Kubernetes ubuntu что это

Обновлено: 05.07.2024

В статье мы расскажем, что такое Kubernetes, покажем, как установить Kubernetes с нуля, и опишем начало работы с Kubernetes.

Введение в Kubernetes: что это такое и как устроено

Kubernetes (Кубернетис) — это платформа для автоматизации управления контейнерами приложений с помощью кластеров на Ubuntu, CentOS и других ОС семейства Linux. Кластеры подключены к высокоуровневому API . Благодаря этому можно системно группировать контейнеры, балансировать нагрузку и активировать задачи одновременно из сотен приложений.

Настройка Kubernetes-кластера будет интересна крупным компаниям с разработками формата Big Data или команде программистов, которым нужна крупная производственная среда. Для таких масштабных проектов хорошо подойдёт инфраструктурная платформа на основе Kubernetes. Kubernetes требователен к приложениям, с которыми работает — они должны функционировать строго по принципу микросервисов. Также кластер Кубернетес расходует много ресурсов, поэтому запускать его в небольших проектах невыгодно.

Облачные серверы нового поколения

Виртуализация KVM, почасовая оплата, резервные копии, готовые шаблоны, 10 доступных ОС на выбор!

Основные компоненты архитектуры Kubernetes

Архитектура Kubernetes состоит из следующих компонентов:

Nodes (нода или узел) — виртуальная или физическая машина, на которой работают контейнеры приложений. Каждая нода содержит компоненты, которые позволяют запускать сервисы контейнеризации (например, Docker).

Pods или поды — базовые модули для управления приложениями. Могут состоять из одного или нескольких контейнеров.

Volume или том — ресурс для единовременного использования нескольких контейнеров.

Kube-proxy — совокупность балансировщика нагрузки и прокси-сервера, которые позволяют маршрутизировать входящий трафик для конкретных контейнеров пода.

Kubelet — транслирует статус подов на узле и следит за корректностью работы конкретного контейнера, образа и других компонентов.

Kubernetes можно установить с помощью готового инструмента или самостоятельно, добавляя каждый компонент архитектуры вручную. Мы расскажем, как установить полный функционал Kubernetes на Ubuntu вторым способом.

Сначала необходимо установить Docker и Kubernetes для каждого узла (нода) сервера, а затем развернуть Kubernetes. Для этого выполните этапы инструкции ниже.

В этой публикации я хотел рассказать об интересной, но незаслуженно мало описанной на Хабре, системе управления контейнерами Kubernetes.

Что такое Kubernetes?

Kubernetes является проектом с открытым исходным кодом, предназначенным для управления кластером контейнеров Linux как единой системой. Kubernetes управляет и запускает контейнеры Docker на большом количестве хостов, а так же обеспечивает совместное размещение и репликацию большого количества контейнеров. Проект был начат Google и теперь поддерживается многими компаниями, среди которых Microsoft, RedHat, IBM и Docker.

Компания Google пользуется контейнерной технологией уже более десяти лет. Она начинала с запуска более 2 млрд контейнеров в течение одной недели. С помощью проекта Kubernetes компания делится своим опытом создания открытой платформы, предназначенной для масштабируемого запуска контейнеров.

Проект преследует две цели. Если вы пользуетесь контейнерами Docker, возникает следующий вопрос о том, как масштабировать и запускать контейнеры сразу на большом количестве хостов Docker, а также как выполнять их балансировку. В проекте предлагается высокоуровневый API, определяющее логическое группирование контейнеров, позволяющее определять пулы контейнеров, балансировать нагрузку, а также задавать их размещение.

Концепции Kubernetes

Nodes (node.md): Нода это машина в кластере Kubernetes.
Pods (pods.md): Pod это группа контейнеров с общими разделами, запускаемых как единое целое.
Replication Controllers (replication-controller.md): replication controller гарантирует, что определенное количество «реплик» pod'ы будут запущены в любой момент времени.
Services (services.md): Сервис в Kubernetes это абстракция которая определяет логический объединённый набор pod и политику доступа к ним.
Volumes (volumes.md): Volume(раздел) это директория, возможно, с данными в ней, которая доступна в контейнере.
Labels (labels.md): Label'ы это пары ключ/значение которые прикрепляются к объектам, например pod'ам. Label'ы могут быть использованы для создания и выбора наборов объектов.
Kubectl Command Line Interface (kubectl.md): kubectl интерфейс командной строки для управления Kubernetes.

