Демистифицируем Kubernetes: полное руководство по K8s

Kubernetes, обычно называемый K8s (произносится как «Kates»), представляет собой платформу оркестрации контейнеров с открытым исходным кодом, которая автоматизирует развертывание, масштабирование и управление контейнерными приложениями. Первоначально разработанный Google, он приобрел широкую популярность и в настоящее время поддерживается Cloud Native Computing Foundation (CNCF). В этой статье мы рассмотрим фундаментальные концепции Kubernetes и предоставим несколько примеров кода, демонстрирующих различные методы использования K8s.

Содержание:

  1. Что такое Kubernetes?
  2. Ключевые понятия Kubernetes
  3. Методы и примеры кода:
    a) Развертывание кластера Kubernetes
    b) Создание модулей Pod и управление ими
    c) Масштабирование приложений
    d) Управление развертываниями и периодическими обновлениями
    e) Обнаружение сервисов и балансировка нагрузки
    f) Настройка секретов и управление ими
    g) Мониторинг и ведение журнала
    h) Автоматическое масштабирование приложений
    i) Развертывание приложений с отслеживанием состояния
  4. Заключение

Что такое Kubernetes?
Kubernetes — это платформа оркестрации контейнеров, упрощающая управление контейнерными приложениями. Он обеспечивает надежную платформу для автоматизации развертывания, масштабирования и управления приложениями в кластерах хостов.

Ключевые понятия Kubernetes.
Чтобы лучше понять Kubernetes, важно усвоить следующие ключевые понятия:

  • Узлы: это отдельные машины (физические или виртуальные), образующие кластер Kubernetes.
  • Поды. Поды — это самая маленькая и основная единица в Kubernetes, представляющая один экземпляр запущенного процесса.
  • Развертывания. Развертывания объявляют желаемое состояние набора модулей и управляют их жизненным циклом.
  • Сервисы. Сервисы обеспечивают стабильную конечную сетевую точку для доступа к группе модулей.
  • Ingress: Ingress обеспечивает внешний доступ к службам внутри кластера.
  • ConfigMaps и Secrets: они используются для управления данными конфигурации и конфиденциальной информацией соответственно.
  • StatefulSets: StatefulSets используются для управления приложениями с отслеживанием состояния, которым требуются стабильные сетевые идентификаторы и постоянное хранилище.

Методы и примеры кода:
a) Развертывание кластера Kubernetes:
Для развертывания кластера Kubernetes вы можете использовать различные инструменты, такие как kubeadm, kops или управляемые сервисы Kubernetes, такие как Google Kubernetes Engine (GKE) или Amazon Elastic Kubernetes Service (EKS). Вот пример использования kubeadm:

// Code example for deploying a Kubernetes cluster with kubeadm
$ kubeadm init

b) Создание модулей и управление ими.
Поды — это фундаментальные строительные блоки в Kubernetes. Вот пример создания модуля с использованием манифеста YAML:

// Code example for creating a pod
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: my-pod
spec:
  containers:
  - name: my-container
    image: nginx

c) Масштабирование приложений.
Kubernetes позволяет масштабировать приложения горизонтально, регулируя количество реплик модулей. Вот пример масштабирования развертывания:

// Code example for scaling a deployment
$ kubectl scale deployment my-deployment --replicas=3

d) Управление развертываниями и непрерывными обновлениями.
Развертывания управляют развертыванием и обновлениями приложений. Вот пример создания развертывания и выполнения последовательного обновления:

// Code example for creating a deployment and performing a rolling update
$ kubectl create deployment my-deployment --image=nginx:1.16
$ kubectl set image deployment/my-deployment my-container=nginx:1.17

e) Обнаружение сервисов и балансировка нагрузки.
Сервисы обеспечивают стабильную конечную точку сети для доступа к группе модулей. Вот пример создания сервиса:

// Code example for creating a service
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-service
spec:
  selector:
    app: my-app
  ports:
  - protocol: TCP
    port: 80
    targetPort: 8080

f) Настройка и управление секретами:
Секреты используются для хранения и управления конфиденциальной информацией, такой как пароли или ключи API. Вот пример создания секрета:

// Code example for creating a secret
$ kubectl create secret generic my-secret --from-literal=username=admin --from-literal=password=secret

g) Мониторинг и ведение журналов.
Kubernetes предоставляет различные инструменты и интеграции для мониторинга и ведения журналов. Популярные варианты включают Prometheus и Grafana. Вот пример развертывания Prometheus:

// Code example for deploying Prometheus
$ kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/ingress-nginx/main/deploy/static/provider/cloud/deploy.yaml

h) Приложения с автомасштабированием.
Kubernetes поддерживает автомасштабирование на основе использования ЦП или пользовательских показателей. Вот пример включения автоматического масштабирования горизонтального модуля для развертывания:

// Code example for enabling horizontal pod autoscaling
$ kubectl autoscale deployment my-deployment --cpu-percent=70--min=1 --max=10

i) Развертывание приложений с отслеживанием состояния.
Наборы StatefulSet используются для управления приложениями с отслеживанием состояния, которым требуются стабильные сетевые идентификаторы и постоянное хранилище. Вот пример создания StatefulSet:

// Code example for creating a StatefulSet
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: my-statefulset
spec:
  serviceName: my-service
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: my-app
  template:
    metadata:
      labels:
        app: my-app
    spec:
      containers:
      - name: my-container
        image: nginx

Kubernetes (K8s) — это мощная платформа оркестрации контейнеров, упрощающая управление контейнерными приложениями. В этой статье мы рассмотрели различные методы использования Kubernetes, включая развертывание кластера, создание модулей и управление ими, масштабирование приложений, управление развертываниями и периодическими обновлениями, обнаружение сервисов и балансировку нагрузки, настройку секретов и управление ими, мониторинг и ведение журналов, автоматическое масштабирование приложений и развертывание приложений с отслеживанием состояния. Используя эти методы и примеры кода, разработчики могут использовать весь потенциал Kubernetes для развертывания отказоустойчивых и масштабируемых приложений и управления ими.