Essa seção da documentação contém tutoriais (em inglês). Um tutorial mostra como realizar um objetivo mais complexo que uma simples tarefa. Eles podem ser divididos em diversas seções, cada uma com uma sequência de passos e etapas a serem seguidos.
Antes de iniciar um tutorial, é interessante que vocẽ salve a página de Glossário para futuras referências.
Básicos
Kubernetes básico é um tutorial interativo que auxilia no entendimento do ecossistema Kubernetes, bem como te permite testar algumas funcionalidades básicas do Kubernetes.
Introdução ao Kubernetes (edX) é um curso gratuíto da edX que te guia no entendimento do Kubernetes, seus conceitos, bem como na execução de tarefas mais simples.
Olá, Minikube! é um "Hello World" que te permite testar rapidamente o Kubernetes em sua estação com o uso do Minikube
Se você desejar escrever um tutorial, veja a página
Utilizando templates
para informações sobre o tipo de página e o formato a ser utilizado.
1 - Olá, Minikube!
Este tutorial mostra como executar uma aplicação exemplo no Kubernetes utilizando o Minikube e o Katacoda. O Katacoda disponibiliza um ambiente Kubernetes gratuito e acessível via navegador.
Nota: Você também consegue seguir os passos desse tutorial instalando o Minikube localmente. Para instruções de instalação, acesse: iniciando com minikube.
Objetivos
Instalar uma aplicação exemplo no minikube.
Executar a aplicação.
Visualizar os logs da aplicação.
Antes de você iniciar
Este tutorial disponibiliza uma imagem de contêiner que utiliza o NGINX para retornar todas as requisições.
Criando um cluster do Minikube
Clique no botão abaixo para iniciar o terminal do Katacoda.
Nota: Se você instalou o Minikube localmente, execute: minikube start.
Abra o painel do Kubernetes em um navegador:
minikube dashboard
Apenas no ambiente do Katacoda: Na parte superior do terminal, clique em Preview Port 30000.
Criando um Deployment
Um Pod Kubernetes consiste em um ou mais contêineres agrupados para fins de administração e gerenciamento de rede. O Pod desse tutorial possui apenas um contêiner. Um Deployment Kubernetes verifica a saúde do seu Pod e reinicia o contêiner do Pod caso o mesmo seja finalizado. Deployments são a maneira recomendada de gerenciar a criação e escalonamento dos Pods.
Usando o comando kubectl create para criar um Deployment que gerencia um Pod. O Pod executa um contêiner baseado na imagem docker disponibilizada.
NAME READY UP-TO-DATE AVAILABLE AGE
hello-node 1/1 1 1 1m
Visualizando o Pod:
kubectl get pods
A saída será semelhante a:
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
hello-node-5f76cf6ccf-br9b5 1/1 Running 0 1m
Visualizando os eventos do cluster:
kubectl get events
Visualizando a configuração do kubectl:
kubectl config view
Nota: Para mais informações sobre o comando kubectl, veja o kubectl overview.
Criando um serviço
Por padrão, um Pod só é acessível utilizando o seu endereço IP interno no cluster Kubernetes. Para dispobiblilizar o contêiner hello-node fora da rede virtual do Kubernetes, você deve expor o Pod como um serviço Kubernetes.
O parâmetro --type=LoadBalancer indica que você deseja expor o seu serviço fora do cluster Kubernetes.
A aplicação dentro da imagem k8s.gcr.io/echoserver "escuta" apenas na porta TCP 8080. Se você usou
kubectl expose para expor uma porta diferente, os clientes não conseguirão se conectar a essa outra porta.
Visualizando o serviço que você acabou de criar:
kubectl get services
A saída será semelhante a:
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
hello-node LoadBalancer 10.108.144.78 <pending> 8080:30369/TCP 21s
kubernetes ClusterIP 10.96.0.1 <none> 443/TCP 23m
Em provedores de Cloud que fornecem serviços de balanceamento de carga para o Kubernetes, um IP externo seria provisionado para acessar o serviço. No Minikube, o tipo LoadBalancer torna o serviço acessível por meio do comando minikube service.
Executar o comando a seguir:
minikube service hello-node
(Apenas no ambiente do Katacoda) Clicar no sinal de mais e então clicar em Select port to view on Host 1.
(Apenas no ambiente do Katacoda) Observe o número da porta com 5 dígitos exibido ao lado de 8080 na saída do serviço. Este número de porta é gerado aleatoriamente e pode ser diferente para você. Digite seu número na caixa de texto do número da porta e clique em Display Port. Usando o exemplo anterior, você digitaria 30369.
