Kubernetes Przewodnik dla początkujących: Jak efektywnie zarządzać aplikacjami kontenerowymi

Kubernetes stał się obecnie najpopularniejszą platformą do orkiestracji kontenerów, oferując rozwiązanie do automatyzacji wdrażania, skalowania i zarządzania aplikacjami kontenerowymi. Artykuł ten dostarczy praktycznego przewodnika dla początkujących i średniozaawansowanych programistów, pomagając szybko opanować kluczowe koncepcje i praktyczne działania związane z Kubernetes.

Czym jest Kubernetes?

Kubernetes (często skracany do K8s) to otwarta platforma do automatyzacji wdrażania, skalowania i zarządzania aplikacjami kontenerowymi. Została opracowana przez Google i przekazana Fundacji Cloud Native Computing (CNCF). Głównym celem Kubernetes jest uproszczenie zarządzania cyklem życia aplikacji oraz zapewnienie wysokiej dostępności systemu i automatyzacji zarządzania.

Kluczowe komponenty Kubernetes

1. Pod

Pod to najmniejsza jednostka wdrożeniowa w Kubernetes, która może zawierać jeden lub więcej kontenerów. Każdy Pod dzieli sieć i pamięć, co jest odpowiednie do uruchamiania ściśle powiązanych usług.

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

2. Deployment

Deployment służy do zarządzania cyklem życia Pod, zapewniając, że określona liczba Pod jest w stanie uruchomionym, a także umożliwia kontrolę wersji i aktualizacje.

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

Service zapewnia stabilny punkt dostępu, umożliwiając innym Podom lub zewnętrznym użytkownikom dostęp do uruchomionych Podów.

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

Zalety Kubernetes

• Automatyczne zarządzanie: Kubernetes może automatycznie wdrażać, skalować i zarządzać aplikacjami kontenerowymi, zmniejszając ręczne operacje i obniżając prawdopodobieństwo błędów.
• Wysoka dostępność: Dzięki ReplicaSets, Kubernetes zapewnia, że wystarczająca liczba instancji Pod jest uruchomiona, a gdy któraś z instancji zawiedzie, system automatycznie ją restartuje lub zastępuje.
• Równoważenie obciążenia: Kubernetes ma wbudowaną funkcję równoważenia obciążenia, która może przydzielać ruch do usług, zapewniając efektywne wykorzystanie zasobów.

Jak szybko zacząć z Kubernetes

1. Przygotowanie środowiska

Najpierw musisz zbudować środowisko Kubernetes. Można to zrobić na różne sposoby, na przykład używając Minikube do testów lokalnych lub budując klaster na dostawcy usług chmurowych (takich jak Google Kubernetes Engine, AWS EKS, Azure AKS).

Instalacja Kubernetes za pomocą Minikube

• Zainstaluj Minikube i kubectl

# Instalacja Minikube (szczegółowe metody instalacji znajdziesz w oficjalnej dokumentacji Minikube)
brew install minikube

# Instalacja kubectl
brew install kubectl

• Uruchom Minikube

minikube start

2. Wdrożenie pierwszej aplikacji

Na przykładzie Nginx, możemy wdrożyć Nginx, definiując Deployment i Service.

# Utwórz plik 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

# Zastosuj deployment
kubectl apply -f deployment.yaml

# Utwórz plik 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

# Zastosuj service
kubectl apply -f service.yaml

3. Dostęp do aplikacji

Za każdym razem, gdy tworzysz Service typu NodePort, Kubernetes przypisuje mu port. Możesz uzyskać adres dostępu za pomocą następującego polecenia:

minikube service nginx-service --url

Użyj przeglądarki, aby uzyskać dostęp do wydrukowanego adresu URL, aby zobaczyć stronę powitalną Nginx.

Częste błędy i debugowanie

Podczas korzystania z Kubernetes możesz napotkać kilka powszechnych problemów, takich jak stan Podu CrashLoopBackOff. To nie jest błąd, lecz mechanizm zabezpieczający; Kubernetes nie będzie nieskończoność restartować Podu po jego awarii, ale zwiększy opóźnienie między każdym restartem, aby uniknąć chaosu w systemie.

Możesz użyć następującego polecenia, aby zobaczyć logi Podu, co pomoże w debugowaniu:

kubectl logs 

Wnioski

Kubernetes to potężne narzędzie do zarządzania kontenerami. Opanowując jego kluczowe koncepcje i powszechnie używane polecenia, będziesz mógł efektywniej zarządzać i wdrażać aplikacje chmurowe. Wraz z popularyzacją chmur obliczeniowych i technologii kontenerowych, nauka Kubernetes otworzy nowe możliwości w Twoim rozwoju zawodowym. Mamy nadzieję, że ten przewodnik pomoże Ci w nauce Kubernetes.