Архитектура Kubernetes

Работающий кластер Kubernetes включает в себя агента, запущенного на нодах (kubelet) и компоненты мастера (APIs, scheduler, etc), поверх решения с распределённым хранилищем. Приведённая схема показывает желаемое, в конечном итоге, состояние, хотя все ещё ведётся работа над некоторыми вещами, например: как сделать так, чтобы kubelet (все компоненты, на самом деле) самостоятельно запускался в контейнере, что сделает планировщик на 100% подключаемым.

Нода Kubernetes

При взгляде на архитектуру системы мы можем разбить его на сервисы, которые работают на каждой ноде и сервисы уровня управления кластера. На каждой ноде Kubernetes запускаются сервисы, необходимые для управления нодой со стороны мастера и для запуска приложений. Конечно, на каждой ноде запускается Docker. Docker обеспечивает загрузку образов и запуск контейнеров.

Kubelet

Kubelet управляет pod'ами их контейнерами, образами, разделами, etc.

Kube-Proxy

Также на каждой ноде запускается простой proxy-балансировщик. Этот сервис запускается на каждой ноде и настраивается в Kubernetes API. Kube-Proxy может выполнять простейшее перенаправление потоков TCP и UDP (round robin) между набором бэкендов.

Компоненты управления Kubernetes

Система управления Kubernetes разделена на несколько компонентов. В данный момент все они запускаются на мастер-ноде, но в скором времени это будет изменено для возможности создания отказоустойчивого кластера. Эти компоненты работают вместе, чтобы обеспечить единое представление кластера.

etcd

Состояние мастера хранится в экземпляре etcd. Это обеспечивает надёжное хранение конфигурационных данных и своевременное оповещение прочих компонентов об изменении состояния.

Kubernetes API Server

Kubernetes API обеспечивает работу api-сервера. Он предназначен для того, чтобы быть CRUD сервером со встроенной бизнес-логикой, реализованной в отдельных компонентах или в плагинах. Он, в основном, обрабатывает REST операции, проверяя их и обновляя соответствующие объекты в etcd (и событийно в других хранилищах).

Scheduler

Scheduler привязывает незапущенные pod'ы к нодам через вызов /binding API. Scheduler подключаем; планируется поддержка множественных scheduler'ов и пользовательских scheduler'ов.

Kubernetes Controller Manager Server

Все остальные функции уровня кластера представлены в Controller Manager. Например, ноды обнаруживаются, управляются и контролируются средствами node controller. Эта сущность в итоге может быть разделена на отдельные компоненты, чтобы сделать их независимо подключаемыми.

ReplicationController — это механизм, основывающийся на pod API. В конечном счете планируется перевести её на общий механизм plug-in, когда он будет реализован.

Пример настройки кластера

В качестве платформы для примера настройки была выбрана Ubuntu-server 14.10 как наиболее простая для примера и, в то же время, позволяющая продемонстрировать основные параметры настройки кластера.

Для создания тестового кластера будут использованы три машины для создания нод и отдельная машина для проведения удалённой установки. Можно не выделять отдельную машину и производить установку с одной из нод.

Conf
Node1: 192.168.0.10 — master, minion
Node2: 192.168.0.11 — minion
Node3: 192.168.0.12 — minion

Подготовка нод

Требования для запуска:

На всех нодах установлен docker версии 1.2+ и bridge-utils
Все машины связаны друг с другом, необходимости в доступе к интернету нет (в этом случае необходимо использовать локальный docker registry)
На все ноды можно войти без ввода логина/пароля, с использованием ssh-ключей

Установка ПО на ноды

Установку Docker можно произвести по статье в официальных источниках:

Дополнительная настройка Docker после установки не нужна, т.к. будет произведена скриптом установки Kubernetes.
Установка bridge-utils:

Добавление ssh-ключей

Выполняем на машине, с которой будет запущен скрипт установки.
Если ключи ещё не созданы, создаём их:

Копируем ключи на удалённые машины, предварительно убедившись в наличии на них необходимого пользователя, в нашем случае core.