Isso abre uma janela do navegador, acessa o seu aplicativo e mostra o retorno da requisição.
Habilitando Complementos (addons)
O Minikube inclui um conjunto integrado de complementos que podem ser habilitados, desabilitados e executados no ambiente Kubernetes local.
Este tutorial fornece instruções básicas sobre o sistema de orquestração de cluster do Kubernetes. Cada módulo contém algumas informações básicas sobre os principais recursos e conceitos do Kubernetes e inclui um tutorial online interativo. Esses tutoriais interativos permitem que você mesmo gerencie um cluster simples e seus aplicativos em contêineres.
Usando os tutoriais interativos, você pode aprender a:
Implantar um aplicativo em contêiner em um cluster.
Dimensionar a implantação.
Atualizar o aplicativo em contêiner com uma nova versão do software.
Depurar o aplicativo em contêiner.
Os tutoriais usam Katacoda para executar um terminal virtual em seu navegador da Web, executado em Minikube, uma implantação local em pequena escala do Kubernetes que pode ser executada em qualquer lugar. Não há necessidade de instalar nenhum software ou configurar nada; cada tutorial interativo é executado diretamente no navegador da web.
O que o Kubernetes pode fazer por você?
Com os serviços da Web modernos, os usuários esperam que os aplicativos estejam disponíveis 24 horas por dia, 7 dias por semana, e os desenvolvedores esperam implantar novas versões desses aplicativos várias vezes ao dia. A conteinerização ajuda a empacotar o software para atender a esses objetivos, permitindo que os aplicativos sejam lançados e atualizados de maneira fácil e rápida, sem tempo de inatividade. O Kubernetes ajuda a garantir que esses aplicativos em contêiner sejam executados onde e quando você quiser e os ajuda a encontrar os recursos e ferramentas de que precisam para funcionar. Kubernetes é uma plataforma de código aberto pronta para produção, projetada com a experiência acumulada do Google em orquestração de contêineres, combinada com as melhores idéias da comunidade.
Inicie um cluster Kubernetes usando um terminal online.
Clusters do Kubernetes
O Kubernetes coordena um cluster com alta disponibilidade de computadores conectados para funcionar como uma única unidade.
As abstrações no Kubernetes permitem implantar aplicativos em contêineres em um cluster sem amarrá-los especificamente as máquinas individuais.
Para fazer uso desse novo modelo de implantação, os aplicativos precisam ser empacotados de uma forma que os desacoplem dos hosts individuais: eles precisam ser empacotados em contêineres. Os aplicativos em contêineres são mais flexíveis e disponíveis do que nos modelos de implantação anteriores, nos quais os aplicativos eram instalados diretamente em máquinas específicas como pacotes profundamente integrados ao host.
O Kubernetes automatiza a distribuição e o agendamento de contêineres de aplicativos em um cluster de maneira mais eficiente.
O Kubernetes é uma plataforma de código aberto e está pronto para produção.
Um cluster Kubernetes consiste em dois tipos de recursos:
A Camada de gerenciamento (Control Plane) coordena o cluster
Os Nós (Nodes) são os nós de processamento que executam aplicativos
Resumo:
Cluster do Kubernetes
Minikube
O Kubernetes é uma plataforma de código aberto de nível de produção que orquestra o agendamento e a execução de contêineres de aplicativos dentro e entre clusters de computador.
Diagrama de Cluster
A camada de gerenciamento é responsável por gerenciar o cluster. A camada de gerenciamento coordena todas as atividades em seu cluster, como programação de aplicativos, manutenção do estado desejado dos aplicativos, escalonamento de aplicativos e lançamento de novas atualizações.
Um nó é uma VM ou um computador físico que atua como um nó de processamento em um cluster Kubernetes. Cada nó tem um Kubelet, que é um agente para gerenciar o nó e se comunicar com a camada de gerenciamento do Kubernetes. O nó também deve ter ferramentas para lidar com operações de contêiner, como containerd ou Docker. Um cluster Kubernetes que lida com o tráfego de produção deve ter no mínimo três nós.
As camadas de gerenciamento gerenciam o cluster e os nós que são usados para hospedar os aplicativos em execução.
Ao implantar aplicativos no Kubernetes, você diz à camada de gerenciamento para iniciar os contêineres de aplicativos. A camada de gerenciamento agenda os contêineres para serem executados nos nós do cluster. Os nós se comunicam com o camada de gerenciamento usando a API do Kubernetes, que a camada de gerenciamento expõe. Os usuários finais também podem usar a API do Kubernetes diretamente para interagir com o cluster.
