開發人員必須知道的 Kubernetes 核心技術 - Kubernetes Summit 2018
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本文件介绍了开发人员在 Kubernetes 中必须了解的核心技术，包括 Docker 的运作方式、Kubernetes 的架构、常用对象和部署方法。强调了容器生命周期管理与监控、各种 Kubernetes 物件及其功能，以及部署应用的标准流程和常见问题的排查技巧。还提供了学习资源和联系方式，帮助开发者更好地掌握 Kubernetes 技术。
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管理容器映像生命週期與基本指令
• 列出所有容器映像 ( container image )
– docker images
• 搜尋容器映像 ( Docker Hub )
– docker search TERM
• 下載容器映像
– docker pull IMAGE
• 建立容器映像 ( 從現有容器建立 )
– docker commit CONTAINER IMAGE
• 建立容器映像 ( 從 Dockerfile 建立 )
– docker build -t REPO:TAG PATH
• 標記指定容器映像
– docker tag IMAGE[:TAG] NEWIMAGE[:TAG]
• 刪除指定容器映像
– docker rmi IMAGE](https://image.slidesharecdn.com/a-180614085903/85/Kubernetes-Kubernetes-Summit-2018-9-320.jpg)
開發人員必須知道的 Kubernetes 核心技術 - Kubernetes Summit 2018
- 1. 開發人員必須知道的 Kubernetes 核心技術 多奇數位創意有限公司 技術總監 黃保翕 ( Will 保哥 ) 部落格：http://blog.miniasp.com/ Kubernetes Summit 2018
- 2. 2 分享大綱 • 了解 Docker 運作方式 • 了解 Kubernetes 的運作架構 • 了解 Kubernetes 的常用物件 • 了解 Kubernetes 的部署方式 • 那些年開發人員經常在 K8S 遇到的鬼
- 3. Understanding Docker 了解 DOCKER 運作方式
- 6. 6 認識 Docker 映像階層架構 (Image Layers) • Docker 映像檔採用一種 分層堆疊的運作方式 – 採用了 aufs 檔案系統 – 映像其實是由多個映像 堆疊而成的 – 建立映像的同時， 每個步驟都會建立一層映像
- 7. 7 開發人員必須了解的事 1. 管理容器生命週期 2. 管理容器映像生命週期 3. 看得懂 Dockerfile 檔案 4. 了解容器發行管理的過程
- 8. 8 管理容器生命週期與基本指令 • 建立映像實體 ( image instance ) ( container ) – docker run -it IMAGE COMMAND • 列出所有容器 – docker ps -a • 啟動指定容器 – docker start CONTAINER • 在指定容器中執行命令 – docker exec -it CONTAINER cmd • 顯示容器執行過程的主控台訊息 – docker logs CONTAINER • 停止指定容器 – docker stop CONTAINER • 刪除指定容器 – docker rm CONTAINER
- 9. 9 管理容器映像生命週期與基本指令 • 列出所有容器映像 ( container image ) – docker images • 搜尋容器映像 ( Docker Hub ) – docker search TERM • 下載容器映像 – docker pull IMAGE • 建立容器映像 ( 從現有容器建立 ) – docker commit CONTAINER IMAGE • 建立容器映像 ( 從 Dockerfile 建立 ) – docker build -t REPO:TAG PATH • 標記指定容器映像 – docker tag IMAGE[:TAG] NEWIMAGE[:TAG] • 刪除指定容器映像 – docker rmi IMAGE
- 11. 11 Kubernetes 的主要用途 • K8S 是一個 微服務應用程式 的 協調器 ( An Orchestrator for Microservice Apps ) • K8S 可全自動化的管理與調度容器執行！ 全自動的配置容器要在叢集內的哪些節點執行 • K8S 用一種「抽象化」的方式管理容器執行
- 12. 12 Kubernetes 的主要元件 • Master – 叢集的大腦，負責控制所有 "節點" 執行必要的容器 – 負責調度有哪些 Pods 要安排到哪些 Nodes 運作 – 負責儲存叢集運作過程的所有狀態 • Nodes ( Minions ) – 負責管理所有容器執行 – 負責將指派要執行的 Pods 實體化 – 負責監控所有 Pod 執行的健康狀況
