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在ubuntu上部署Kubernetes管理docker集群示例

BingqiChen / 2400人閱讀

摘要:部署環(huán)境及架構(gòu)操作系統(tǒng)版本版本版本服務(wù)器信息在詳細介紹部署集群前,先給大家展示下集群的邏輯架構(gòu)。其他操作更新刪除查看刪除除此之外,你可以刪除,如刪除上的格式為服務(wù)名字,不必關(guān)心從哪個上刪除了。

本文通過實際操作來演示Kubernetes的使用,因為環(huán)境有限,集群部署在本地3個ubuntu上,主要包括如下內(nèi)容:

部署環(huán)境介紹,以及Kubernetes集群邏輯架構(gòu)

安裝部署Open vSwitch跨機器容器通信工具

安裝部署Etcd和Kubernetes的各大組件

演示Kubernetes管理容器和服務(wù)

關(guān)于 Kubernetes 系統(tǒng)架構(gòu)及組件介紹見這里。

1. 部署環(huán)境及架構(gòu)

vSphere: 5.1

操作系統(tǒng): ubuntu 14.04 x86_64

Open vSwith版本: 2.0.2

Kubernetes: v0.7.2

Etcd版本: 2.0.0-rc.1

Docker版本: 1.4.1

服務(wù)器信息:

Role Hostname IP Address
APIServer kubernetes 172.29.88.206
Minion minion1 172.29.88.207
Minion minion2 172.29.88.208

在詳細介紹部署Kubernetes集群前,先給大家展示下集群的邏輯架構(gòu)。從下圖可知,整個系統(tǒng)分為兩部分,第一部分是Kubernetes APIServer,是整個系統(tǒng)的核心,承擔(dān)集群中所有容器的管理工作;第二部分是minion,運行Container Daemon,是所有容器棲息之地,同時在minion上運行Open vSwitch程序,通過GRE Tunnel負責(zé)minions之間Pod的網(wǎng)絡(luò)通信工作。

2. 安裝Open vSwitch及配置GRE

為了解決跨minion之間Pod的通信問題,我們在每個minion上安裝Open vSwtich,并使用GRE或者VxLAN使得跨機器之間P11od能相互通信,本文使用GRE,而VxLAN通常用在需要隔離的大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)中。對于Open vSwitch的介紹請參考另一篇文章Open vSwitch。

sudo apt-get install openvswitch-switch bridge-utils

安裝完Open vSwitch和橋接工具后,接下來便建立minion0和minion1之間的隧道。首先在minion1和minion2上分別建立OVS Bridge:

# ovs-vsctl add-br obr0

接下來建立gre,并將新建的gre0添加到obr0,在minion1上執(zhí)行如下命令:

# ovs-vsctl add-port obr0 gre0 -- set Interface gre0 type=gre options:remote_ip=172.29.88.208

上面的remoute_ip是另一臺服務(wù)minion2上的對外IP。

在minion2上執(zhí)行:

# ovs-vsctl add-port obr0 gre0 -- set Interface gre0 type=gre options:remote_ip=172.29.88.207

至此,minion1和minion2之間的隧道已經(jīng)建立。然后我們在minion1和minion2上創(chuàng)建Linux網(wǎng)橋kbr0替代Docker默認的docker0(我們假設(shè)minion1和minion2都已安裝Docker),設(shè)置minion1的kbr0的地址為172.17.1.1/24, minion2的kbr0的地址為172.17.2.1/24,并添加obr0為kbr0的接口,以下命令在minion1和minion2上執(zhí)行:

# brctl addbr kbr0              //創(chuàng)建linux bridge代替docker0
# brctl addif kbr0 obr0         //添加obr0為kbr0的接口

# ip link set dev docker0 down  //設(shè)置docker0為down狀態(tài)
# ip link del dev docker0       //刪除docker0,可選

查看這些接口的狀態(tài):

# service openvswitch-switch status
# ovs-vsctl show
9d248403-943c-41c0-b2d0-3f9b130cdd3f
    Bridge "obr0"
        Port "gre0"
            Interface "gre0"
                type: gre
                options: {remote_ip="172.29.88.207"}
        Port "obr0"
            Interface "obr0"
                type: internal
    ovs_version: "2.0.2"

