KUBERNETES DEVELOPMENT LAB

O que é o kubernetes?

• Kubernetes (K8s) é um sistema de orquestração de contêiners open-source que automatiza a implantação, o dimensionamento e a gestão de aplicações em contêiners.
• Ele foi originalmente projetado pelo Google e agora é mantido pela Cloud Native Computing Foundation.
• A palavra "Kubernetes" vem do Grego (κυβερνήτης -kyvernítis) que significa Timoneiro, Comandante. Kubernetes v1.0, foi lançado em 21 de julho de 2015.

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Objetos principais do K8s

• POD – um grupo de um ou mais containers.
• SERVICE – expõe seu pods por uma rede interna ou externa.
• DEPLOYMENT – gera os pods, configura e os mantém vivos.
• NODE – uma VM ou maquina física que compõe o cluster do kubernetes.
• CONFIGMAP – objeto responsável por guardar configurações para execução dos pods

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Pré-requisitos para o lab

• Chocolatey
• NodeJS
• VirtualBox ou Hyper-V

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Instalando o minikube

Instalar a kubectl

$ choco install kubernetes-cli

Instalar o minikube

$ choco install minikube

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Inicializando o minikube

Inicializar o minikube

$ minikube config set kubernetes-version v1.15.3

$ minikube start 

Caso utilize o Hyper-v

$ minikube start --vm-driver hyperv --hyperv-virtual-switch "minikube_switch”

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Agora precisamos descobrir qual o ip que é exposto nosso cluster do minikube

$ minikube status

host: Running
kubelet: Running
apiserver: Running
kubectl: Correctly Configured: pointing to minikube-vm at 172.18.70.199

Nesse lab consideramos que o ip foi adicionado ao arquivo hosts e nomeado como minikube Ex: 172.18.70.199 minikube

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Habilitando o Helm

Instalando o gerenciador de pacotes Helm

$ choco install kubernetes-helm

Inicializando o Helm e instalando o pacote tiller no minikube

$ helm init --wait

Adicionando o repositório de pacotes do helm

$ helm repo add stable https://kubernetes-charts.storage.googleapis.com/

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LET'S CODE

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Implantando um MongoDB em ReplicaSet

Para facilitar a tarefa utilizaremos um Helm Chart o mongodb-replicaset

Instalando o mongodb-replicaset no minikube

$ helm install --name lab stable/mongodb-replicaset

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Recuperando informações para conexao do mongo express

$ kubectl get pod

Recuperar as informações referente ao cluster

$ for ((i = 0; i < 3; ++i)); \
    do kubectl exec \
    --namespace default \
    lab-mongodb-replicaset-$i -- sh \
    -c 'mongo --eval="printjson(rs.isMaster())"';\
    done
...
"hosts" : [
        "lab-mongodb-replicaset-0.lab-mongodb-replicaset.default.svc.cluster.local:27017",
        "lab-mongodb-replicaset-1.lab-mongodb-replicaset.default.svc.cluster.local:27017",
        "lab-mongodb-replicaset-2.lab-mongodb-replicaset.default.svc.cluster.local:27017"
],
...

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Configurando o mongo-express para acesso Externo ao ReplicaSet do MongoDB

Agora vamos efetuar a implantacao de um deployment do mongo-express dentro do nosso minikube

Para efetuar o replace das variaveis dentro dos templates utilizaremos o pacote npm envsub

$ npm i -g envsub

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Utilizando o envsub para interpretar o template

Agora utilizando o envsub vamos efetuar a substituicao da variavel {{HOSTS_LIST}} e criar o arquivo de deployment

$ envsub --syntax handlebars --env HOSTS_LIST=lab-mongodb-replicaset-0.lab-mongodb-replicaset.default.svc.cluster.local,lab-mongodb-replicaset-1.lab-mongodb-replicaset.default.svc.cluster.local,lab-mongodb-replicaset-2.lab-mongodb-replicaset.default.svc.cluster.local mongo-express/deployment.template.yaml mongo-express/deployment.yaml

Agora vamos executar o deploy

$ kubectl apply -f mongo-express/deployment.yaml

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Conferindo a saude do deploy do mongo-express

$ kubectl get deployment

$ kubectl describe deployment mongo-express

$ kubectl get pods -l=app=mongo-express

Expondo o deploy via porta do cluster

$ kubectl expose deployment mongo-express --port=8081 --type=NodePort

$ kubectl get service
...
mongo-express                   NodePort    10.109.51.68    <none>        8081:30210/TCP   6s

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Agora verifique o acesso ao serviço.

