2022 iThome 鐵人賽

DAY 6

DevOps

從異世界歸來發現只剩自己不會 Kubernetes系列第 6 篇

從異世界歸來的第六天 - Kubernetes 三兄弟 - 實戰做一個 Pod (一)

14th鐵人賽 pod kubernetes 從異世界歸來 k8s

mikehsu0618

2022-09-06 12:16:15

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概述

在實作練習 Kubernetes 時，在實現那些進階的操作像是負載均衡、滾動更新、安全與監控… 等概念，我們都會不斷不斷的圍繞在 Kubernetes 三兄弟 - Pod, Service, Deployment 身邊不斷的為其設定，來實現以上操作，所以接下來我們將會對這三兄弟 (一鄉情願的自稱？) 來點初步的了解。

首先要來介紹的是 Pod ，在我們前幾天的 Kubernetes 組件 介紹文章中也有提到，Pod 是 Node(節點) 中最小的單位，等於我們所使用的容器們都會被放置 Pod 裡管理。通常一個 Pod 裡只會有一個容器( 也可以有一個以上的容器)，接下來我們將會實作一個簡單的容器來練習。

建立容器 (Container)

基本上只要是 Container-based 的服務，都可以拿來讓 Kubernetes Pod 佈署，而不僅限於 Docker Container，只是因為現代容器趨勢依舊是被 Docker 掌握著加上其方便性以及穩定性，所以我們將會使用 Docker 處理各種容器建構。

Golang 簡單程式碼

來寫一個簡單的 Golang API Server（如果沒有 Golang 的同學可以直接往下到建立 Pod 環節）：

package main

import (
	"github.com/gin-gonic/gin"
	"net/http"
)

func main() {
	router := gin.Default()
	router.GET("/", func(c *gin.Context) {
		c.JSON(http.StatusOK, gin.H{"data": "Hello foo"})
	})
	router.Run()
}

輸入 go run main.go 運行起這個服務後，為一個點開 localhost:8080 即可出現 Hello foo 字樣的簡易 API Server。

Dockerfile 設定檔

FROM golang:1.18-rc-alpine as builder

WORKDIR /

COPY . .

RUN go mod tidy

RUN go build -o main

// 多階段建構
FROM alpine:3.15.0-rc.4

WORKDIR /

COPY --from=builder /main .

EXPOSE 8080

ENTRYPOINT ["./main"]

以上就是我們簡單產生出一個 docker image 的設定檔，接下來我們就可以用他來建構一個 Container image。

docker build -t foo .

來 run 一下看看

docker run --rm -p 8080:8080 -it -d foo

成功出現 Hello foo ~

將 Image Push 到 Container Registry

當我們把 Image 推送到遠端的 Image 存取服務的倉庫時，我們就可以使用 Image 與 tag 拉下我們想使用的指定 Image，這也是容器化的其中一個便利性，當然 Kubernetes 也是採用一樣的方式來取得要運作的容器服務。

推上 Docker Hub

docker build -t mikehsu0618/foo . 

docker push mikehsu0618/foo

這裡簡單的將 docker image 推到我個人的 docker hub 庫中，docker 相關操作就不稍贅述，如需練習可以直接拉取這裡已經建理好的 Image 即可。

建立 Pod 設定檔

接下來我們將要試著把這個服務用 Kubernetes 部署起來！
首先我們需要本地建立設定檔，讓我們接下來的指令去運行到指定檔案。

// pod.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
 name: foo
 labels:
   app: foo
spec:
 containers:
   - name: foo
     image: mikehsu0618/foo
     ports:
       - containerPort: 8080

apiVersion : 代表目前該元件在 Kubernetes 中的版本號。
metadata.name : 表示這個 Pod 的名稱
metadata.labels : Lables 標籤 是附加到 Kubernetes 對象 ( 例如 Pods, Service, Deployment) 上的 Key-Value 組合。旨在用於把對用戶有意義且相關的對象分組，但不直接對核心系統有直接關聯，如此一來，我們即可使用 選擇器(Selector) 選取指定 Lables 運作。
spec : 在 spec 我們可以看到在 Docker 很熟悉的 Image 設定配置，此處可以用來設定一個或多個 Container。
containers.name : 設定 Container 名稱。
containers.image : Image 的路徑，此處為 Docker Hub 的拉取路徑。
containers.ports : containerPort 代表的是這個 Container 只能開放哪些 port 來允許外部資源的存取。所以這邊根據我們的應用程式以及 dockerfile 設定的 8080 port 來指定 8080 端口。

在 Kubernetes 中建立 Pod

通常在 Kubernetes 基本上所有指令的建立都可以使用兩種指令：

// 使用 -f 參數去指定設定檔路徑並且建立 pod
kubectl apply -f pod.yaml
// or
kubectl create -f pod.yaml