# brctl show
bridge name bridge id       STP enabled interfaces
docker0     8000.56847afe9799   no      
kbr0        8000.620ff7ee9c49   no      obr0

為了使新建的kbr0在每次系統(tǒng)重啟后任然有效,我們在minion1的/etc/network/interfaces文件中追加內(nèi)容如下:(在CentOS上會有些不一樣)

# vi /etc/network/interfaces
auto kbr0
iface kbr0 inet static
        address 172.17.1.1
        netmask 255.255.255.0
        gateway 172.17.1.0
        dns-nameservers 172.31.1.1

同樣在minion2上追加類似內(nèi)容,只需修改address為172.17.2.1和gateway為172.17.2.0即可,然后執(zhí)行ip link set dev kbr0 up,你能在minion1和minion2上發(fā)現(xiàn)kbr0都設(shè)置了相應(yīng)的IP地址。為了驗證我們創(chuàng)建的隧道是否能通信,我們在minion1和minion2上相互ping對方kbr0的IP地址,從下面的結(jié)果發(fā)現(xiàn)是不通的,經(jīng)查找這是因為在minion1和minion2上缺少訪問172.17.1.1和172.17.2.1的路由,因此我們需要添加路由保證彼此之間能通信:

minion1上執(zhí)行:
# ip route add 172.17.2.0/24 via 172.29.88.208 dev eth0

minion2上執(zhí)行:
# ip route add 172.17.1.0/24 via 172.29.88.207 dev eth0

現(xiàn)在可以ping通對方的虛擬網(wǎng)絡(luò)了:

$ ping 172.17.2.1
PING 172.17.2.1 (172.17.2.1) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 172.17.2.1: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.334 ms
64 bytes from 172.17.2.1: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.253 ms
^C
--- 172.17.2.1 ping statistics ---
2 packets transmitted, 2 received, 0% packet loss, time 999ms
rtt min/avg/max/mdev = 0.253/0.293/0.334/0.043 ms

下面安裝 Kubernetes APIServer 及kubelet、proxy等服務(wù)。

3. 安裝Kubernetes APIServer 3.1 下載安裝kubernetes各組件

可以自己從源碼編譯kubernetes(需要安裝golang環(huán)境),也可以從GitHub Kubernetes repo release page.選擇編譯好的二進制版本(v0.7.2)下載,為了方便后面啟動或關(guān)閉kubernetes組件,我們同時下載二進制包和源碼包:

# cd /usr/local/src
# wget https://github.com/coreos/etcd/releases/download/v2.0.0-rc.1/etcd-v2.0.0-rc.1-linux-amd64.tar.gz
# wget https://github.com/GoogleCloudPlatform/kubernetes/releases/download/v0.7.2/kubernetes.tar.gz
# wget https://github.com/GoogleCloudPlatform/kubernetes/archive/v0.7.2.zip

然后解壓下載的kubernetes和etcd包,并在kubernetes(minion1)、minion2上創(chuàng)建目錄/opt/bin

# mkdir /opt/bin        //這一步APIserver和所有minions上都要創(chuàng)建

解壓kubernetes
src# tar xf kubernetes.tar.gz
# ll 
drwxr-xr-x  3  501 staff     4096 Dec 19 02:32 etcd-v2.0.0-rc.1-linux-amd64/
-rw-r--r--  1 root root   6223584 Jan  6 14:39 etcd-v2.0.0-rc.1-linux-amd64.tar.gz
drwxr-xr-x  7 root root      4096 Nov 20 06:35 kubernetes/
-rw-r--r--  1 root root  82300483 Jan  6 14:37 kubernetes.tar.gz
-rw-r--r--  1 root root  9170754 Jan  9 14:47 v0.7.2.zip

# cd kubernetes/server
# tar xf kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz
# cd kubernetes/server/bin/

APIserver本身需要的是kube-apiserver kube-scheduler kube-controller-manager kubecfg四個
# cp -a kube* /opt/bin/

把proxy和kubelet復(fù)制到其他minions,確保這些文件都是可執(zhí)行的
# scp kube-proxy kubelet root@172.29.88.207:/opt/bin
# scp kube-proxy kubelet root@172.29.88.208:/opt/bin