Установка Kubernetes

Далее мы займёмся установкой непосредственно Kubernetes. Для этого в первую очередь скачаем и распакуем последний доступный релиз с GitHub:

Настройка

Настройка Kubernetes через стандартные скрипты примеров полностью производится перед установкой производится через конфигурационные файлы. При установке мы будем использовать скрипты папке ./cluster/ubuntu/.

В первую очередь изменим скрипт ./cluster/ubuntu/build.sh который скачивает и подготавливает необходимые для установки бинарники Kubernetes, etcd и flannel:

Для того, чтобы использовать последний, на момент написания статьи, релиз 0.17.0 необходимо заменить:

Далее указываем параметры будущего кластера, для чего редактируем файл ./config-default.sh:

На этом настройка заканчивается и можно переходить к установке.

Установка

Первым делом необходимо сообщить системе про наш ssh-agent и используемый ssh-ключ для этого выполняем:

Далее переходим непосредственно к установке. Для этого используется скрипт ./kubernetes/cluster/kube-up.sh которому необходимо указать, что мы используем ubuntu.

В процессе установки скрипт потребует пароль sudo для каждой ноды. По окончанию установки проверит состояние кластера и выведет список нод и адреса Kubernetes api.

Посмотрим, какие ноды и сервисы присутствуют в новом кластере:

Видим список из установленных нод в состоянии Ready и два предустановленных сервиса kubernetes и kubernetes-ro — это прокси для непосредственного доступа к Kubernetes API. Как и к любому сервису Kubernetes к kubernetes и kubernetes-ro можно обратиться непосредственно по IP адресу с любой из нод.

Запуск тестового сервиса

Для запуска сервиса необходимо подготовить docker контейнер, на основе которого будет создан сервис. Дабы не усложнять, в примере будет использован общедоступный контейнер nginx. Обязательными составляющими сервиса являются Replication Controller, обеспечивающий запущенность необходимого набора контейнеров (точнее pod) и service, который определяет, на каких IP адресе и портах будет слушать сервис и правила распределения запросов между pod'ами.

Любой сервис можно запустить 2-я способами: вручную и с помощью конфиг-файла. Рассмотрим оба.

Запуск сервиса вручную

Начнём с создания Replication Controller'а:

nginx — имя будущего rc
--port — порты на которых будут слушать контейнеры rc
--image — образ из которого будут запущены контейнеры
--replicas=6 — количество реплик

Часть pod находится в состоянии pending: это значит, что они ещё не запустились, необходимо немного подождать
У pod не определён HOST: это значит, что scheduler ещё не назначил ноду на которой будет запущен pod

rc nginx — тип и имя используемого ресурса (rc = Replication Controller)
--port — порт на котором будет «слушать» сервис
--target-port — порт контейнера на который будет производиться трансляция запросов
--service-name — будущее имя сервиса

Для проверки запущенности можно зайти на любую из нод и выполнить в консоли:

В выводе curl увидим стандартную приветственную страницу nginx. Готово, сервис запущен и доступен.

Запуск сервиса с помощью конфигов

Для этого способа запуска необходимо создать конфиги для Replication Controller'а и service'а. Kubernetes принимает конфиги в форматах yaml и json. Мне ближе yaml поэтому будем использовать его.

Предварительно очистим наш кластер от предыдущего эксперимента:

Был создан Replication Controller с именем nginx и количеством реплик равным 6. Реплики в произвольном порядке запущены на нодах, местоположения каждой pod'ы указано в столбце HOST.

nginx_service.yaml

Можно заметить, что при использовании конфига за одним сервисом могут быть закреплены несколько портов.
Применяем конфиг:

Для проверки запущенности можно зайти на любую из нод и выполнить в консоли:

В выводе curl увидим стандартную приветственную страницу nginx.