$ start chrome http://minikube:30210/

A porta de saida será definida automaticamente, subistitua pela porta definida em seu serviço

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Configurando e executando a aplicação Backend

Agora vamos disponibilizar dentro de nosso cluster uma Webapi para gerenciamento de tarefas backend-api

O Código fonte dessa aplicacao esta na pasta source-files/backend/, para os que nao possuem docker uma imagem já foi preparada para utilização earthworm013/minikube-lab-backend

Nativamente a aplicação expõe a porta 3003

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Utilizaremos nesse passo os arquivos de deploy contidos na pasta ./backend, utilizaremos também o kustomize para efetuar a composição desse deploy

$ envsub --syntax handlebars --env CONNECTION_STRING="mongodb://lab-mongodb-replicaset-0.lab-mongodb-replicaset.default.svc.cluster.local:27017,lab-mongodb-replicaset-1.lab-mongodb-replicaset.default.svc.cluster.local:27017,lab-mongodb-replicaset-2.lab-mongodb-replicaset.default.svc.cluster.local:27017?readPreference=primary&replicaSet=rs0&retryWrites=true" backend/kustomization.template.yaml backend/kustomization.yaml

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Agora vamos executar o apply via kustomize, apos criado o arquivo de configuracao vamos executar o seginte comando

$ kubectl apply -k backend/

Para validar a exposicao da api podemos executar um cURL

$ curl --request POST \
  --url http://minikube:30003/api/todos \
  --header 'Content-Type: application/json' \
  --data '{"description": "Participar do kubernetes - development lab"}'

$ curl -X GET http://minikube:30003/api/todos

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Implementando o proxy para o backend-api usando o NGINX

No processo anterior vimos que o backend-api foi exporto por 2 servicos "backend-api-external-srvc" e "backend-api-internal-srvc", agora vamos utilizar o serviço "backend-api-internal-srvc" para expor seu endpoint via nginx, após isso vamos remover a service que da acesso direto a api backend-api.

Para inicializar o deploy execute o comando

$ kubectl apply -k backend-proxy/

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Após a inicialização podemos verificar o funcionamento pelo commando

$ curl --request POST \
  --url http://minikube:30080/v1/backend-api/todos \
  --header 'Content-Type: application/json' \
  --data '{"description": "Remover a service backend-api-external-srvc"}'

$ curl -X GET http://minikube:30080/v1/backend-api/todos

Agora que garantimos o funcionamento do proxy, vamos remover a service que expoe o backend-api fora de nosso cluster

$ kubectl delete service backend-api-external-srvc

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Implementando o aplicativo final, o web site para gerenciamento de tarefas user-interface

Chegamos ao passo final, implantar o aplicativo de interface do usuário.

O Código fonte dessa aplicacao esta na pasta source-files/frontend/, para os que nao possuem docker uma imagem já foi preparada para utilização earthworm013/minikube-lab-frontend

$ kubectl apply -k user-interface/

Após a inicialização podemos verificar o funcionamento pelo commando

$ curl -X GET http://minikube:30000/

$ start chrome http://minikube:30000/

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LAB CHALLENGE

Bem agora que implantamos nossa estrutura inicial é hora de aplicar o conhecimento e ir mais além.

O desafio agora é criar uma estrutura de configuracoes para os aplicativos, com 2 ambientes, developmet e produção.

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Links úteis

• Kubectl Command Reference
• mongo-express
• Helm