Um cluster Kubernetes pode ser implantado em máquinas físicas ou virtuais. Para começar o desenvolvimento do Kubernetes, você pode usar o Minikube. O Minikube é uma implementação leve do Kubernetes que cria uma VM em sua máquina local e implanta um cluster simples contendo apenas um nó. O Minikube está disponível para sistemas Linux, macOS e Windows. A linha de comando (cli) do Minikube fornece operações básicas de inicialização para trabalhar com seu cluster, incluindo iniciar, parar, status e excluir. Para este tutorial, no entanto, você usará um terminal online fornecido com o Minikube pré-instalado.
Agora que você sabe o que é Kubernetes, vamos para o tutorial online e iniciar nosso primeiro cluster!
Implante seu primeiro aplicativo no Kubernetes com o kubectl.
Implantações do Kubernetes
Assim que o seu cluster Kubernetes estiver em execução você pode implementar seu aplicativo em contêiners nele.
Para fazer isso, você precisa criar uma configuração do tipo Deployment do Kubernetes. O Deployment define como criar e
atualizar instâncias do seu aplicativo. Depois de criar um Deployment, o Master do Kubernetes
agenda as instâncias do aplicativo incluídas nesse Deployment para ser executado em nós individuais do Cluster.
Depois que as instâncias do aplicativo são criadas, um Controlador do Kubernetes Deployment monitora continuamente essas instâncias.
Se o nó que hospeda uma instância ficar inativo ou for excluído, o controlador de Deployment substituirá a instância por uma instância em outro nó no cluster.
Isso fornece um mecanismo de autocorreção para lidar com falhas ou manutenção da máquina.
Em um mundo de pré-orquestração, os scripts de instalação costumavam ser usados para iniciar aplicativos, mas não permitiam a recuperação de falha da máquina.
Ao criar suas instâncias de aplicativo e mantê-las em execução entre nós, as implantações do Kubernetes fornecem uma abordagem fundamentalmente diferente para o gerenciamento de aplicativos.
Resumo:
Deployments
Kubectl
O tipo Deployment é responsável por criar e atualizar instâncias de seu aplicativo
Implantar seu primeiro aplicativo no Kubernetes
Você pode criar e gerenciar uma implantação usando a interface de linha de comando do Kubernetes, Kubectl .
O Kubectl usa a API Kubernetes para interagir com o cluster. Neste módulo, você aprenderá os comandos Kubectl mais comuns necessários para criar implantações que executam seus aplicativos em um cluster Kubernetes.
Quando você cria um Deployment, você precisa especificar a imagem do contêiner para seu aplicativo e o número de réplicas que deseja executar.
Você pode alterar essas informações posteriormente, atualizando sua implantação; Módulos5 e 6 do bootcamp explica como você pode dimensionar e atualizar suas implantações.
Os aplicativos precisam ser empacotados em um dos formatos de contêiner suportados para serem implantados no Kubernetes
Para sua primeira implantação, você usará um aplicativo Node.js empacotado em um contêiner Docker.(Se você ainda não tentou criar um aplicativo Node.js e implantá-lo usando um contêiner, você pode fazer isso primeiro seguindo as instruções do tutorial Olá, Minikube!).
Agora que você sabe o que são implantações (Deployment), vamos para o tutorial online e implantar nosso primeiro aplicativo!
2.2.2 - Tutorial interativo - implantando um aplicativo
Um pod é a unidade de execução básica de um aplicativo Kubernetes. Cada pod representa uma parte de uma carga de trabalho em execução no cluster. Saiba mais sobre pods.
Para interagir com o Terminal, use a versão desktop/tablet
Solucionar problemas de aplicativos implantados no Kubernetes.
Kubernetes Pods
Quando você criou um Deployment no Módulo 2, o Kubernetes criou um Pod para hospedar a instância do seu aplicativo. Um Pod é uma abstração do Kubernetes que representa um grupo de um ou mais contêineres de aplicativos (como Docker) e alguns recursos compartilhados para esses contêineres. Esses recursos incluem:
Armazenamento compartilhado, como Volumes
Rede, como um endereço IP único no cluster
Informações sobre como executar cada contêiner, como a versão da imagem do contêiner ou portas específicas a serem usadas
Um Pod define um "host lógico" específico para o aplicativo e pode conter diferentes contêineres que, na maioria dos casos, são fortemente acoplados. Por exemplo, um Pod pode incluir o contêiner com seu aplicativo Node.js, bem como um outro contêiner que alimenta os dados a serem publicados pelo servidor web Node.js. Os contêineres de um Pod compartilham um endereço IP e intervalo de portas; são sempre localizados, programados e executam em um contexto compartilhado no mesmo Nó.
