K8s Workshop for Begineers

# K8s Workshop for Begineers

<a href="https://github.com/weihanglo">@weihanglo</a>

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# 目標

- 從使用者的角度，了解 k8s 基本架構
- 學會何謂 Pod 並裝入自己的 app 與其互動
- 學會透過 Deployment scale 與 rolling update 自己的 app
- 學會透過 Service 暴露自己的 app 到外部
- 學會透過 kubectl 簡易除錯與查詢文件

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# 要求

先假設大家都用 macbook

1. 下載 [Docker Desktop for Mac](https://docs.docker.com/docker-for-mac/install/)
2. 到 Docker Desktop 設定頁面 [Enable kubernetes](https://docs.docker.com/docker-for-mac/#kubernetes)（需要執行一些時間安裝）
3. 安裝完成後再 disable，但不要 reset
4. 安裝 kubectl（K8s 官方的 commandline tool）： `brew install kubernetes-cli`

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# 任務

- 認識 k8s、玩玩 `kubectl`
- 建立第一個 pod
- 建立第一個 deployment
- 更新 deployment（scale、update image）
- 建立第一個 service
- 綜合練習

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# 開始 Workshop 之前

- 講解內容壓縮，著重在動手做
- 隨時打斷我問問題，不限於 K8s 本身
- 主角是你們

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# 認識 k8s、玩玩 `kubectl`

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## K8s 能幹嘛的

- Container Orchestration Platform
- Self-Healing
- Service Discovery / Load Balance
- Rolling Update / Scaling

![](https://d33wubrfki0l68.cloudfront.net/cc38b0f3c0fd94e66495e3a4198f2096cdecd3d5/ace10/docs/tutorials/kubernetes-basics/public/images/module_04_services.svg)

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## K8s 對使用者來說有什麼用

以 declarative way 定義資源的期望狀態，K8s 會盡力將系統達到期望狀態

- 不再手動調整 app，隱含 immutable 概念
- 將 stateful 和 stateless 資源分開管理，讓大部分 stateless 應用程式邏輯更簡單

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## K8s 的資源

- 可操作的物件都是一種 RESTful resource，可對其 
    - `GET`
    - `CREATE`
    - `PATCH`
    - `DELETE`
- 常見的資源有
    - `namespace`
    - `node`
    - `pod`
    - `deployment`
    - `service`
    - `event`

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## 動手做

```bash
kubectl config get-contexts # 取得當前系統有哪些 context
kubectl config use docker-desktop # 切換到不同的 context
kubectl config current-context
kubectl version # 檢查 client/server 版本

kubectl cluster-info # 確認是 docker-desktop cluster 下
# 查看當前有哪些 API resource 可以操作，觀看一下有什麼欄位
kubectl api-resources

kubectl get namespaces # 列出所有 namespace（加不加 s 都行）
kubectl get nodes # 列出所有 node

# 列出 kube-system 下所有 pod
kubectl get pod -n kube-system 
# 指定查看特定 pod，並以 yaml 格式輸出
kubectl get pod -n kube-system kube-apiserver-docker-desktop -o yaml 
# 列出 kube-system 下包含 label `tier` 
# 為 control-plane 的 pod，並以 wide 格式輸出
kubectl get pod -n kube-system -l tier=control-plane
```

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# 建立第一個 pod

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## Pod 是什麼

_From [https://matthewpalmer.net](https://matthewpalmer.net/kubernetes-app-developer/articles/what-is-a-pod-in-kubernetes.html)_

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![](https://d33wubrfki0l68.cloudfront.net/5cb72d407cbe2755e581b6de757e0d81760d5b86/a9df9/docs/tutorials/kubernetes-basics/public/images/module_03_nodes.svg)

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## Pod 是什麼

- 最小封裝 app 的單位，裡面通常封裝一至多個 container
- 也是最小被 scheduling 的單位，所有 container 都會被分配到同一個 node 上
- 內部 container 共用 network、cgroup（權限）、volume
- 有不同的生命週期（phase），`Creating`、`Running`、`Terminating` 等
- 有一致性，Pod 內所有的 container 都達到特定 phase，Pod 的 phase 才會改變
- pod 就有 auto-healing 的功能，預設掛掉就會 restart