Заметки на полях

В качестве заключения хочу описать пару важных моментов, о которые уже пришлось запнуться при проектировании системы. Связаны они были с работой kube-proxy, того самого модуля, который позволяет превратить разрозненный набор элементов в сервис.
PORTAL_NET. Сущность сама по себе интересная, предлагаю ознакомиться с тем, как же это реализовано.
Недолгие раскопки привели меня к осознанию простой, но эффективной модели, заглянем в вывод iptables-save:

gcloud — платная разработка от Google
bgp — с помощью анонсирования подсетей
IPVS
и прочие варианты, которых множество

На этом всё, спасибо за внимание
К сожалению, всю информацию, которую хочется передать, не получается уместить в одну статью.

Kubernetes — это предназначенный для контейнерной оркестровки фреймворк с открытым исходным кодом. Он был создан с учетом богатейшего опыта Google в области создания сред управления контейнерами и позволяет выполнять контейнеризованные приложения в готовом к промышленной эксплуатации кластере. В механизме Kubernetes много движущихся частей и способов их настройки — это различные системные компоненты, драйверы сетевого транспорта, утилиты командной строки, не говоря уже о приложениях и рабочих нагрузках.

По ходу этой статьи мы установим Kubernetes 1.6 на реальную (не виртуальную) машину под управлением Ubuntu 16.04 примерно за 10 минут. В результате у вас появится возможность начать изучать взаимодействие с Kubernetes посредством его CLI kubectl .

Обзор Kubernetes:

Компоненты Kubernetes, автор Julia Evans

Что нам понадобится

Для развертывания кластера я предлагаю использовать физическую машину от сервиса Packet. Вы также можете проделать описанные мною шаги в виртуальной машине или на домашнем компьютере, если на них в качестве операционной системы установлена Ubuntu 16.04.

При настройке хоста не забудьте выбрать в качестве ОС Ubuntu 16.04. В отличие от Docker Swarm Kubernetes лучше работает с проверенными временем релизами Docker. К счастью, репозиторий Ubuntu apt содержит Docker 1.12.6.

Не обновляйте Docker на этом хосте. Использовать более свежие версии для сборки образов можно в инструментарии CI или на ноутбуке.

Установка

Теперь обновите список пакетов командой apt-get update .

Установите kubelet , kubeadm и kubernetes-cni .

kubelet отвечает за выполнение контейнеров на хостах кластера. kubeadm является удобной утилитой для настройки различных компонентов, составляющих кластер, а kubernetes-cni нужен для работы с сетевыми компонентами.

CNI расшифровывается как Container Networking Interface и представляет из себя спецификацию, определяющую взаимодействие сетевых драйверов с Kubernetes.

kubeadm предназначен для создания сразу «из коробки» безопасного кластера с помощью таких механизмов, как RBAC.

В Docker Swarm по умолчанию есть драйвер оверлейной сети, но с kubeadm решение остается за нами. Команда все еще работает над обновлением инструкций, поэтому я покажу, как использовать драйвер, наиболее похожий на докеровский, — flannel от CoreOS.

Flannel

Flannel позволяет организовать программно определяемую сеть (Software Defined Network, SDN), используя для этого модули ядра Linux overlay и ipvlan .

В Packet машина подключается к двум сетям: первая — это сеть дата-центра, которая соединяет хосты, входящие в определенный регион и проект, а вторая — это выход в Интернет. Брандмауэр по умолчанию не настроен, поэтому при желании ограничить сетевую активность придется настроить iptables или ufw вручную.

Внутренний IP-адрес можно выяснить с помощью ifconfig :

Воспользуемся этим внутренним IP-адресом для трансляции Kubernetes API.

--pod-network-cidr необходим драйверу flannel и определяет адресное пространство для контейнеров.
--apiserver-advertise-address определяет IP-адрес, который Kubernetes будет афишировать в качестве своего API-сервера.
--skip-preflight-checks позволяет kubeadm не проверять ядро хоста на наличие требуемых функций. Это нужно из-за отсутствия метаданных ядра на хостах Packet.
--kubernetes-version stable-1.6 жестко определяет версию кластера (в данном случае 1.6); при желании использовать, например, Kubernetes 1.7 пропустите этот флаг.

Вот что мы должны получить на выходе:

В установке Ubuntu от Packet нет обычного пользователя, поэтому давайте создадим его.