/opt/bin并沒有加入系統(tǒng)PATH,所以kube-apiserver -version是看不到結(jié)果,但在后面配置的服務(wù)中會自動加入(PATH=$PATH:/opt/bin)。

3.2 解壓安裝etcd

etcd在這里的作用是服務(wù)發(fā)現(xiàn)存儲倉庫,通俗的來講就是記錄kubernetes啟動了多少pods、services、replicationController以及它們的信息等,詳細介紹見這里。此外版本2.0與v0.4.6在啟動參數(shù)上的寫法有一定差別。

# tar xf etcd-v2.0.0-rc.1-linux-amd64.tar.gz && cd etcd-v2.0.0-rc.1-linux-amd64/
# cp -a etcd etcdctl /opt/bin
3.3 配置kube-apiserver等為upstart腳本啟動

這一步主要是為了管理kube-apiserver等進程的方便,避免每次都手動啟動各服務(wù)、添加冗長的啟動參數(shù)選項,而且在不同的系統(tǒng)平臺下kubernetes已經(jīng)提供了相應(yīng)的工具。

解壓kubernetes*源碼包*
src# unzip xf v0.7.2.zip && cd kubernetes-0.7.2

這里比較奇怪的是最新release版本源碼的cluster目錄下是有ubuntu子目錄的,但latest之前的下載后沒有ubuntu目錄
# cd cluster/ubuntu
# ll
.. 2 root root 4096 Jan  8 17:39 default_scripts/   各組件默認啟動參數(shù)
.. 2 root root 4096 Jan  8 17:39 init_conf/         upstart啟動方式
.. 2 root root 4096 Jan  8 17:39 initd_scripts/     service啟動方式,與upstart選其一
.. 1 root root 1213 Jan  8 08:53 util.sh*     

# ./util.sh

util.sh腳本就是把當前目錄下的service/upstart腳本、默認參數(shù)配置文件復(fù)制到/etc下,可以通過service etcd start的形式管理kubernetes。由于kubernetes更新速度極快,項目的文件和目錄結(jié)構(gòu)經(jīng)常變化,請找準文件。接下來我們需要修改那些只適合本機使用的默認參數(shù)。(請注意備份先,因為后面能否正常跨機器管理docker與這些選項有關(guān),特別是IP)

etcd官方建議使用新的2379端口代替4001
# vi /etc/default/etcd
ETCD_OPTS="-listen-client-urls=http://0.0.0.0:4001"

# vi /etc/default/kube-apiserver
KUBE_APISERVER_OPTS="--address=0.0.0.0 
--port=8080 
--etcd_servers=http://127.0.0.1:4001 
--logtostderr=true 
--portal_net=11.1.1.0/24"

# vi /etc/default/kube-scheduler
KUBE_SCHEDULER_OPTS="--logtostderr=true 
--master=127.0.0.1:8080"

# vi /etc/default/kube-controller-manager
KUBE_CONTROLLER_MANAGER_OPTS="--master=127.0.0.1:8080 
--machines=172.29.88.207,172.29.88.208 
--logtostderr=true"


* 復(fù)制kubelet、kube-proxy等到minion1:
# scp /etc/default/{kubelet,kube-proxy} 172.29.88.207:/etc/default/
# scp /etc/init.d/{kubelet,kube-proxy} 172.29.88.207:/etc/init.d/
# scp /etc/init/{kubelet.conf,kube-proxy.conf} 172.29.88.207:/etc/init/
* 在minion1端進行
# vi /etc/default/kubelet
KUBELET_OPTS="--address=172.29.88.207 
--port=10250 
--hostname_override=172.29.88.207 
--etcd_servers=http://172.29.88.206:4001 
--logtostderr=true"

# vi /etc/default/kube-proxy
KUBE_PROXY_OPTS="--etcd_servers=http://172.29.88.207:4001 
--logtostderr=true"

(對minion2重復(fù)上面 * 兩個步驟,把上面.207改成.208)