Pods são a unidade atômica na plataforma Kubernetes. Quando criamos um Deployment no Kubernetes, esse Deployment cria Pods com contêineres dentro dele (em vez de você criar contêineres diretamente). Cada Pod está vinculado ao nó onde está programado (scheduled) e lá permanece até o encerramento (de acordo com a política de reinicialização) ou exclusão. Em caso de falha do nó, Pods idênticos são programados em outros nós disponíveis no cluster.
Sumário:
Pods
Nós (Nodes)
Principais comandos do Kubectl
Um Pod é um grupo de um ou mais contêineres de aplicativos (como Docker) que inclui armazenamento compartilhado (volumes), endereço IP e informações sobre como executá-los.
Visão geral sobre os Pods
Nós (Nodes)
Um Pod sempre será executando em um Nó. Um Nó é uma máquina de processamento em um cluster Kubernetes e pode ser uma máquina física ou virtual. Cada Nó é gerenciado pelo Control Plane. Um Nó pode possuir múltiplos Pods e o Control Plane do Kubernetes gerencia automaticamente o agendamento dos Pods nos nós do cluster. Para o agendamento automático dos Pods, o Control Plane leva em consideração os recursos disponíveis em cada Nó.
Cada Nó do Kubernetes executa pelo menos:
Kubelet, o processo responsável pela comunicação entre o Control Plane e o Nó; gerencia os Pods e os contêineres rodando em uma máquina.
Um runtime de contêiner (por exemplo o Docker) é responsável por baixar a imagem do contêiner de um registro de imagens (por exemplo o Docker Hub), extrair o contêiner e executar a aplicação.
Os contêineres só devem ser agendados juntos em um único Pod se estiverem fortemente acoplados e precisarem compartilhar recursos, como disco e IP.
Visão Geral sobre os Nós
Solucionar problemas usando o comando kubectl
No Módulo 2, você usou o comando Kubectl. Você pode continuar utilizando o Kubectl no Módulo 3 para obter informação sobre Deployment realizado e seus recursos. As operações mais comuns podem ser realizadas com os comandos abaixo:
kubectl get - listar recursos
kubectl describe - mostrar informações detalhadas sobre um recurso
kubectl logs - mostrar os logs de um container em um Pod
kubectl exec - executar um comando em um contêiner em um Pod
Você pode usar esses comandos para verificar quando o Deployment foi realizado, qual seu status atual, ondes os Pods estão rodando e qual são as suas configurações.
Agora que sabemos mais sobre os componentes de um cluster Kubernetes e o comando kubectl, vamos explorar a nossa aplicação.
Um nó é uma máquina operária do Kubernetes e pode ser uma VM ou máquina física, dependendo do cluster. Vários Pods podem ser executados em um nó.
2.4.1 - Utilizando um serviço para expor seu aplicativo
Objetivos
Aprenda sobre um Serviço no Kubernetes
Entenda como os objetos labels e LabelSelector se relacionam a um Serviço
Exponha uma aplicação externamente ao cluster Kubernetes usando um Serviço
Visão Geral de Serviços Kubernetes
Pods Kubernetes são efêmeros. Na verdade, Pods possuem um ciclo de vida. Quando um nó de processamento morre, os Pods executados no nó também são perdidos. A partir disso, o ReplicaSet pode dinamicamente retornar o cluster ao estado desejado através da criação de novos Pods para manter sua aplicação em execução. Como outro exemplo, considere um backend de processamento de imagens com 3 réplicas. Estas réplicas são intercambiáveis; o sistema front-end não deveria se importar com as réplicas backend ou ainda se um Pod é perdido ou recriado. Dito isso, cada Pod em um cluster Kubernetes tem um único endereço IP, mesmo Pods no mesmo nó, então há necessidade de ter uma forma de reconciliar automaticamente mudanças entre Pods de modo que sua aplicação continue funcionando.
Um serviço no Kubernetes é uma abstração que define um conjunto lógico de Pods e uma política pela qual acessá-los. Serviços permitem um baixo acoplamento entre os Pods dependentes. Um serviço é definido usando YAML (preferencialmente) ou JSON, como todos objetos Kubernetes. O conjunto de Pods selecionados por um Serviço é geralmente determinado por um seletor de rótulos LabelSelector (veja abaixo o motivo pelo qual você pode querer um Serviço sem incluir um seletor selector na especificação spec).