Настройте переменные окружения для нового пользователя.

Войдите под учетной записью нового пользователя: sudo su packet .

Примените конфигурацию сети для подов (flannel).

Теперь с помощью kubectl и двух записей из документации flannel мы применим к кластеру конфигурацию сети:

Сеть для подов сконфигурирована.

Разрешите использование однохостового (single-host) кластера.

Обычно в кластер Kubernetes входит несколько хостов, поэтому по умолчанию контейнеры не могут быть запущены на мастере. Но поскольку у нас только одна нода, разрешим на ней запуск контейнеров с помощью операции taint .

В качестве альтернативы можно было бы добавить в кластер вторую машину, используя join token из вывода kubeadm .

Многие компоненты Kubernetes выполняются в виде контейнеров кластера в скрытом пространстве имен kube-system . Вывести информацию о них можно следующим образом:

Как видно из листинга, все сервисы находятся в состоянии Running , значит, с кластером все в порядке. Если эти компоненты находятся в состоянии загрузки из Интернет, они могут быть еще не запущены.

Запустите контейнер

Теперь в кластере можно запустить контейнер. В Kubernetes контейнеры организованы в поды (Pods), которые используют общий IP-адрес, привязаны к одной и той же ноде (хосту) и могут использовать общие тома.

Проверьте, что сейчас у вас нет запущенных подов (контейнеров):

Этот код был изначально написан для руководства по Docker Swarm. Соответствующие исходники можно найти по этой ссылке: Scale a real microservice with Docker 1.12 Swarm Mode

Теперь в колонке Name можно увидеть, какое имя было назначено новому поду и когда он был запущен:

Используйте Name для проверки состояния пода:

Раз у нас есть работающей контейнер, можно взять его IP-адрес и получать сгенерированные идентификаторы с помощью curl :

Для просмотра логов пода можно использовать следующую команду:

Очень полезной функцией для отладки контейнеров является возможность подключаться к их консоли и выполнять там различные команды:

Панель инструментов Kubernetes также устанавливается в качестве пода, к которому мы потом сможем обратиться на локальной машине. Поскольку мы не открывали Kubernetes выход в Интернет, для доступа к панели инструментов воспользуемся SSH-туннелем.

Более подробную информацию можно получить здесь: Dashboard check it out on Github.

Подведем итоги

Вы создали кластер Kubernetes и запустили свой первый микросервис. Теперь вы можете начать изучать компоненты кластера, используя в работе интерфейс командной строки kubectl .

Руководство Kubernetes by Example, созданное Michael Hausenblas, показалось мне детальным и доступным.

Состоящий из одной ноды кластер у нас теперь есть, можно начинать добавлять еще ноды Type 0 , используя join token , полученный от kubeadm .

Docker Swarm — это встроенный в Docker CE и EE инструмент оркестровки. Кластер Docker Swarm может быть поднят одной командой. Более подробную информацию можно почерпнуть из моих уроков по Docker Swarm.

Благодарности:

Спасибо @mhausenblas, @_errm и @kubernetesonarm за обратную связь и советы по настройке кластера Kubernetes.

Контейнеризация приложений — один из главных трендов современных IT-разработок. Однако, у контейнеров есть один существенный недостаток для массового потребителя — сложная настройка масштабирования.

Решением стали автоматические системы управления контейнеризацией, наиболее популярной из которых является Kubernetes. Это программное обеспечение с открытым исходным кодом от компании Google завоевало признание благодаря сочетанию гибкости, безопасности и мощности.

Cтатья «Kubernetes для чайников» поможет разобраться как устроена платформа управления контейнеризацией, как установить ПО и для чего его можно использовать в дальнейшем. Она будет полезна как для начинающих пользователей Kubernetes, так и для профильных IT-специалистов.

История создания

Проект Kubernetes (сокращенно K8s) вырос из системы управления кластерами Borg. Внутренний продукт поискового гиганта Google получил название в честь кибер-рассы боргов из легендарного сериала «Звездный путь».

Команде разработчиков Google Borg была поставлена масштабная задача — создать открытое программное обеспечение для оркестрирования* контейнеров, которое станет вкладом Google в развитие мировых IT-технологий. Приложение было написано на основе языка Go.

