今天是第十一天我們可以寫一個k8s 學校ESG資料庫管理系統，以下是程式碼

這個系統的主要功能可以包括：

1. 資料庫管理（如：MySQL、PostgreSQL等）。
2. API 後端服務，用於數據的操作（增刪改查）。
3. 前端展示數據，提供學校、老師或學生對ESG數據的瀏覽、查詢功能。
4. 使用K8s管理後端和前端的容器化應用。

以下是簡單的架構和Kubernetes設置方案：

1. 系統架構

後端：

• 使用 Node.js 或 Python (Flask/Django) 開發API服務，提供ESG數據的增刪改查。
• 使用 PostgreSQL 或 MySQL 作為ESG數據庫。

前端：

• 使用 React.js 或 Vue.js 開發前端應用，通過API展示數據。

Kubernetes 元件：

• Deployment 用於管理後端和前端應用的Pod。
• Service 用於公開API與前端的訪問。
• PersistentVolume 和 PersistentVolumeClaim 用於存儲資料庫數據。
• Ingress 用於公開外部HTTP/HTTPS流量。

2. Kubernetes 配置範例

1. 後端部署（假設使用Node.js）

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: esg-backend
  labels:
    app: esg-backend
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: esg-backend
  template:
    metadata:
      labels:
        app: esg-backend
    spec:
      containers:
      - name: esg-backend
        image: your-dockerhub-account/esg-backend:latest
        ports:
        - containerPort: 3000
        env:
        - name: DATABASE_URL
          valueFrom:
            secretKeyRef:
              name: esg-db-secret
              key: database-url

2. 前端部署（假設使用React）

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: esg-frontend
  labels:
    app: esg-frontend
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: esg-frontend
  template:
    metadata:
      labels:
        app: esg-frontend
    spec:
      containers:
      - name: esg-frontend
        image: your-dockerhub-account/esg-frontend:latest
        ports:
        - containerPort: 80

3. 資料庫部署（PostgreSQL範例）

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: postgres-pvc
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 5Gi

---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: esg-postgres
  labels:
    app: esg-postgres
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: esg-postgres
  template:
    metadata:
      labels:
        app: esg-postgres
    spec:
      containers:
      - name: postgres
        image: postgres:13
        ports:
        - containerPort: 5432
        env:
        - name: POSTGRES_DB
          value: "esgdb"
        - name: POSTGRES_USER
          value: "user"
        - name: POSTGRES_PASSWORD
          valueFrom:
            secretKeyRef:
              name: esg-db-secret
              key: postgres-password
        volumeMounts:
        - mountPath: /var/lib/postgresql/data
          name: postgres-storage
      volumes:
      - name: postgres-storage
        persistentVolumeClaim:
          claimName: postgres-pvc

4. Ingress（配置域名及HTTP訪問）

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: esg-ingress
  annotations:
    nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target: /
spec:
  rules:
  - host: esg-school-system.example.com
    http:
      paths:
      - path: /
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: esg-frontend
            port:
              number: 80
      - path: /api
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: esg-backend
            port:
              number: 3000

3. 說明

• Deployment: 部署後端和前端應用，確保高可用性和擴展性。
• PersistentVolumeClaim (PVC): 用來持久化存儲資料庫數據。
• Service: 對外暴露後端和前端應用，讓它們可以被外部訪問。
• Ingress: 配置域名並將流量路由到相應的服務。

1. 後端部署 (esg-backend)

這部分負責將後端應用（例如使用Node.js）部署到Kubernetes集群中。

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: esg-backend
  labels:
    app: esg-backend
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: esg-backend
  template:
    metadata:
      labels:
        app: esg-backend
    spec:
      containers:
      - name: esg-backend
        image: your-dockerhub-account/esg-backend:latest
        ports:
        - containerPort: 3000
        env:
        - name: DATABASE_URL
          valueFrom:
            secretKeyRef:
              name: esg-db-secret
              key: database-url

• apiVersion: 表示資源的API版本，這裡是 apps/v1，適用於 Deployment。
• kind: 定義資源的類型，這裡是 Deployment，用於部署和管理無狀態的應用程式。
• metadata: 包含資源的名稱 (esg-backend) 和標籤 (labels)，標籤用來分類和識別不同的資源。
• spec: 定義了 Deployment 的規格：
  • replicas: 定義部署多少個副本，這裡有2個後端應用副本，確保高可用性。
  • selector: 定義選擇器，用來匹配 Pod 標籤，這裡指定 app: esg-backend。
  • template: 用來描述 Pod 模板的內容：
    • containers: 定義容器的細節：
      • name: 容器名稱，這裡為 esg-backend。
      • image: 指定要使用的容器映像，這裡是 your-dockerhub-account/esg-backend:latest，這需要您在Docker Hub上已有此映像。
      • ports: 容器內開放的端口，這裡是 3000，對應後端服務的應用端口。
      • env: 定義環境變數，這裡將使用 DATABASE_URL 來指定資料庫連接字串，並從Kubernetes的 Secret 資源中提取此值。

