Kompletan vodič za integraciju Dockera s Kubernetesom: Koncepti, primjeri i najbolje prakse

Tehnologija kontejnera je temelj modernizacije aplikacija. Omogućava vam da enkapsulirate aplikacije zajedno sa svim njihovim zavisnostima u prenosivu jedinicu koja može raditi uniformno u bilo kojem okruženju, bilo da je lokalno, u oblaku ili hibridno. Kontejneri izoluju aplikacije od glavnog operativnog sistema i drugih kontejnera, koristeći karakteristike svojstvene kernelu kontejnera. Linux kao što su imenski prostori i c-grupe. Za dublji uvid u to kako definirati ponovljive konfiguracije, možete pogledati i naš članak o Šta je YAML i kako ga koristiti u Kubernetes-u.

Među njegovim prednostima su: izolacija, prenosivost, lakoća i modularnost. Ove karakteristike, zajedno s mogućnošću brzog pokretanja instanci i održavanja konzistentnosti okruženja, čine ih idealnim za cijeli životni ciklus od razvoja do produkcije. Popularne kontejnerske tehnologije uključuju Docker, Podman, Kubernetes (kao orkestrator) i CRI-O.

Šta je Docker? Osnove i funkcionalnosti

doker To je najšire korištena platforma za kontejnerizaciju, specijalizirana za pakiranje aplikacija i svih njihovih ovisnosti u ono što nazivamo kontejnerima. Pomoću Dockera, programeri mogu osigurati da njihova aplikacija radi isto bez obzira na okruženje, eliminirajući probleme s jazom između razvoja i produkcije.

Una Docker slika To je predložak koji uključuje operativni sistem, izvorni kod, biblioteke i potrebne konfiguracije. Ove slike su kreirane putem dockerfileili automatski u nekim modernim okvirima poput Spring Boota korištenjem specifičnih dodataka (plug-inova). Kada se izvrši, slika postaje kontejner, lagana, izolirana instanca sa svime što je potrebno za pokretanje aplikacije.

Prednosti Dockeraprenosivost, automatizacija implementacije, kontrola verzija, brzina boot, modularnost i aktivna zajednica koja doprinosi daljem poboljšanju ekosistema.

Kubernetes: Orkestriranje kontejnera u velikim razmjerima

Kubernet, skraćeno K8s, je vodeći orkestrator kontejnera. Automatizira implementaciju, upravljanje, skaliranje i rad kontejneriziranih aplikacija. Kreirao/la ga je Google i sada je projekt otvorenog koda koji održavaju CNCF i globalna zajednica.

Za razliku od Dockera, koji samostalno upravlja kontejnerizacijom, Kubernetes upravlja više kontejnera raspoređenih na više čvorova, pružajući visoku dostupnost, skalabilnost, automatizaciju, samoobnavljanje i balansiranje opterećenja.

Vaš ključne komponente uključuju:

• mahune: Minimalna jedinica implementacije, koja može sadržavati jedan ili više kontejnera koji dijele mrežu i skladištenje.
• Usluge: Oni pružaju stabilan, apstraktan pristup podovima, upravljajući prometom putem mrežnih politika i balansirajući opterećenje.
• Raspoređivanja: Oni upravljaju životnim ciklusom podova, osiguravajući održavanje željenog broja replika i olakšavajući nadogradnje ili vraćanje na prethodnu verziju.
• Konfiguracijske mape i tajne: Oni pohranjuju konfiguracijske i osjetljive podatke, omogućavajući dinamičko ubrizgavanje u podove.
• Imenski prostori: Omogućavaju podjelu klastera u logička okruženja kako bi se organizirali resursi i izolirali projekti ili timovi.

Poređenje: Docker Compose vs Kubernetes

Docker Compose y Kubernet Oni rješavaju različite potrebe, čak i ako su povezane. Docker Compose pojednostavljuje definiciju i upravljanje aplikacijama s više kontejnera u lokalnim ili razvojnim okruženjima, koristeći datoteke docker-compose.yml. Omogućava vam pokretanje više servisa, mreža i volumena jednom komandom, olakšavajući testiranje i saradnju.