* Под «оркестрированием» подразумевается автоматизированное управление связанными сущностями — контейнерами или виртуальными машинами.

На этапе разработки K8s назвался Project Seven («Проект «Седьмая»). Это было прямой отсылкой к персонажу «Звездного пути» Seven of Nine («Седьмая-из-девяти») — андроиду-боргу, сумевшему вернуть себе человечность. Позже проект получил имя «Кубернетес», от греческого слова κυβερνήτης, которое означает «управляющий», «рулевой» или «кормчий».

В 2014 году общественности представили исходные коды, а годом позже появилась первая версия программы Kubernetes 1.0. В дальнейшем все права на продукт были переданы некоммерческому фонду Cloud Native Computing Foundation (CNCF), куда входят Google, The Linux Foundation и ряд крупнейших технологических корпораций.

Как работает технология

Принципы устройства

Основы работы K8s – применение декларативного подхода. От разработчика требуется указать, чего необходимо достичь, а не способы достижения.

Помимо этого, в Kubernetes могут быть задействованы императивные команды (create, edit, delete), которые позволяют непосредственно создавать, модифицировать и удалять ресурсы. Однако, их не рекомендуется использовать для критически важных задач.

Для развертывания программного обеспечения в Kubernetes применяется база Linux-контейнеров (например, Containerd или CRI-O) и описание — сколько потребуется контейнеров и в каком количестве им потребуются ресурсы. Само развертывание контейнеров происходит на основе рабочих нод — виртуальных или физических машин.

Основные задачи Kubernetes

Развертывание контейнеров и все операции для запуска необходимой конфигурации. В их число входят перезапуск остановившихся контейнеров, их перемещение для выделения ресурсов на новые контейнеры и другие операции.
Масштабирование и запуск нескольких контейнеров одновременно на большом количестве хостов.
Балансировка множества контейнеров в процессе запуска. Для этого Kubernetes использует API, задача которого заключается в логическом группировании контейнеров. Это дает возможность определить их пулы, задать им размещение, а также равномерно распределить нагрузку.

Преимущества K8s

Обнаружение сервисов ибалансировка нагрузок. Контейнеры могут работать через собственные IP-адреса или использовать общее имя DNS для целой группы. K8s может регулировать нагрузку сетевого трафика и распределять его, чтобы поддержать стабильность развертывания.
Автоматическое управление хранилищами. Пользователь может задавать, какое хранилище использовать для развертывания по умолчанию — внутреннее, внешнего облачного провайдера (GKE, Amazon EKS, AKS), другие варианты.
Автоматическое внедрение и откат изменений. Пользователь может на лету делать любые дополнения к текущей конфигурации контейнеров. Если это нарушит стабильность развертывания, K8s самостоятельно откатит изменения до стабильно работающей версии.
Автоматическое распределение ресурсов. Kubernetes сам распределяет пространство и оперативную память из выделенного кластера нод, чтобы обеспечить каждый контейнер всем необходимым для работы.
Управление паролями и настройками. K8s может служить приложением для безопасной обработки конфиденциальной информации, связанной с работой приложений — паролей, OAuth-токенов, SSH-ключей. В зависимости от способа применения, данные и настройки можно обновлять без создания контейнера заново.
Самовосстановление при возникновении сбоя. С помощью особых метрик и тестов система может быстро опознать поврежденные или переставшие отвечать на запросы контейнеры. Вышедшие из строя контейнеры создаются заново и перезапускаются на том же поде.

Kubernetes – удобный инструмент оркестрации контейнеров. Однако, это решение, не работает само по себе, без подготовки и дополнительных настроек. Например, пользователям придется решать вопросы по миграции схем баз данных или разбираться с обратной совместимостью API.

Основные компоненты

Схема взаимодействия основных компонентов K8s

Node (Нода)

Ноды или узлы — виртуальные или физические машины, на которых разворачивают и запускают контейнеры. Совокупность нод образует кластер Kubernetes.

