行Pod。
如果是在物理机上装虚拟机搭建Kubernetes集群，一般需要在物理机上安装kubectl与其进行交互。而kubectl只有Linux和Mac OS X两种版本，因此对于在Windows系统环境下搭建的CoreOS集群的比较方便的做法是利用Vagrant再建立一台Linux的虚拟机，采用CentOS或者Ubuntu系统，作为client机器管理Kubernetes集群。如果是Linux和Mac OS X系统则可直接在宿主机上进行client机器上的操作。
创建client机器
用Vagrant创建一台client机器，本机使用ubuntu/trusty64镜像，步骤如下所示：
$ mkdir client-ubuntu
$ cd client-ubuntu
$ vagrant init ubuntu/trusty64
修改Vagrantfile中，指定私有的网址，以便与集群之间数据交换。同时还可以指定默认的ssh登录账户，因为有些操作可能涉及到root用户的授权，config.ssh选项请参考此处。
Vagrant.configure("2") do |config|
config.vm.network "private_network", ip: "172.17.8.88"
# optional
#config.ssh.username = "root"
#config.ssh.password = "your password"
#config.ssh.insert_key = true
end
然后启动该虚拟机
vagrant up
进入虚拟机后运行新建一个目录，运行kubernetes-generate-cas.sh用OpenSSL生成Kubernetes运行安装所需要的认证证书，如
$ mkdir certs
$ sh kubernetes-generate-cas.sh
配置/etc/hosts与集群之间方便通信（可选）
172.17.8.101 core-01
172.17.8.102 core-02
172.17.8.103 core-03
配置master结点
首先进入主结点，在本例中，以core-01机器为主结点。前提是etcd集群能正常工作。因为在user-data文件中已经修改过discovery的token，所以默认情况下已经启动了3结点的etcd集群，可使用如下命令查看etcd集群各结点：
$ etcdctl member list
待确认etcd服务正常后，为core用户修改密码，目的是方便与client机器进行数据传输（使用scp命令拷贝文件）。
$ vagrant ssh core-01 -- -A
$ sudo passwd core
配置/etc/hosts在集群之间方便通信（可选）
172.17.8.101 core-01
172.17.8.102 core-02
172.17.8.103 core-03
将ca.pem，apiserver.pem，apiserver-key.pem上传至用户目录，在该目录下运行kubernetes-master-deploy.sh
$ sudo sh kubernetes-master-deploy.sh
等待后台进程下载，过程可能会需要几分钟到几个小时，然后确认apiserver进程是否启动
$ curl http://127.0.0.1:8080/version
如果成功会返回如下形式的响应：
{
"major": "1",
"minor": "1",
"gitVersion": "v1.1.7_coreos.2",
"gitCommit": "388061f00f0d9e4d641f9ed4971c775e1654579d",
"gitTreeState": "clean"
}
现在我们可以创建kube-system命令空间：
$ curl -H "Content-Type: application/json" -XPOST -d'{"apiVersion":"v1","kind":"Namespace","metadata":{"name":"kube-system"}}' "http://127.0.0.1:8080/api/v1/namespaces"
配置worker结点
首先进入每个worker结点，为core用户修改密码，才能scp文件
$ vagrant ssh core-02 -- -A
$ sudo passwd core
配置/etc/hosts在集群之间方便通信（可选）
172.17.8.101 core-01
172.17.8.102 core-02
172.17.8.103 core-03
将ca.pem，${WORKER_FQDN}-worker.pem，${WORKER_FQDN}-worker-key.pem上传至用户目录，修改并运行kubernetes-worker-deploy.sh。其中，${WORKER_FQDN}是该worker结点在集群中唯一的名称，在本例中172.17.8.102为kube-worker-1，172.17.8.103为kube-worker-2。
修改${WORKER_FQDN}以及${ADVERTISE_IP}，分别为结点在Kubernetes集群中的唯一名称和其对应的可访问的IP地址。
$ sudo sh kubernetes-worker-deploy.sh
配置kubectl并验证
下载kubectl，授权并加入到path路径中。
$ curl -O https://storage.googleapis.com/kubernetes-release/release/v1.2.4/bin/linux/amd64/kubectl
$ chmod +x kubectl
$ mv kubectl /usr/local/bin/kubectl
用下列命令配置kubectl以连接目标集群，根据说明替换其中关键变量：
替换${MASTER_HOST}为主结点的IP地址或者Host名称。
$ kubectl config set-cluster default-cluster --server=https://${MASTER_HOST} --certificate-authority=ca.pem
$ kubectl config set-credentials default-admin --certificate-authority=ca.pem --client-key=admin-key.pem --client-certificate=admin.pem
$ kubectl config set-context default-system --cluster=default-cluster --user=default-admin
$ kubectl config use-context default-system
在client机器上键入命令，可以查看Kubernetes结点状态
$ kubectl get nodes
附录
调试技巧
可以在CoreOS系统中使用journalctl命令查看日志，根据日志的提示与报错再针对性搜索相关解决方案，该命令一般常用选项有：
$ journalctl -xe
从未行开始浏览日志，f向前翻页，b向后翻页，q键退出。
$ journalctl -u docker.service
查看特定单元(unit)，如docker.service产生的日志。
$ journalctl -f
跟踪日志，按ctrl + c键退出。
GFW issue
In China, you know. We can’t pull images from gci.io and qury.io. So I pull the substitute from docker.io manually, and rename it using docker tag command. As shown in kubernetes-master-deploy.sh and kubernetes-worker-deploy.sh.