上面的各配置文件就是對應(yīng)命令的選項,具體含義使用-h。這里只簡單說明:

etcd服務(wù)APIserver和minions都要訪問,也就是其他組件的--etcd_servers值(帶http前綴)

kube-apiserver監(jiān)聽在8080端口,也就是其他組件的--master值;--portal_net地址段不能與docker的橋接網(wǎng)卡kbr0重復(fù),指定docker容器的IP段

etcdkube-apiserverkube-schedulerkube-controller-manager運行在apiserver(服務(wù))端,kubeletkube-proxy運行在minion(客戶端)

kube-controller-manager使用預(yù)先定義pod模板創(chuàng)建pods,保證指定數(shù)量的replicas在運行,默認監(jiān)聽在master的127.0.0.1:10252

kubelet默認監(jiān)聽端口10250,也正是apiserver的--kubelet_port的值

3.4 啟動

重啟docker
接下來重啟minion1、minion2上的Docker daemon(注意使用的網(wǎng)橋):

# docker -d -b kbr0

由于后面的測試可能需要在線下載images,所以如果你的服務(wù)器無法訪問docker hub,上面啟動時記得設(shè)置HTTP_PROXY代理。

啟動apiserver

# service etcd start
# service kube-apiserver start

kube-apiserver啟動后會自動運行kube-schedulerkube-controller-manager,但修改配置后依然可以多帶帶重啟各個服務(wù)如service kube-contoller-manager restart。這些服務(wù)的日志可以從/var/log/upstart/kube*找到。

在minion1、minion2上啟動kubelet、kube-proxy

# service kubelet start
# service kube-proxy start
4. 使用kubecfg部署測試應(yīng)用

為了方便,我們使用Kubernetes提供的例子Guestbook(下載的源碼example目錄下可以找到)來演示Kubernetes管理跨機器運行的容器,下面我們根據(jù)Guestbook的步驟創(chuàng)建容器及服務(wù)。在下面的過程中如果是第一次操作,可能會有一定的等待時間,狀態(tài)處于pending,這是因為第一次下載images需要一段時間。

4.1 創(chuàng)建redis-master Pod和redis-master服務(wù)

配置管理操作都在apiserver上執(zhí)行,并且都是基于實現(xiàn)編寫好的json格式。涉及到下載docker鏡像的部分,如果沒有外網(wǎng),可能需要修改image的值或使用自己搭建的docker-registry:

# cd kubernetes-0.7.2/examples/guestbook/
# cat redis-master.json
{
  "id": "redis-master",
  "kind": "Pod",
  "apiVersion": "v1beta1",
  "desiredState": {
    "manifest": {
      "version": "v1beta1",
      "id": "redis-master",
      "containers": [{
        "name": "master",
        "image": "dockerfile/redis",
        "cpu": 100,
        "ports": [{
          "containerPort": 6379,
          "hostPort": 6379
        }]
      }]
    }
  },
  "labels": {
    "name": "redis-master"
  }
}

# kubecfg -h http://172.29.88.206:8080 -c redis-master.json create pods
# kubecfg -h http://172.29.88.206:8080 -c redis-master-service.json create services

完成上面的操作后,我們可以看到如下redis-master Pod被調(diào)度到172.29.88.207:
(下面直接list實際上是省略了-h http://127.0.0.1:8080

# kubecfg list pods
Name             Image(s)            Host               Labels              Status
----------       ----------          ----------         ----------          ----------
redis-master     dockerfile/redis    172.29.88.207/     name=redis-master   Running

查看services:
# kubecfg list services
Name            Labels                                    Selector            IP            Port
----------      ----------                                ----------          ----------    ------
kubernetes      component=apiserver,provider=kubernetes                       11.1.1.233    443
kubernetes-ro   component=apiserver,provider=kubernetes                       11.1.1.204    80
redis-master    name=redis-master                         name=redis-master   11.1.1.175    6379

發(fā)現(xiàn)除了redis-master的服務(wù)之外,還有兩個Kubernetes系統(tǒng)默認的服務(wù)kubernetes-ro和kubernetes。而且我們可以看到每個服務(wù)都有一個服務(wù)IP及相應(yīng)的端口,對于服務(wù)IP,是一個虛擬地址,根據(jù)apiserver的portal_net選項設(shè)置的CIDR表示的IP地址段來選取,在我們的集群中設(shè)置為11.1.1.0/24。為此每新創(chuàng)建一個服務(wù),apiserver都會在這個地址段中隨機選擇一個IP作為該服務(wù)的IP地址,而端口是事先確定的。對redis-master服務(wù),其服務(wù)地址為11.1.1.175,端口為6379,與minion主機映射的端口也是6379。

