Guida introduttiva a Kubernetes: come gestire in modo efficiente le applicazioni containerizzate

Kubernetes è diventato la piattaforma di orchestrazione dei container più popolare al momento, offrendo una soluzione per il deployment, la scalabilità e la gestione automatizzata delle applicazioni containerizzate. Questo articolo fornirà una guida pratica per principianti e sviluppatori intermedi, aiutandoti a padroneggiare rapidamente i concetti chiave e le operazioni pratiche di Kubernetes.

Cos'è Kubernetes?

Kubernetes (spesso abbreviato in K8s) è una piattaforma open source per l'automazione del deployment, della scalabilità e della gestione delle applicazioni containerizzate. È stato sviluppato da Google e donato alla Cloud Native Computing Foundation (CNCF). L'obiettivo principale di Kubernetes è semplificare la gestione del ciclo di vita delle applicazioni e garantire l'alta disponibilità e la gestione automatizzata del sistema.

Componenti chiave di Kubernetes

1. Pod

Il Pod è l'unità di deployment più piccola in Kubernetes, che può contenere uno o più container. Ogni Pod condivide rete e storage, ed è adatto per eseguire servizi strettamente correlati.

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: my-app-pod
spec:
  containers:
  - name: my-app-container
    image: nginx

2. Deployment

Il Deployment gestisce il ciclo di vita dei Pod, garantendo che un numero specificato di Pod sia in esecuzione e permettendo il controllo delle versioni e gli aggiornamenti.

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: my-app-deployment
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: my-app
  template:
    metadata:
      labels:
        app: my-app
    spec:
      containers:
      - name: my-app-container
        image: nginx

3. Service

Il Service fornisce un accesso stabile, consentendo ad altri Pod o utenti esterni di accedere ai Pod in esecuzione.

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-app-service
spec:
  type: LoadBalancer
  selector:
    app: my-app
  ports:
    - port: 80
      targetPort: 80

Vantaggi di Kubernetes

• Gestione automatizzata: Kubernetes può automatizzare il deployment, la scalabilità e la gestione delle applicazioni containerizzate, riducendo le operazioni manuali e abbassando la probabilità di errori.
• Alta disponibilità: Attraverso i ReplicaSets, Kubernetes garantisce che ci siano sufficienti istanze di Pod in esecuzione; se un'istanza fallisce, il sistema la riavvia o la sostituisce automaticamente.
• Bilanciamento del carico: Kubernetes ha funzionalità di bilanciamento del carico integrate, che possono distribuire il traffico ai servizi, garantendo un utilizzo efficiente delle risorse.

Come iniziare rapidamente con Kubernetes

1. Preparazione dell'ambiente

Per prima cosa, è necessario impostare l'ambiente Kubernetes. Questo può essere fatto in vari modi, ad esempio utilizzando Minikube per test locali, oppure creando un cluster su fornitori di servizi cloud (come Google Kubernetes Engine, AWS EKS, Azure AKS).

Installazione di Kubernetes con Minikube

• Installare Minikube e kubectl

# Installare Minikube (per dettagli sull'installazione, consultare la documentazione ufficiale di Minikube)
brew install minikube

# Installare kubectl
brew install kubectl

• Avviare Minikube

minikube start

2. Deployare la prima applicazione

Prendendo Nginx come esempio, possiamo deployare Nginx definendo un Deployment e un Service.

# Creare il file deployment.yaml
cat  deployment.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx
        ports:
        - containerPort: 80
EOF

# Applicare il deployment
kubectl apply -f deployment.yaml

# Creare il file service.yaml
cat  service.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-service
spec:
  selector:
    app: nginx
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 80
  type: NodePort
EOF

# Applicare il service
kubectl apply -f service.yaml

3. Accedere all'applicazione

Ogni volta che crei un Service di tipo NodePort, Kubernetes assegnerà una porta ad esso. Puoi ottenere l'indirizzo di accesso con il seguente comando:

minikube service nginx-service --url

Utilizza un browser per accedere all'URL stampato, e vedrai la pagina di benvenuto di Nginx.

Errori comuni e debug

Durante l'uso di Kubernetes, potresti incontrare alcuni problemi comuni, come lo stato del Pod che è CrashLoopBackOff. Questo non è un errore, ma un meccanismo di sicurezza; Kubernetes non riavvia all'infinito un Pod che è andato in crash, ma aumenta il ritardo tra i riavvii per evitare confusione nel sistema.

Puoi visualizzare i log del Pod con il seguente comando per aiutarti nel debug:

kubectl logs 

Conclusione

Kubernetes è uno strumento potente per la gestione dei container; padroneggiando i suoi concetti chiave e i comandi più comuni, sarai in grado di gestire e deployare applicazioni cloud-native in modo più efficiente. Con la diffusione del cloud computing e delle tecnologie container, imparare Kubernetes aprirà nuove opportunità per la tua carriera. Speriamo che questa guida possa esserti utile e di riferimento nel tuo percorso di apprendimento su Kubernetes.