Kubernetes (K8s) é um produto Open Source utilizado para automatizar a implantação, o dimensionamento e o gerenciamento de aplicativos em contêiner. Ele agrupa contêineres que compõem uma aplicação em unidades lógicas para facilitar o gerenciamento e a descoberta de serviço. O Kubernetes se baseia em 15 anos de experiência na execução de containers em produção no Google, combinado com as melhores ideias e práticas da comunidade. [kubernetes.io]
O Kubernetes conecta diversos servidores em um cluster, sendo ele um grupo de nós interconectados. Podemos considerar que o cluster consiste em dois elementos básicos: Master node (Control Plane) e Worker node.
O Control Plane é o cérebro do cluster Kubernetes, sendo responsável pelo gerenciamento do cluster e também pela coordenação dos worker nodes, onde todos os serviços estão em execução. As principais tarefas do Control Plane são são atender requisões de API, escalonar contêineres, e gerenciar Services.
O control plane é constituído dos seguintes componentes:
kube-apiserver: É o servidor frontend do control plane, e trata todas as requisições de API.
etcd: É o banco de dados que o Kubernetes armazena todas as suas informações: ele mantém os dados de configuração, quais nós existem, quais recursos estão no cluster, etc.
kube-scheduler: Decide onde executar os Pods recém-criados.
kube-controller-manager: É responsável pela execução dos controladores de recursos, como DaemonSets, Deployments, ReplicaSets, etc.
cloud-controller-manager: Interage com o provedor de cloud (em clusters baseados em cloud), gerenciando recursos como load balancers e volumes de disco.
O Worker Node é responsável pelo deploy e execução dos contêineres de aplicação. Cada worker node de um cluster Kubernetes executa os seguintes componentes:
kubelet: É responsável por orientar o runtime do contêiner a iniciar cargas de trabalho (workloads) escalonadas no nó e a monitorar seu status.
kube-proxy: É um proxy de rede que é executado nos nós e encaminha as requisições entre os Pods em nó distintos e entre os Pods e a Internet.
container runtime: Inicia e finaliza os contêinres, além de cuidar de suas comunicações. No geral, o Docker é o mais utilizado, mas o Kubernetes aceita outros runtimes, como rkt e CRI-O.
O Minikube é uma ferramenta open source que permite a execução de um cluster de Kubernetes em uma máquina local. O Minikube inicia um cluster de nó único localmente, com baixa utilização de recursos. É ideal para testes de desenvolvimento e realização de POC's.
O site oficial fornece um breve tutorial para a instalação do Minikube. Basta acessar Install Minikube .
Os requisitos para instalação do Minikube estão mencionados no tutorial, mas vale frisar:
- Tenha um hypervisor instalado. Sugestão: VirtualBox.
- kubectl (ferramenta de linha de comando para interagir com o cluster)
Após instaladas as ferramentas mencionadas acima, verifique a versão do minikube digitando o comando:
$ minikube version
minikube version: v1.6.1
commit: 42a9df4854dcea40ec187b6b8f9a910c6038f81a
Com o minikube instalado, já é possível criar o cluster em uma máquina virtual, em nosso caso, provisionada através do VirtualBox.
Defina o VirtualBox como driver default, para que o minikube possa provisionar uma VM através dele:
$ minikube config set vm-driver virtualbox
E então, podemos iniciar o cluster.
$ minikube start
😄 minikube v1.6.1 on Linuxmint 19
✨ Automatically selected the 'virtualbox' driver (alternates: [none])
🔥 Creating virtualbox VM (CPUs=2, Memory=2000MB, Disk=20000MB) ...
🐳 Preparing Kubernetes v1.17.0 on Docker '19.03.5' ...
💾 Downloading kubeadm v1.17.0
💾 Downloading kubelet v1.17.0
🚜 Pulling images ...
🚀 Launching Kubernetes ...
⌛ Waiting for cluster to come online ...
🏄 Done! kubectl is now configured to use "minikube"
Após o setup inicial do cluster, podemos verificar o status do cluster.
$ minikube status
host: Running
kubelet: Running
apiserver: Running
kubeconfig: Configured
Agora vamos utilizar o comando kubectl cluster-info, para checar se o kubectl consegue se comunicar com o cluster, e verificar se tudo está funcionando corretamente.
$ kubectl cluster-info
Kubernetes master is running at https://192.168.99.100:8443
KubeDNS is running at https://192.168.99.100:8443/api/v1/namespaces/kube-system/services/kube-dns:dns/proxy
Como podemos ver, temos comunicação com o cluster, e conseguimos verificar o status dos componentes instalados. Para verificar os nós disponíveis, utilizamos o comando kubectl get nodes.
$ kubectl get nodes
NAME STATUS ROLES AGE VERSION
minikube Ready master 11m v1.17.0
Na saída acima, podemos ver que nosso cluster possui apenas um nó, que foi provisionado com o auxílio do minikube. Este é um cenário apenas para ambientes de desenvolvimento e testes locais. Em ambientes de produção é recomendada a utilização de múltiplos nós.
Para colocar em práticas os conceitos abordados durante o treinamento, temos alguns labs disponíveis: