1. 學習和使用 Kubernetes 命名空間

命名空間提供了一種在單個集群內隔離資源組的方法。

實作步驟：

1. 創建新的命名空間：

   kubectl create namespace development
   kubectl create namespace production
   

2. 在特定命名空間中創建資源：

   創建 dev-pod.yaml：

   apiVersion: v1
   kind: Pod
   metadata:
     name: nginx-pod
     namespace: development
   spec:
     containers:
     - name: nginx
       image: nginx:1.19.0
   

   應用：

   kubectl apply -f dev-pod.yaml
   

3. 列出特定命名空間中的資源：

   kubectl get pods -n development
   

4. 設置默認命名空間：

   kubectl config set-context --current --namespace=development
   

2. 實施資源配額和限制

資源配額和限制可以控制命名空間中資源的使用。

實作步驟：

1. 為命名空間創建資源配額：

   創建 resource-quota.yaml：

   apiVersion: v1
   kind: ResourceQuota
   metadata:
     name: compute-resources
     namespace: development
   spec:
     hard:
       requests.cpu: "1"
       requests.memory: 1Gi
       limits.cpu: "2"
       limits.memory: 2Gi
       pods: "10"
   

   應用：

   kubectl apply -f resource-quota.yaml
   

2. 創建帶有資源限制的 Pod：

   創建 limited-pod.yaml：

   apiVersion: v1
   kind: Pod
   metadata:
     name: limited-pod
     namespace: development
   spec:
     containers:
     - name: app
       image: nginx
       resources:
         requests:
           memory: "64Mi"
           cpu: "250m"
         limits:
           memory: "128Mi"
           cpu: "500m"
   

   應用：

   kubectl apply -f limited-pod.yaml
   

3. 查看資源配額使用情況：

   kubectl describe quota compute-resources -n development
   

3. 探索 Kubernetes 儀表板

Kubernetes 儀表板是一個基於 Web 的 Kubernetes 用戶界面。

實作步驟：

1. 在 Minikube 中啟用儀表板：

   minikube addons enable dashboard
   

2. 啟動儀表板：

   minikube dashboard
   

3. 探索儀表板功能：

   • 查看集群概況
   • 瀏覽不同類型的資源
   • 查看 Pod 日誌
   • 編輯和刪除資源

4. 部署一個完整的多層應用（前端、後端、數據庫）

我們將部署一個簡單的留言板應用，包括前端、後端和數據庫。

實作步驟：

1. 部署 MySQL 數據庫：

   創建 mysql-secret.yaml：

   apiVersion: v1
   kind: Secret
   metadata:
     name: mysql-secret
   type: Opaque
   data:
     mysql-root-password: cm9vdHBhc3N3b3Jk  # base64 encoded 'rootpassword'
   

   創建 mysql-deployment.yaml：

   apiVersion: apps/v1
   kind: Deployment
   metadata:
     name: mysql
   spec:
     selector:
       matchLabels:
         app: mysql
     strategy:
       type: Recreate
     template:
       metadata:
         labels:
           app: mysql
       spec:
         containers:
         - image: mysql:5.7
           name: mysql
           env:
           - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
             valueFrom:
               secretKeyRef:
                 name: mysql-secret
                 key: mysql-root-password
           ports:
           - containerPort: 3306
             name: mysql
   ---
   apiVersion: v1
   kind: Service
   metadata:
     name: mysql
   spec:
     ports:
     - port: 3306
     selector:
       app: mysql
     clusterIP: None
   

   應用：

   kubectl apply -f mysql-secret.yaml
   kubectl apply -f mysql-deployment.yaml
   

2. 部署後端服務：

   創建 backend-deployment.yaml：

   apiVersion: apps/v1
   kind: Deployment
   metadata:
     name: backend
   spec:
     replicas: 2
     selector:
       matchLabels:
         app: backend
     template:
       metadata:
         labels:
           app: backend
       spec:
         containers:
         - name: backend
           image: your-backend-image:latest  # 替換為實際的後端鏡像
           env:
           - name: DB_HOST
             value: mysql
           - name: DB_PASSWORD
             valueFrom:
               secretKeyRef:
                 name: mysql-secret
                 key: mysql-root-password
   ---
   apiVersion: v1
   kind: Service
   metadata:
     name: backend
   spec:
     selector:
       app: backend
     ports:
       - protocol: TCP
         port: 80
         targetPort: 8080
   

   應用：

   kubectl apply -f backend-deployment.yaml
   

3. 部署前端服務：

   創建 frontend-deployment.yaml：

   apiVersion: apps/v1
   kind: Deployment
   metadata:
     name: frontend
   spec:
     replicas: 3
     selector:
       matchLabels:
         app: frontend
     template:
       metadata:
         labels:
           app: frontend
       spec:
         containers:
         - name: frontend
           image: your-frontend-image:latest  # 替換為實際的前端鏡像
           env:
           - name: BACKEND_URL
             value: http://backend
   ---
   apiVersion: v1
   kind: Service
   metadata:
     name: frontend
   spec:
     type: NodePort
     selector:
       app: frontend
     ports:
       - protocol: TCP
         port: 80
         targetPort: 80
   

   應用：

   kubectl apply -f frontend-deployment.yaml
   

4. 創建 Ingress 資源：

   創建 ingress.yaml：

   apiVersion: networking.k8s.io/v1
   kind: Ingress
   metadata:
     name: app-ingress
   spec:
     rules:
     - host: myapp.info
       http:
         paths:
         - path: /api
           pathType: Prefix
           backend:
             service:
               name: backend
               port: 
                 number: 80
         - path: /
           pathType: Prefix
           backend:
             service:
               name: frontend
               port: 
                 number: 80
   

   應用：

   kubectl apply -f ingress.yaml
   

5. 模擬生產環境的問題排查和日誌收集

實作步驟：

1. 模擬問題：

   修改後端部署，引入一個錯誤：

   kubectl set env deployment/backend DB_HOST=wrong-host
   

2. 檢查 Pod 狀態：

   kubectl get pods
   

3. 查看 Pod 日誌：

   kubectl logs <pod-name>
   

4. 使用 describe 命令獲取更多信息：

   kubectl describe pod <pod-name>
   

5. 使用 exec 進入容器進行調試：

   kubectl exec -it <pod-name> -- /bin/bash
   

6. 使用 port-forward 直接訪問服務：

   kubectl port-forward service/backend 8080:80
   

7. 查看節點狀態和資源使用：

   kubectl top nodes
   kubectl top pods
   

8. 收集所有相關日誌：

   kubectl logs -l app=backend --all-containers=true > backend-logs.txt
   

小結

這個實作過程涵蓋了 Kubernetes 的高級主題，包括命名空間管理、資源配額、使用儀表板、部署多層應用以及問題排查和日誌收集。通過這些步驟，你可以體驗到在實際環境中使用 Kubernetes 的各個方面。