以上兩個指令都可以用來建立資源，差別在於 create 只能用來創建還未存在的資源，而 apply 可以資源在已經存在的情況下，查看設定是否有異動並且更新。

接著查看 Pods 列表：

kubectl get pods

並且可以查看 Pod 更詳細的資訊:

kubectl describe pod foo

=========================
foo:
    Container ID:   docker://fc02b6801a4b6c62cb0aed77f4480bb41f297476c034a0d75fa079ea7e883cb4
    Image:          mikehsu0618/foo
    Image ID:       docker-pullable://mikehsu0618/foo@sha256:41cd860bd4c9ce86271bb5c864599bb2ca32b3c3a377afb12d2142fa12a87b1d
    Port:           8080/TCP
    Host Port:      0/TCP
    State:          Running
      Started:      Tue, 21 Jun 2022 17:13:30 +0800
    Ready:          True
    Restart Count:  0
    Environment:    <none>
    Mounts:
      /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount from kube-api-access-v84zl (ro)
Conditions:
  Type              Status
  Initialized       True 
  Ready             True 
  ContainersReady   True 
  PodScheduled      True 
Volumes:
  kube-api-access-v84zl:
    Type:                    Projected (a volume that contains injected data from multiple sources)
    TokenExpirationSeconds:  3607
    ConfigMapName:           kube-root-ca.crt
    ConfigMapOptional:       <nil>
    DownwardAPI:             true
QoS Class:                   BestEffort
Node-Selectors:              <none>
Tolerations:                 node.kubernetes.io/not-ready:NoExecute op=Exists for 300s
                             node.kubernetes.io/unreachable:NoExecute op=Exists for 300s
Events:
  Type    Reason     Age    From               Message
  ----    ------     ----   ----               -------
  Normal  Scheduled  2m37s  default-scheduler  Successfully assigned default/foo to docker-desktop
  Normal  Pulling    2m37s  kubelet            Pulling image "mikehsu0618/foo"
  Normal  Pulled     2m33s  kubelet            Successfully pulled image "mikehsu0618/foo" in 3.777043918s
  Normal  Created    2m33s  kubelet            Created container foo
  Normal  Started    2m32s  kubelet            Started container foo

使用 kubectl port-forward 與 Local 端接軌

來看一下 kubectl port-forward 指令：

kubectl port-forward TYPE/NAME [options] [LOCAL_PORT:]REMOTE_PORT

port-forward 可以使我們本地的端口轉發到指定的 Kubernetes 集群端口中，這麼一來我們就可以用本地的 localhost 去映射到我們建立起來的 Kubernetes 服務中了。

於是我們讓啟動的 Pod 的 8080端口 轉發到本地的 8080端口：

kubectl port-forward pod/foo 8080:8080

// 執行後
=======================================
Forwarding from 127.0.0.1:8080 -> 808080
Forwarding from [::1]:8080 -> 8080

沒意外的話我們使用 curl 去存取 localhost:8080 可以得到一樣的回覆

結論

如此一來我們已經使用了 Kubernetes 運行了第一個容器了囉，到後面隨著使用情境的複雜化，要處理的問題也會越來越難，但所有的操作不外乎完全圍繞在 Pods 身上，可以說是非常核心的觀念，在初期也是會不斷的與之接觸。不難發現，我們用 Kubernetes 模擬了日常 Docker 流的一個 Container 使用方式，相信平常就有在用 Docker 的人會感到非常親切，可以說 Docker 是容器化技術的入門磚也不過分。

狂賀₍₍ ◝(　ﾟ∀ ﾟ )◟ ⁾⁾♪

千呼萬喚始出來！鐵人賽系列「從異世界歸來發現只剩自己不會 Kubernetes」同名改編作品出版了！
感謝所有交流指教的各路英雄，也感謝願意點閱文章的各位，如果能幫助到任何人都將會是我的榮幸。

本書內容改編自第 14 屆 iThome 鐵人賽 DevOps 組的優選系列文章《從異世界歸來發現只剩自己不會 Kubernetes》。此書是一本綜合性的指南，針對想要探索認識 Kubernetes 的技術人員而生。無論是初涉此領域的新手，還是已有深厚經驗的資深工程師，本書都能提供你所需的知識和技能。

「這本書不僅提供了豐富的範例程式碼和操作指南，讓身為工程師的我們能實際操作來加深認知；更重要的是，它教會我如何從後端工程師的角度去思考和應用 Kubernetes。從容器的生命週期、資源管理到部署管理，每一章都與我們的日常開發工作息息相關。」
──── 雷N │ 後端工程師 / iThome 鐵人賽戰友

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