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- 19. 了解 KUBERNETES 的常用物件 The Kubernetes Objects
- 20. 20 認識 Kubernetes 物件 • Pod K8S 部署應用程式的最小單位 • Deployment 定義應用程式部署的條件與參數 • Service 讓 Pod 提供對外連線的服務 • DaemonSet 讓 Pod 自動跑在所有 Nodes • Volume 設定檔案存取的方式 (nfs, hostPath, …) • Persistent Volume (PV) – 將 Volume 物件封裝起來並提供額外的附加資訊 (capacity/accessModes) • Persistent Volume Claim (PVC) – 設定所需儲存空間的條件，並自動比對/取出適合的 PV 物件。 – 如果比對不到合適的 PV 物件，就會透過 StorageClasses 動態建立 PV • Storage Classes – 將儲存空間進行分類，幫助 PVC 動態建立 PV 物件 – 包含 provisioner, parameters, 與 reclaimPolicy 等欄位
- 21. 21 認識 Desired State (期望狀態) • 期望狀態 (Desired State) – 我們透過建立 Kubernetes 物件來告知叢集該如何運行， 藉此建立一種 期望狀態 (Desired State)！ • 例如我們有個服務希望至少執行 3 個 Pods – 這時 K8S 就會盡力幫我們在叢集中達成這個期望狀態 – 但是狀態經常會改變，例如人為變更或有 Nodes 掛掉 – 此時 Kubernetes 就會依據期望狀態盡力回復原狀
- 22. 22 開發人員還需要認識的 Kubernetes 物件 • ConfigMaps – 可以用來保存應用程式常用的參數設定 • SMTP IP • LogPath • 其他應用程式設定 • Secrets – 可以用來保存應用程式需要安全保存的設定參數 • Passwords • Password Salt • Connection String • Private Keys
- 23. 23 • kubectl create configmap idpw --from-literal=password=123456 • kubectl get configmap idpw -o yaml • kubectl create secret generic idpw --from-literal=password=123456 • kubectl get secret idpw -o yaml
- 25. 25 應用程式佈署標準流程 • 建置好應用程式的容器映像 ( Image ) • 先確認在本機 Docker 進行測試執行無誤 • 將容器映像推送到 Docker Registry 保存 • 撰寫 Deployment 佈署腳本 (YAML) • 建立 Deployment 物件 • 進入服務監控程序
- 26. 26 示範一個完整的 K8S 開發佈署流程 • dotnet new mvc -n k8sdemo • cd k8sdemo • code . • F1 > Docker: Add Docker files to Workspace • 修改 Dockerfile • docker build -t willh/k8sdemo:latest . --no-cache • docker push willh/k8sdemo:latest • docker run --rm -p 8080:80 willh/k8sdemo:latest • kubectl run k8sdemo --image=willh/k8sdemo:latest • kubectl expose deployment k8sdemo --type=NodePort • kubectl get svc k8sdemo • 撰寫 k8sdemo.deployment.yaml • kubectl create -f k8sdemo.deployment.yaml • kubectl delete -f k8sdemo.deployment.yaml
- 27. 佈署到 K8S 之後的常見問題 Common Problems for Developers
- 28. 28 部署到 K8S 的 Pods 怎樣都無法啟動 • 檢查步驟： – 可以在本機 Docker 啟動程式嗎？ • 有沒有正確使用 Tag 在 Image 上？ – 執行時 Image 是否被快取住？ • imagePullPolicy: Always • AlwaysPullImages – 是否因為 Secrets 設定錯誤導致抓不到 Image – kubectl describe – kubectl logs – /var/log/syslog