Первая запущенная нода или мастер-нода непосредственно управляет кластером, используя для этого менеджер контроллеров (controller manager) и планировщик (scheduler). Она ответственна за интерфейс взаимодействия с пользователями через сервер API и содержит в себе хранилище «etcd» с конфигурацией кластера, метаданными и статусами объектов.

Namespace (Пространство имен)

Объект, предназначенный для разграничения ресурсов кластера между командами и проектами. Пространства имен — несколько виртуальных кластеров, запущенные на одном физическом.

Pod (Под)

Первичный объект развертывания и основной логический юнит в K8s. Поды — набор из одного и более контейнеров для совместного развертывания на ноде.

Группировка контейнеров разных типов требуется в том случае, когда они взаимозависимы и должны запускаться в одной ноде. Это позволяет увеличить скорость отклика во время взаимодействия. Например, это могут быть контейнеры, хранящие веб-приложение и сервис для его кэширования.

ReplicaSet (Набор реплик)

Объект, отвечающий за описание и контроль за несколькими экземплярами (репликами) подов, созданных на кластере. Наличие более одной реплики позволяет повысить устойчивость от отказов и масштабирование приложение. На практике ReplicaSet создается с использованием Deployment.

ReplicaSet является более продвинутой версией предыдущего способа организации создания реплик (репликации) в K8s – Replication Controller.

Deployment (Развертывание)

Объект, в котором хранится описание подов, количество реплик и алгоритм их замены в случае изменения параметров. Контроллер развертывания позволяет выполнять декларативные обновления (с помощью описания нужного состояния) на таких объектах, как ноды и наборы реплик.

StatefulSet (Набор состояния)

Как и другие объекты, например — ReplicaSet или Deployment, Statefulset позволяет развертывать и управлять одним или несколькими подами. Но в отличие от них, идентификаторы подов имеют предсказуемые и сохраняемые при перезапуске значения.

DaemonSet (Набор даемона)

Объект, который отвечает за то, чтобы на каждой отдельной ноде (или ряде выбранных) запускался один экземпляр выбранного пода.

Job/CronJob (Задания/Задания по расписанию)

Объекты для регулировки однократного или регулярного запуска выбранных подов и контроля завершения их работы. Контроллер Job отвечает за однократный запуск, CronJob — за запуск нескольких заданий по расписанию.

Label/Selector (Метки/Селекторы)

Метки предназначены для маркировки ресурсов. Позволяют упростить групповые манипуляции с ними. Селекторы позволяют выбирать/фильтровать объекты на основе значения меток.

По факту, метки и селекторы не являются самостоятельными объектами Kubernetes, но без них система не сможет полноценно функционировать.

Service (Сервис)

Средство для публикации приложения как сетевого сервиса. Используется, в том числе, для балансировки трафика/нагрузки между подами.

Процесс установки

Установка Kubernetes, рассмотренная ниже, предполагает наличие одного (или более) серверов с операционной системой Centos 7 или Ubuntu 16.04.

Проект Kubernetes действует на основе контейнеров Docker, существенно расширяя их функциональность. Логично, что начинать работу Kubernetes следует именно с установки Docker.

Проще всего остановить выбор на версии, добавленной на текущий момент в репозитории. Ее протестировали разработчики Kubernetes и она работает наиболее стабильно.

Установка контейнеров на Ubuntu 16.04

Чтобы установить Docker на Ubuntu 16.04, необходимо выполнить следующие команды с правами суперпользователя:

Если требуется работать с более новыми версиями контейнеров, запустите команды:

Установка контейнеров в CentOS 7

Для установки Docker на Centos, в консоли нужно выполнить команды:

Установка kubeadm, kubelet и kubectl в Ubuntu

Для работы с Kubernetes понадобится установить компоненты kubeadm, kubelet и kubectl. Эти утилиты понадобятся для создания управления кластером Kubernetes.

Kubectl — позволяет создавать и настраивать объекты в кластере.
Kubelet — занимается запуском контейнеров на хостах.
Kubeadm — позволит настраивать компоненты, составляющие кластер.

В Ubuntu эти компоненты можно установить следующим способом:

Установка kubeadm, kubelet и kubectl в CentOS

В CentOS 7 компоненты устанавливаются следующим образом:

Обращаем внимание! Команда setenforce 0 позволит получить корректный доступ контейнеров к файловой системе хоста. Последняя необходима для функционирования сети у подов.