4.2 創(chuàng)建redis-slave Pod和redis-slave服務(wù)
# kubecfg -h http://172.29.88.206:8080 -c redis-slave-controller.json create replicationControllers
# kubecfg -h http://172.29.88.206:8080 -c redis-slave-service.json create services

注意上面的redis-slave-controller.json有個"replicas": 2"hostPort": 6380,因為我們的集群中只有2個minions,如果為3的話,就會導(dǎo)致有2個Pod會調(diào)度到同一臺minion上,產(chǎn)生端口沖突,有一個Pod會一直處于pending狀態(tài),不能被調(diào)度(可以通過日志看到原因)。

# kubecfg list pods
Name                 Image(s)                     Host             Labels                                       Status
----------           ----------                   ----------       ----------                                   --------
2c2a06...c2971614d   brendanburns/redis-slave     172.29.88.208/   name=redisslave,uses=redis-master            Running
2c2ad5...c2971614d   brendanburns/redis-slave     172.29.88.207/   name=redisslave,uses=redis-master            Running
redis-master         dockerfile/redis             172.29.88.207/   name=redis-master                            Running

# kubecfg list services
Name              Labels                                    Selector            IP                  Port
----------        ----------                                ----------          ----------          --------
kubernetes        component=apiserver,provider=kubernetes                       11.1.1.233          443
kubernetes-ro     component=apiserver,provider=kubernetes                       11.1.1.204          80
redis-master      name=redis-master                         name=redis-master   11.1.1.175          6379
redisslave        name=redisslave                           name=redisslave     11.1.1.131          6379
4.3 創(chuàng)建Frontend Pod和Frontend服務(wù)

前面2步都是guestbook的redis數(shù)據(jù)存儲,現(xiàn)在部署應(yīng)用:(修改frontend-controller.jsonreplicas為2)

# kubecfg -h http://172.29.88.206:8080 -c frontend-controller.json create replicationControllers
# kubecfg -h http://172.29.88.206:8080 -c frontend-service.json create services
# kubecfg -h http://172.29.88.206:8080 list pods
Name                 Image(s)                                 Host              Labels                                       Status
----------           ----------                               ----------        ----------                                   ----------
2c2a06...c2971614d   brendanburns/redis-slave                 172.29.88.208/    name=redisslave,uses=redis-master            Running
2c2ad5...c2971614d   brendanburns/redis-slave                 172.29.88.207/    name=redisslave,uses=redis-master            Running
d87744...c2971614d   kubernetes/example-guestbook-php-redis   172.29.88.207/    name=frontend,uses=redisslave,redis-master   Running
redis-master         dockerfile/redis                         172.29.88.207/    name=redis-master                            Running
1370b9...c2971614d   kubernetes/example-guestbook-php-redis   172.29.88.208/    name=frontend,uses=redisslave,redis-master   Running

# kubecfg -h http://172.29.88.206:8080 list services
Name             Labels                                    Selector            IP            Port
----------       ----------                                ----------          ----------    ------
redis-master     name=redis-master                         name=redis-master   11.1.1.175    6379
redisslave       name=redisslave                           name=redisslave     11.1.1.131    6379
frontend         name=frontend                             name=frontend       11.1.1.124    80
kubernetes       component=apiserver,provider=kubernetes                       11.1.1.233    443
kubernetes-ro    component=apiserver,provider=kubernetes                       11.1.1.204    80

通過查看可知 Frontend Pod 也被調(diào)度到兩臺minion,服務(wù)IP為11.1.1.124,端口是80,映射到外面minions的端口為8000(可以通過`ps -ef|grep docker-proxy`發(fā)現(xiàn))。

### 4.4 其他操作(更新、刪除、查看) ##
**刪除**
除此之外,你可以刪除Pod、Service,如刪除minion1上的redis-slave Pod:

    kubecfg -h http://172.29.88.206:8080 delete pods/2c2ad505-96fd-11e4-9c0b-000c2971614d
    Status
    ----------
    Success

格式為`services/服務(wù)Name`、`pods/pods名字`,不必關(guān)心從哪個minion上刪除了。需要提醒的是,這里pods的replcas為2,所以即使刪除了這個pods,kubernetes為自動為你重新啟動一個。