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## K8s Resource manifest

Declarative way 建立資源

```yaml
# nginx-pod.yaml
apiVersion: v1    # Resource 版本（不同版本的 spec 可能不同）
kind: Pod         # K8s 資源類別
metadata:         # 可供自身或其他資源利用辨識
  name: my-nginx  # namespace 下唯一可識別的 Pod 名稱
  labels:         # Label，會用在 selector
    app: nginx
spec:             # 定義這個資源想達到的狀態
  containers:
  - name: nginx         # container 可辨識名稱
    image: nginx:1.17.2 # 要用哪個（docker）image
    ports:
    - containerPort: 80 # 將 container exposed port 曝露到 80 port
```

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## 動手做

```bash
kubectl create -f nginx-yaml.yaml # 建立 nginx app
kubectl get pod -l app=nginx # 看看 nginx app 長得怎樣

# 沒有看到 pod 狀態變化嗎？讓我們先刪掉剛剛的 pod
kubectl delete pod my-nginx

kubectl get pod -o wide -w # 用 wide 輸出格式，並 watch changes

# 開另一個 terminal，然後建立 pod resource
# apply 是更高級的 create/patch 融合體，會自動 diff merge changes
kubectl apply -f nginx-yaml.yaml
kubectl get pod -l app=nginx

# 也可以透過 label selector 刪除所有包含 label 的 pod
# 同時觀察 phase 的變化
kubectl delete pod -l app=nginx
```

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# 建立第一個 deployment

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## 何謂 Deployment

- 管理 pod rollout/rollback（紀錄 rollout history）
- 透過 label selector 選擇 pod
- 可以進行 stateless app 的 scaling
- 設定不同的 rolling update 策略（recreate、rolling）

![](https://d33wubrfki0l68.cloudfront.net/152c845f25df8e69dd24dd7b0836a289747e258a/4a1d2/docs/tutorials/kubernetes-basics/public/images/module_02_first_app.svg)

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![](https://matthewpalmer.net/kubernetes-app-developer/articles/deployment-diagram-kubernetes.gif)

_From [https://matthewpalmer.net](https://matthewpalmer.net/kubernetes-app-developer/articles/what-is-a-pod-in-kubernetes.html)_

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## Deployment manifest

```yaml
# nginx-deployment.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: my-nginx # name 和 pod 沒關係，因為是不同 resource
spec:
  selector: # ??? 試著用 kubectl explain 看看怎麼填寫
  replicas: # ??? 試著用 kubectl explain 看看怎麼填寫
  template: # 這裡就是 pod.spec 嗎？？？
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.17.2
        ports:
        - containerPort: 80
```

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## 動手做

```bash
kubectl explain deploy.spec # 看看 spec 上面有什麼 欄位

# 建立 deployment 資源
kubectl apply -f nginx-deployment.yaml

# 觀察 deployment
kubectl delete pod my-nginx-xxxxxx
```

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## 更新 deployment（scale、update image）

- deployment 可以透過更改 `deployment.spec.replicas` 更動數量
- 更動 `deployment.spec.template` 就會造成 rolling  update

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## 動手做

```bash
# 將數量改到三個  replicas
kubectl scale deploy my-nginx --replicas=3
# 檢查 rollout 的狀況
kubectl rollout status deploy my-nginx
# 查看 rollout 的歷史紀錄
kubectl rollout history deploy my-nginx
# rollback 
kubectl rollout undo deployment my-nginx --to-revision=1
```

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# 建立第一個 service

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## 何謂 service

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## 何謂 service

- 用來暴露 pod 到 pod 外部的世界
- 這個世界可能是 cluster 內部，或是 cluster 外
- service 會產生 static 的 DNS record 和 port
- 透過 label selector 選擇 pod

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## 動手做

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# 綜合練習

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TODO

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## 動手做

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# 補充資料

- [Kubernetes 官方網站（雖然零散但資源很多）](https://kubernetes.io)
- [Kubernetes API Reference（也可愛用 `kubectl explain`）](https://kubernetes.io/docs/reference/generated/kubernetes-api/v1.18/)
- []()