Getting started with Kubernetes

07 April 2016

Docker玩了一陣子，總覺得沒有玩一些container management的service好像少了點什麼，
剛好team裡用到Kubernetes，所以這裡就記錄一下怎麼使用Kubernetes。
然後這篇會把Kubernetes架在Google Cloud Platform上面，所以還得去安裝Google Cloud SDK。


1. Downloading Kubernetes

第一步驟要先安裝Kubernetes，安裝方式有好幾種，

  1. tarball解開
  2. Build from source
  3. Homebrew
  4. Remote shell script
  5. 用Google Cloud SDK安裝

各個的詳細步驟可以去Kubernetes安裝頁面看，我自己是選擇透過Google Cloud SDK來安裝，所以首先要先安裝Google Cloud SDK。


安裝Google Cloud SDK

Google Cloud SDK這個tool讓你可以對Google Cloud Platform進行操作。安裝指令如下，Default installation path會在你的home目錄底下，

$ curl https://sdk.cloud.google.com | bash


接著要restart shell和設定gcloud environment，gcloud init這個指令會彈出browser要你login，以及要你輸入default zone，我是選asia-east1-a。

$ exec -l $SHELL
$ gcloud init


安裝kubectl

$ gcloud components install kubectl


2. Setup Google Cloud

在這步驟要做幾件事情，

  1. 註冊Google Cloud
  2. Create project
  3. 打開billing
  4. 開啟Container Engine API.


Step 1. 註冊Google Cloud

點了上面的連結至console以後，就發現其實是以前的Google App Engine+Google APIs的後台，
只不過好久沒用了，發現改版改好多.. 然後又發現新註冊的user有免費300美金的quota可以使用，
舊有的用戶還沒有這300美金可以用，所以建議可以乾脆註冊新帳號使用比較好。


Step 2: Create project

有了帳號以後，就去Create project，Create時的project名稱，
如果project名稱沒有重複的話，應該就會是你的PROJECT_ID。


Step 3: 打開billing

這一步驟就是點這個連結去打開Billing，進去以後要填寫信用卡資料，目的是將來要收費，
不過如果你是新註冊的話，一開始先不用擔心這個問題，因為有300美金可以使用。


Step 4: 開啟Container Engine API

接著要去Enable Container Engine API，點這個連結去enable，進去以後就選取剛剛create的project，然後按下Continue。(如下圖)

cmd


3. Create your Node.js application

接著來寫一個簡單的Node.js application，等等會把這application包成docker image，
先create一個folder，然後建立一個server.js，

$ mkdir hellonode-app
$ cd hellonode-app
$ vim server.js


再把下面的內容貼入到server.js當中，下面的內容就是建立一個http server，且listen在8080 port上，

var http = require('http');
var handleRequest = function(request, response) {
  response.writeHead(200);
  response.end("Hello World!");
}
var www = http.createServer(handleRequest);
www.listen(8080);


4. Create and Push a Docker container image

接著要把上面的application變成一個docker image以及把image push上去，所以首先要先建立一個Dockerfile，Dockerfile作用在之前的文章就有解釋過了，
簡單說就是用來定義這個image的資訊。

FROM node:0.12
EXPOSE 8080
COPY server.js .
CMD node server.js


有了Dockerfile以後，就可以來build image了，記得把下面的ken-kubernetes-lab換成你們自己的project id，

$ docker build -t gcr.io/ken-kubernetes-lab/hello-node:v1 .


build完以後，可以在自己local測試看看，

$ docker run -d -p 8080:8080 gcr.io/ken-kubernetes-lab/hello-node:v1
$ curl http://localhost:8080


接著就可以把image push上去Google Container Registry，

$ gcloud docker push gcr.io/ken-kubernetes-lab/hello-node:v1


5. Create a cluster

接著去console，建立一個cluster，如下圖。

cmd


建完以後，就把cluster的info餵給kubectl，記得把cluster-1改成你的cluster名稱。

$ gcloud container clusters get-credentials cluster-1


6. Create a pod

pod在kubernetes的定義是pods are the smallest deployable units of computing that can be created and managed in Kubernetes.，
簡單說，如果你要在kubernetes的cluster裡面run起來一組container，就得有一個pod，
一組container的意思是，這個pod裡面由一個以上的container所組成。