- 29. 29 必須學會的偵錯技巧 • kubectl describe – 從 K8S 叢集的角度看 Pod 的運作狀況 • 先看 Events 事件紀錄 • 如果看不懂 Events 事件說明，就要在繼續往下追查 • kubectl logs – 查詢目前 Pods 中的 Console Logs • kubectl logs --previous – Pod 必須要有 Restart 才可以看出前一版的 Pod 紀錄
- 30. 30 追查 kubelet 的詳細訊息記錄 • 每台 Node 都有個 kubelet 程式 • kubelet 主要用來接收 Master 下達的命令 • kubelet 會依據 Master 的命令對 Node 進行操作！ • 因此查看 kubelet 的訊息紀錄對了解問題幫助很大 • 你可以從系統記錄檔中看出 kubelet 在背後做了多 少事，包含硬碟爆掉會依序對 Pod 做什麼事情都一 清二楚，唯一的缺點是 Logs 非常多！ • 常見路徑 – /var/log/syslog (Ubuntu/Debian) – /var/log/messages (RedHat Family)
- 31. 31 服務不穩定 ( 每 10 ~ 15 天會當掉一次 ) • 真實案例 – 硬碟配置 50GB / 系統用掉 10GB 左右 – 每 10 ~ 15 天有個 Pod 會自動死掉 – 不是每次都會發現 Pod 死掉 (查的時候硬碟空間都還有) • 問題分析 – 我們有個 Pod 由於流量大，每 3 天會寫入 8GB 資料 – 當硬碟不夠時，K8S 會開始自動清空用不到的資源， 最後會清除死掉的物件 (Pod)，並且將記錄清空！(死無對證) – 如果當 Pod 因為資源不足而被砍掉之後，所有 Logs 就 會消失，因此會查不出問題在哪！ – Configure Out Of Resource Handling
- 32. 32 服務不穩定 ( 服務經常不明原因斷線 ) • 問題描述 – 原本的服務都非常正常 – 但有一天服務開始不穩定連線 (經常斷線) – 沒有人知道為什麼 • 問題分析 – 剛開始用的時候，K8S 只有一個 Pod – 所以一直以來都設定為同一個 Label – 開始加入其他 Pods 時，開發人員不知道要調整 Label – 最後導致 Service 經常選錯 Pod 連線！ – Labels and Selectors - Kubernetes
- 33. 33 Logs 太多導致 k8s 爆掉的解決方案 • 解決方案 1: 定時砍掉所有的 Pods – 這是開發人員自己的決定 ( 很髒，但有效 XD ) – 正確示範：kubectl delete pod -l component=web – 錯誤示範：kubectl delete deployment -l component=web – Logging at the node level • 解決方案 2: 不要寫 Logs 在 Console – 自己寫 Logs 在自訂檔案 (hostPath volume) – 再搭配 logrotate 壓縮或備份 Logs • 解決方案 3: 自己 hack Docker logs 的 logrotate 機制 – 由 Infra Team 負責撰寫這部分 Shell Script
- 35. 35 相關連結 • Docker - Build, Ship, and Run Any App, Anywhere • Kubernetes | Production-Grade Container Orchestration • What are some good ways of learning Kubernetes? - Quora • Kubectl tips and tricks - Discuss Kubernetes • kubectl Cheat Sheet | Kubernetes • JSON to YAML • Play with Docker Classroom • Play with Docker • Play with Kubernetes • Kubernetes - Visual Studio Marketplace ( GitHub ) • Visual Studio Kubernetes Tools (Preview) • Azure Dev Spaces - Rapid, Iterative Kubernetes Development in Azure
- 36. 36 聯絡資訊 • The Will Will Web 記載著 Will 在網路世界的學習心得與技術分享 – http://blog.miniasp.com/ • Will 保哥的技術交流中心 (臉書粉絲專頁) – http://www.facebook.com/will.fans • Will 保哥的噗浪 – http://www.plurk.com/willh/invite • Will 保哥的推特 – https://twitter.com/Will_Huang