2. 前端部署 (esg-frontend)

這部分用來部署前端應用，假設使用React或Vue.js。

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: esg-frontend
  labels:
    app: esg-frontend
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: esg-frontend
  template:
    metadata:
      labels:
        app: esg-frontend
    spec:
      containers:
      - name: esg-frontend
        image: your-dockerhub-account/esg-frontend:latest
        ports:
        - containerPort: 80

• apiVersion, kind, metadata, spec: 這些部分和 esg-backend 部署的結構類似。
• replicas: 部署兩個副本以確保前端的高可用性。
• containerPort: 前端應用開放端口為80，這是典型的Web應用服務端口。

3. 資料庫部署（PostgreSQL）

這部分部署一個 PostgreSQL 資料庫來存儲學校的ESG數據。使用PersistentVolumeClaim來持久化存儲，保證資料庫數據在Pod重啟後依然存在。

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: postgres-pvc
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 5Gi

PersistentVolumeClaim (PVC)

• PersistentVolumeClaim (PVC): 用來請求和管理持久性存儲。
• accessModes: 定義PVC的存取模式，ReadWriteOnce 表示這個卷可以被單個節點以讀寫模式掛載。
• resources: 指定所需的存儲空間，這裡請求了 5GiB。

接著是 PostgreSQL 的部署：

---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: esg-postgres
  labels:
    app: esg-postgres
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: esg-postgres
  template:
    metadata:
      labels:
        app: esg-postgres
    spec:
      containers:
      - name: postgres
        image: postgres:13
        ports:
        - containerPort: 5432
        env:
        - name: POSTGRES_DB
          value: "esgdb"
        - name: POSTGRES_USER
          value: "user"
        - name: POSTGRES_PASSWORD
          valueFrom:
            secretKeyRef:
              name: esg-db-secret
              key: postgres-password
        volumeMounts:
        - mountPath: /var/lib/postgresql/data
          name: postgres-storage
      volumes:
      - name: postgres-storage
        persistentVolumeClaim:
          claimName: postgres-pvc

• image: 使用 postgres:13 映像來部署 PostgreSQL 13 資料庫。
• ports: 容器開放的端口為 5432，這是PostgreSQL預設的服務端口。
• env: 配置環境變數來初始化資料庫：
  • POSTGRES_DB: 指定資料庫名稱為 esgdb。
  • POSTGRES_USER: 資料庫用戶名。
  • POSTGRES_PASSWORD: 資料庫密碼，通過 Secret 資源獲取，增加了安全性。
• volumeMounts: 將PVC掛載到 /var/lib/postgresql/data 以持久化存儲資料庫數據。

4. Ingress 設置

Ingress負責路由外部的HTTP/HTTPS流量到內部的前端和後端服務。

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: esg-ingress
  annotations:
    nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target: /
spec:
  rules:
  - host: esg-school-system.example.com
    http:
      paths:
      - path: /
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: esg-frontend
            port:
              number: 80
      - path: /api
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: esg-backend
            port:
              number: 3000

• Ingress: Kubernetes中的Ingress資源負責將外部請求根據路徑或域名轉發到內部服務。
• annotations: Nginx的Ingress控制器用來重寫URL的目標。
• rules: 定義了HTTP請求的路由規則：
  • host: 指定域名 esg-school-system.example.com。
  • paths:
    • / 路徑被路由到 esg-frontend 服務，前端應用。
    • /api 路徑被路由到 esg-backend 服務，後端API。

這是一個基於Kubernetes的學校ESG資料庫管理系統，通過多個部署檔案來設定前端、後端和資料庫服務。系統包含前端應用（如React或Vue）、後端應用（如Node.js），以及PostgreSQL資料庫，並且使用PersistentVolumeClaim來確保資料持久性。Ingress負責將外部的HTTP/HTTPS請求路由到對應的前後端服務。整個系統利用Kubernetes的部署特性實現可擴展性和高可用性這兩個特性。