Embora cada Pod tenha um endereço IP único, estes IPs não são expostos externamente ao cluster sem um Serviço. Serviços permitem que suas aplicações recebam tráfego. Serviços podem ser expostos de formas diferentes especificando um tipo type na especificação do serviço ServiceSpec:
ClusterIP (padrão) - Expõe o serviço sob um endereço IP interno no cluster. Este tipo faz do serviço somente alcançável de dentro do cluster.
NodePort - Expõe o serviço sob a mesma porta em cada nó selecionado no cluster usando NAT. Faz o serviço acessível externamente ao cluster usando <NodeIP>:<NodePort>. Superconjunto de ClusterIP.
LoadBalancer - Cria um balanceador de carga externo no provedor de nuvem atual (se suportado) e assinala um endereço IP fixo e externo para o serviço. Superconjunto de NodePort.
ExternalName - Expõe o serviço usando um nome arbitrário (especificado através de externalName na especificação spec) retornando um registro de CNAME com o nome. Nenhum proxy é utilizado. Este tipo requer v1.7 ou mais recente de kube-dns.
Adicionalmente, note que existem alguns casos de uso com serviços que envolvem a não definição de selector em spec. Serviços criados sem selector também não criarão objetos Endpoints correspondentes. Isto permite usuários mapear manualmente um serviço a endpoints específicos. Outra possibilidade na qual pode não haver seletores é ao se utilizar estritamente type: ExternalName.
Resumo
Expõe Pods ao tráfego externo
Tráfego de balanceamento de carga entre múltiplos Pods
Uso de rótulos labels
Um serviço Kubernetes é uma camada de abstração que define um conjunto lógico de Pods e habilita a exposição ao tráfego externo, balanceamento de carga e descoberta de serviço para esses Pods.
Serviços e Rótulos
Um serviço roteia tráfego entre um conjunto de Pods. Serviço é a abstração que permite pods morrerem e se replicarem no Kubernetes sem impactar sua aplicação. A descoberta e o roteamento entre Pods dependentes (tal como componentes frontend e backend dentro de uma aplicação) são controlados por serviços Kubernetes.
Serviços relacionam um conjunto de Pods usando Rótulos e seletores, um agrupamento primitivo que permite operações lógicas sobre objetos Kubernetes. Rótulos são pares de chave/valor anexados à objetos e podem ser usados de inúmeras formas:
Designar objetos para desenvolvimento, teste e produção
Adicionar tags de versão
Classificar um objeto usando tags
Rótulos podem ser anexados à objetos no momento de sua criação ou posteriormente. Eles podem ser modificados a qualquer tempo. Vamos agora expor sua aplicação usando um serviço e aplicar alguns rótulos.
2.5.1 - Executando múltiplas instâncias de seu aplicativo
Objetivos
Escalar uma aplicação usando kubectl.
Escalando uma aplicação
Nos módulos anteriores nós criamos um Deployment, e então o expusemos publicamente através de um serviço (Service). O Deployment criou apenas um único Pod para executar nossa aplicação. Quando o tráfego aumentar nós precisaremos escalar a aplicação para suportar a demanda de usuários.
O escalonamento é obtido pela mudança do número de réplicas em um Deployment
Resumo:
Escalando um Deployment
Você pode criar desde o início um Deployment com múltiplas instâncias usando o parâmetro --replicas para que o kubectl crie o comando de deployment
Escalar um Deployment garantirá que novos Pods serão criados e agendados para nós de processamento com recursos disponíveis. O escalonamento aumentará o número de Pods para o novo estado desejado. O Kubernetes também suporta o auto-escalonamento (autoscaling) de Pods, mas isso está fora do escopo deste tutorial. Escalar para zero também é possível, e isso terminará todos os Pods do Deployment especificado.
Executar múltiplas instâncias de uma aplicação irá requerer uma forma de distribuir o tráfego entre todas elas. Serviços possuem um balanceador de carga integrado que distribuirá o tráfego de rede entre todos os Pods de um Deployment exposto. Serviços irão monitorar continuamente os Pods em execução usando endpoints para garantir que o tráfego seja enviado apenas para Pods disponíveis.
O Escalonamento é obtido pela mudança do número de réplicas em um Deployment.
No momento em que múltiplas instâncias de uma aplicação estiverem em execução será possível realizar atualizações graduais no cluster sem que ocorra indisponibilidade. Nós cobriremos isso no próximo módulo. Agora, vamos ao terminal online e escalar nossa aplicação.