Kubernet Ide mnogo dalje: dizajniran je za velike implementacije u produkciji, orkestriranje kontejnera distribuiranih na više čvorova, upravljanje visokom dostupnošću, automatsko skaliranje, ponovno zakazivanje isključenih podova i još mnogo toga. Mnogi timovi počinju s Composeom i migriraju na Kubernetes kako se složenost ili potreba za skaliranjem povećavaju.

Prelazak sa Docker Compose-a na Kubernetes pomoću Kompose-a

Za timove koji već imaju aplikacije definirane u Docker Composeu, migracija na Kubernetes može izgledati složeno. Ovdje Kompose zauzima centralno mjesto: to je alat za djelovanje naredbe dizajniran za automatsko pretvaranje datoteka docker-compose.yml u Kubernetes manifestima (YAML), kao što su raspoređivanje y usluge, ubrzavajući tranziciju i smanjujući ručne greške.

Proces sa Kompose-om je jednostavan i sastoji se od četiri osnovna koraka:

1. Instalacija: Preuzmite binarnu datoteku sa službenog repozitorija i postavite je u svoj PATH.
2. Priprema docker-compose.yml datoteke: Pregledajte i ažurirajte datoteku kako biste je prilagodili željenim postavkama (usluge, mreže, volumeni itd.).
3. Konverzija: Bježi kompose convert za generiranje Kubernetes manifesta.
4. Raspoređivanje: Koristite kubectl apply -f kako bi se resursi doveli u Kubernetes klaster.

Ovaj alat vam omogućava da iskoristite prethodni rad u Compose-u i ubrzate ga u naprednijim produkcijskim okruženjima.

Praktična integracija: Izrada i implementacija Docker slika na Kubernetes platformi

Tipičan tijek rada za implementaciju uključuje sljedeće korake:

• Konstrukcija slike: Koristite alati poput Dockerfilea da izgradite svoju sliku iz koda i zavisnosti.
• Označavanje i slanje: Otpremite sliku na registar kontejnera kao što su Docker Hub, Google Container Registry ili Azure Container Registry, tako da Kubernetes može da mu pristupi.
• Kreiranje Kubernetes klastera: Može se uraditi lokalno (pomoću Minikube-a ili Docker Desktop-a), u oblaku (GKE, EKS, AKS) ili na lokaciji korisnika.
• Raspoređivanje: Definišite svoje manifeste YAML (Implementacija, Usluga, ConfigMap, Tajna, itd.) i implementirajte aplikaciju koristeći kubectl apply -f.
• Prezentacija usluge: Stvoriti Usluga (ClusterIP, NodePort ili LoadBalancer) kako bi podovi bili dostupni, bilo iznutra klastera ili izvana.
• Praćenje i testiranje: Validirajte implementaciju pristupom izloženoj krajnjoj tački i korištenjem alata kao što su kubectl get pods da provjerite status implementacije.

Napredni primjer: Integracija Spring Boot aplikacije

Jedna od najtraženijih integracija je integracija Java aplikacija sa Spring Bootom. Postoje alati kao što su Paket Buildpacks i Maven dodatke koji vam omogućavaju automatsko kreiranje Docker slika bez potrebe za pisanjem dockerfile. Jednostavno trčanje ./mvnw spring-boot:build-image -Dspring-boot.build-image.imageName=miapp:latest Slika se dobija spremna za produkciju, u skladu s najboljim praksama i osiguravajući kompatibilnost.

Sljedeći korak je integracija sa ConfigMaps i Secrets za upravljanje konfiguracijom u klasteru i olakšavanje integracije sa Docker Compose u razvojnim okruženjima.