用kubectl run來建立一個pod:

$ kubectl run hello-node --image=gcr.io/ken-kubernetes-lab/hello-node:v1 --port=8080
deployment "hello-node" created

如上面的output所示，kubectl run建立了一個deployment，deployment主要是用來建立或者scale一個pod的一種方式，以這個例子來說，deployment管理了1個pod replica，想看deployment的資訊，就打：

$ kubectl get deployments
NAME         DESIRED   CURRENT   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
hello-node   1         1         1            1           3d


7. Allow external traffic

pod預設只能被內部access，如果想要讓外部存取，必須把pod expose成一個service:

$ kubectl expose deployment hello-node --type="LoadBalancer"

你會發現上面的指令，我們是expose deployment這個object出來，而不是pod，
如上面所說，deployment可能會管理多個pods，所以可以透過deployment來當作load balancer。 取得service ip的指令，請打:

$ kubectl get services hello-node
NAME         CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP       PORT(S)    AGE
hello-node   10.123.244.242   130.211.247.198   8080/TCP   3d

EXTERNAL_IP可能需要一點點時間才會顯示出來，所以如果EXTERNAL_IP一開始是空白的，請等一下再試一次。


8. Scale up your website

Kubernetes其中最強大的一點就是可以很輕鬆的scale你的application，
假設你的application突然需要更多的capacity，你可以簡單地叫deployment去建立新的replica:

$ kubectl scale deployment hello-node --replicas=4

現在你的application就有4個replicas，每一個獨立地在cluster中運作，且load balancer去serve traffic。

$ kubectl get deployments
NAME         DESIRED   CURRENT   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
hello-node   4         4         4            4           3d

$ kubectl get pods
NAME                          READY     STATUS    RESTARTS   AGE
hello-node-3344141985-j2zun   1/1       Running   0          2m
hello-node-3344141985-j70fh   1/1       Running   0          2m
hello-node-3344141985-lzynx   1/1       Running   0          3d
hello-node-3344141985-x3ycw   1/1       Running   0          2m


9. Roll out an upgrade to your website

假設你的application有bug fixes，Kubernetes也可以輕易地幫助你deploy新版本上去。
首先，先來改剛剛的server.js，修改response message:

  response.end("Hello Kubernetes World!");

接著可以build及publish新版本至registry:

$ docker build -t gcr.io/ken-kubernetes-lab/hello-node:v2 . 
$ gcloud docker push gcr.io/ken-kubernetes-lab/hello-node:v2

push完成以後，我們就有一個v2版本的image可以使用，接下來只要透過kubectl edit指令就可以進行update，
這個指令會打開一個text editor，內容是一個deployment的yaml config，
我們只需要把gcr.io/ken-kubernetes-lab/hello-node:v1改成gcr.io/ken-kubernetes-lab/hello-node:v2就好。

$ kubectl edit deployment hello-node

編輯完成以後，可以去看看pods有什麼變化:

$ kubectl get pods
NAME                          READY     STATUS        RESTARTS   AGE
hello-node-3344141985-j2zun   1/1       Terminating   0          19m
hello-node-3344141985-j70fh   1/1       Terminating   0          19m
hello-node-3344141985-lzynx   1/1       Terminating   0          3d
hello-node-3344141985-x3ycw   1/1       Terminating   0          19m
hello-node-3422850722-b0niu   1/1       Running       0          13s
hello-node-3422850722-gu7c3   1/1       Running       0          19s
hello-node-3422850722-oaqw7   1/1       Running       0          19s
hello-node-3422850722-ria1t   1/1       Running       0          13s

從output中會發現，deployment建立新的pod，把舊版的pod關掉了。


10. Delete

由於只有300美金啊，雖然我開了三天也才花費五塊美金，不過沒在用還是關掉吧！
刪除Deployment時，也會一併刪除pod；刪除service會刪除load balancer。

$ kubectl delete service,deployment hello-node

最後記得cluster也要刪除:

$ gcloud container clusters delete cluster-1






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