**更新**
更新ReplicationController的Replicas數(shù)量:
# kubecfg list replicationControllers Name Image(s) Selector Replicas ---------- ---------- ---------- ---------- frontendController kubernetes/example-guestbook-php-redis name=frontend 2 redisSlaveController brendanburns/redis-slave name=redisslave 2
把frontendController的Replicas更新為1,則這行如下命令,然后再通過上面的命令查看frontendController信息,發(fā)現(xiàn)Replicas已變?yōu)?:

    kubecfg -h http://172.29.88.206:8080 resize frontendController 1

**查看**
Kubernetes內(nèi)置提供了一個簡單的UI來查看pods、services、replicationControllers,但極其簡陋,暫時可以忽略,訪問`http://172.29.88.206:8080/static/#/groups//selector/`:
![kubernetes-simpleui][5]

在瀏覽器訪問api:`http://172.29.88.206:8080/api/v1beta1/replicationControllers` 。
![kubernetes-api][2]

etcd做服務(wù)發(fā)現(xiàn),可以通過api訪問其內(nèi)容,訪問`http://172.29.88.206:4001/v2/keys/registry/services/endpoints/default` ,得到j(luò)son格式數(shù)據(jù)。

### 4.5 演示guestbook ##
通過上面的結(jié)果可知當前提供前端服務(wù)的PHP和提供數(shù)據(jù)存儲的后端服務(wù)Redis master的Pod分別運行在172.29.88.208和172.29.88.207上,即容器運行在不同主機上,還有Redis slave也運行在兩臺不同的主機上,它會從Redis master同步前端寫入Redis master的數(shù)據(jù)。下面我們從兩方面驗證Kubernetes能提供跨機器間容器的通信:

**瀏覽器訪問留言簿**
在瀏覽器打開`http://${IPAddress}:8000`,IPAddress為PHP容器運行的minion的IP地址,其暴漏的端口為8000,這里IP_Address為172.29.88.208。打開瀏覽器會顯示如下信息:
![kubernetes-guestbook1][3]

你可以輸入信息并提交,然后Submit按鈕下方會顯示你輸入的信息:
![kubernetes-guestbook2][4]
由于前端PHP容器和后端Redis master容器分別在兩臺minion上,因此PHP在訪問Redis master服務(wù)時一定得跨機器通信,可見Kubernetes的實現(xiàn)方式避免了用link只能在同一主機上實現(xiàn)容器間通信的缺陷。

**從redis后端驗證**
我們從后端數(shù)據(jù)層驗證不同機器容器間的通信。根據(jù)上面的輸出結(jié)果發(fā)現(xiàn)Redis slave和Redis master分別調(diào)度到兩臺不同的minion上,在172.29.88.207主機上執(zhí)行`docker exec -ti e5941db7e424 /bin/sh`,e5941db7e424 master的容器ID(`docker ps`),進入容器后通過redis-cli命令查看從瀏覽器輸入的信息如下:
# docker exec -ti e5941db7e424 /bin/sh # redis-cli 127.0.0.1:6379> keys * 1) "messages" 127.0.0.1:6379> get messages ",Hi, Sean,Kubernetes,,llll,abc,xefxbfxbdxefxbfxbdxefxbfxbdxd4xb0xefxbfxbd,sync info,"

類似可以在172.29.88.208的redis-slave上看到同樣的內(nèi)容。由此可見Redis master和Redis slave之間數(shù)據(jù)同步正常,OVS GRE隧道技術(shù)使得跨機器間容器正常通信。

4.6 排錯提示

所有的kubelet必須起來,否則報錯F0319 16:56:08.058335 9960 kubecfg.go:438] Got request error: The requested resource does not exist.

必須使用-b啟動docker,否則無法訪問8000端口,redis-slave也沒同步

注意pods一直處于Pending或Failed狀態(tài)時去apiserver或其他組件日志里查看錯誤,是否是由于端口綁定沖突導(dǎo)致。


參考

CentOS 7實戰(zhàn)Kubernetes部署

kubernetes-examples-guestbook

getting_started_guides-ubuntu_single_node

基于kubernetes構(gòu)建Docker集群管理詳解


原文鏈接地址:http://seanlook.com/2015/02/07/docker-kubernetes-deploy2/


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