Kubernetes manifesti: Implementacija, Usluga, ConfigMap, Tajna, Imenski prostor

Kubernetes upravlja resursima koristeći datoteke manifest u formatu YAML (ili JSON). Svaki resurs ispunjava određenu funkciju i važno je znati njegovu strukturu i korisnost:

• Deployment: Upravlja životnim ciklusom pod-a i održava željeni broj replika, istovremeno olakšavajući nadogradnje bez zastoja.
• Servis: Omogućava pristup, otkrivanje i balansiranje prometa za podove.
• KonfiguracijskaMapa: Pohranjuje neosjetljivu konfiguraciju koja se može ubrizgati kao varijable okruženja ili montirati kao datoteke.
• Tajna: Pohranjuje osjetljive podatke poput lozinki ili certifikata, kodirane u base64 formatu.
• Prostor imena: Segmentirajte i organizirajte resurse unutar klastera za bolje upravljanje više timova ili više projekata.

Za naprednu integraciju, pravila pristupa se definiraju pomoću uloga y Vezivanje uloga, osiguravajući da samo ovlašteni korisnici ili servisi mogu mijenjati ili čitati određene resurse unutar imenskih prostora.

Provjere ispravnosti i praćenje pomoću aktuatora s opružnim zatvaračem

U stvarnim okruženjima, praćenje to je neophodno. Spring Boot Actuator, na primjer, otkriva HTTP krajnje tačke (/actuator/health, /actuator/ready) koje Kubernetes može koristiti za utvrđivanje da li su podovi spremni za primanje prometa (readinessProbe) ili ako dođe do ozbiljnog kvara koji zahtijeva ponovno pokretanje kontejnera (livenessProbe).

Konfigurisanje ovih sondi u manifestima implementacije ključno je za postizanje otpornih, samoupravljajućih aplikacija koje se mogu oporaviti od grešaka bez ručne intervencije.

Strategije integracije Dockera za Kubernetes

U naprednim scenarijima, uobičajeno je da se susrećete sa situacijama u kojima je potrebno izvršiti Docker unutar pod-a, na primjer za CI/CD cjevovode poput Jenkinsa. Postoje tri glavne strategije:

• Docker u Dockeru (DinD): Instalirajte Docker Engine unutar istog kontejnera. Funkcionalno je, ali nosi sigurnosne rizike, probleme s kompatibilnošću pohrane i ne preporučuje se za produkciju.
• Docker izvan Dockera (DooD): Aplikacija pristupa Docker daemonu host čvora montiranjem njegovog socketa. Poboljšava performanse i izbjegava dupliranje demona, ali i dalje predstavlja rizike za sigurnost i upravljanje resursima koji su izvan kontrole Kubernetesa.
• Docker Prikolica: Implementirajte dodatni kontejner unutar poda koji djeluje kao Docker Engine i izlaže svoj socket preko lokalne mreže, dodajući dodatke za autorizaciju kako biste ublažili rizike. Iako smanjuje neke probleme, i dalje zahtijeva posebne privilegije i njegu.

Preporuka: Kad god je moguće, koristite alate bez demona izgraditi slike, izbjegavajući probleme i rizike prethodnih rješenja.

Instaliranje Dockera i Kubernetesa: Windows i Linux

En Windows, najlakši način je korištenje DockerDesktop, što vam omogućava da omogućite Kubernetes kao lokalno razvojno okruženje. Proces je sljedeći:

• Preuzmite i instalirajte Docker Desktop sa službene web stranice.
• Omogućite opciju Kubernetes u konfiguraciji.
• Koristite kubectl (dolazi integrirano) za upravljanje resursima.

Za produkcijska okruženja ili kada je potrebna veća kontrola, možete instalirati Minikube ili direktno u virtualne mašine ili goli metal.

Na Linuxu (npr. Ubuntu 22.04):

• Ažurirajte sistem sa sudo apt-get update && sudo apt-get upgrade.
• Instalirajte Docker sa sudo apt-get install docker-ce docker-ce-cli containerd.io docker-compose-plugin.
• Instalirajte Kubernetes dodavanjem službenog repozitorija i pokretanjem sudo apt-get install -y kubeadm.
• Inicijalizirajte klaster sa sudo kubeadm init --pod-network-cidr 10.244.0.0/16.
• Konfigurišite kubectl kopiranje konfiguracijske datoteke u $HOME/.kube/config i podešavanje dozvola.