Нужно убедиться, что «kubelet» и «docker» пользуются одним и тем же драйвером «cgroup». В этом может помочь команда:

Настройка Kubernetes

Инициализация кластера

Нужно указать сервер, на котором установлен K8s (он будет первичным — там будут запускаться остальные операции) и выполнить инициализацию кластера:

В данном примере будем использован наиболее распространенный сетевой плагин — Flannel. По умолчанию он использует сеть «10.244.0.0/16», которая была указана в параметре, приведенном выше.

При выполнении команды в консоли, есть вероятность появления ошибок или предупреждений. Ошибки нужно исправлять в обязательном порядке, а на предупреждения можно не обращать внимание, если это не окружение «production».

Если все сделано правильно, на экране отобразится команда, позволяющая присоединить остальные ноды кластера к первичному хосту. Команда может отличаться, в зависимости от структуры кластера. Ее нужно сохранить на будущее.

После выполнения этой команды система выведет примерный результат:

Остается выполнить следующие команды от имени пользователя, который будет управлять кластером:

Настройка CNI

Перед тем, как начать запускать в кластере приложения, нужно выполнить настройку Container Network Interface («сетевой интерфейс контейнера» или CNI). CNI нужен для настройки взаимодействия и управления контейнерами внутри кластера.

Существует много плагинов для создания CNI. В данном примере применяется Flannel, так как это наиболее простое и проверенное решение. Однако, не меньшей популярностью пользуются плагины Weave Net от компании Weaveworks и Calico (Project Calico), обладающие более широким функционалом и возможностями сетевых настроек.

Чтобы установить Flannel, выполните в терминале команду:

В выводе будут отображены имена всех созданных ресурсов.

Добавление узлов (нод) в кластер

Чтобы добавить новые ноды в существующий кластер, требуется выполнить следующий алгоритм:

Подключиться к серверу через SSH.
Установить на сервер Docker, Kubelet, Kubeadm (как показано выше).
Выполнить команду:

Данная команда была выведена при выполнении команды «kubeadm init» на мастер-ноде.

Если команда не была сохранена, то можно ее составить повторно.

Получение токена авторизации кластера (<token>)

Подключиться к серверу через SSH.
Запустить команду, которая присутствовала на выводе команды «kubeadm init». Например:

Если токена нет, его можно получить, выполнив следующую команду на мастер-ноде:

Вывод должен быть примерно таков:

По умолчанию, срок действия токена — 24 часа. Если требуется добавить новый узел в кластер по окончанию этого периода, можно создать новый токен следующей командой:

Вывод будет примерно таков:

Будет получен примерно такой вывод:

Для ввода IPv6-адреса в параметр «<control-plane-host>:<control-plane-port>», адрес должен быть заключен в квадратные скобки. Например:

Дополнительные настройки

В дефолтной конфигурации мастер-нода не запускает контейнеры, так как занимается отслеживанием состояния кластера и перераспределением ресурсов. Ввод данной команды даст возможность запускать контейнеры на мастере, собенно, если кластер содержит лишь одну ноду:

Проверка работоспособности кластера

Проверить, что кластер запустился и правильно работает, можно так:

Вывод будет аналогичен. В нем будут отображены системные POD’ы k8s.

Теперь установку можно считать завершенной. Далее можно продолжить настройку K8s для работы с веб-приложениями. Например, подключить диспетчер пакетов «helm» для автоматического развертывания приложений или контроллер «nginx ingress», отвечающий за маршрутизацию внешнего трафика.

Заключение

Несмотря на кажущуюся сложность настройки, K8s стоит времени, потраченного на его изучение. Kubernetes — наиболее совершенный на сегодня инструмент оркестрирования контейнеров. Он позволяет не только автоматизировать процесс развертывания, но и максимально упрощает дальнейший процесс работы с массивами контейнеров.

С помощью этого краткого руководства начать работу с K8s сможет даже начинающий пользователь. В дальнейшей работе с платформой поможет подробная официальная документация, доступная, в том числе, на русском языке.

Читайте также: