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TP - Découvrir la CLI kubectl et déployer une application

Découverte de Kubernetes​

Installer le client CLI kubectl​

kubectl est le point d'entré universel pour contrôler tous les type de cluster kubernetes. C'est un client en ligne de commande qui communique en REST avec l'API d'un cluster.

Nous allons explorer kubectl au fur et à mesure des TPs. Cependant à noter que :

  • kubectl peut gérer plusieurs clusters/configurations et switcher entre ces configurations
  • kubectl est nécessaire pour le client graphique Lens que nous utiliserons plus tard.

La méthode d'installation importe peu. Pour installer kubectl sur Ubuntu nous ferons simplement: sudo snap install kubectl --classic.

  • Faites kubectl version pour afficher la version du client kubectl.

Installer Minikube​

Minikube est la version de développement de Kubernetes (en local) la plus répendue. Elle est maintenue par la cloud native foundation et très proche de kubernetes upstream. Elle permet de simuler un ou plusieurs noeuds de cluster sous forme de conteneurs docker ou de machines virtuelles.

Nous utiliserons classiquement docker comme runtime pour minikube (les noeuds k8s seront des conteneurs simulant des serveurs). Ceci est, bien sur, une configuration de développement. Elle se comporte cependant de façon très proche d'un véritable cluster.

  • Si Docker n'est pas installé, installer Docker avec la commande en une seule ligne : curl -fsSL https://get.docker.com | sh, puis ajoutez-vous au groupe Docker avec sudo usermod -a -G docker <votrenom>, et faites sudo reboot pour que cela prenne effet.

  • Pour lancer le cluster faites simplement: minikube start (il est également possible de préciser le nombre de coeurs de calcul, la mémoire et et d'autre paramètre pour adapter le cluster à nos besoins.)

Minikube configure automatiquement kubectl (dans le fichier ~/.kube/config) pour qu'on puisse se connecter au cluster de développement.

  • Testez la connexion avec kubectl get nodes.

Affichez à nouveau la version kubectl version. Cette fois-ci la version de kubernetes qui tourne sur le cluster actif est également affichée. Idéalement le client et le cluster devrait être dans la même version mineure par exemple 1.20.x.

Bash completion et racourcis​

Pour permettre à kubectl de compléter le nom des commandes et ressources avec <Tab> il est utile d'installer l'autocomplétion pour Bash :

sudo apt install bash-completion

source <(kubectl completion bash)

echo "source <(kubectl completion bash)" >> ${HOME}/.bashrc

Vous pouvez désormais appuyer sur <Tab> pour compléter vos commandes kubectl, c'est très utile !

  • Notez également que pour gagner du temps en ligne de commande, la plupart des mots-clés de type Kubernetes peuvent être abrégés :
    • services devient svc
    • deployments devient deploy
    • etc.

La liste complète : https://blog.heptio.com/kubectl-resource-short-names-heptioprotip-c8eff9fb7202

Explorons notre cluster k8s​

Notre cluster k8s est plein d'objets divers, organisés entre eux de façon dynamique pour décrire des applications, tâches de calcul, services et droits d'accès. La première étape consiste à explorer un peu le cluster :

  • Listez les nodes pour récupérer le nom de l'unique node (kubectl get nodes) puis affichez ses caractéristiques avec kubectl describe node/minikube.

La commande get est générique et peut être utilisée pour récupérer la liste de tous les types de ressources ou d'afficher les informations d'un resource précise.

Pour désigner un seul objet, il faut préfixer le nom de l'objet par son type (ex : kubectl get nodes minikube ou kubectl get node/minikube) car k8s ne peut pas deviner ce que l'on cherche quand plusieurs ressources de types différents ont le même nom.

De même, la commande describe peut s'appliquer à tout objet k8s.

  • Pour afficher tous les types de ressources à la fois que l'on utilise : kubectl get all
NAME                 TYPE        CLUSTER-IP     EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
service/kubernetes   ClusterIP   10.96.0.1   <none>        443/TCP   2m34s

Il semble qu'il n'y a qu'une ressource dans notre cluster. Il s'agit du service d'API Kubernetes, pour que les pods/conteneurs puissent utiliser la découverte de service pour communiquer avec le cluster.

En réalité il y en a généralement d'autres cachés dans les autres namespaces. En effet les éléments internes de Kubernetes tournent eux-mêmes sous forme de services et de daemons Kubernetes. Les namespaces sont des groupes qui servent à isoler les ressources de façon logique et en termes de droits (avec le Role-Based Access Control (RBAC) de Kubernetes).

Pour vérifier cela on peut :

  • Afficher les namespaces : kubectl get namespaces

Un cluster Kubernetes a généralement un namespace appelé default dans lequel les commandes sont lancées et les ressources créées si on ne précise rien. Il a également aussi un namespace kube-system dans lequel résident les processus et ressources système de k8s. Pour préciser le namespace on peut rajouter l'argument -n à la plupart des commandes k8s.

  • Pour lister les ressources liées au kubectl get all -n kube-system.

  • Ou encore : kubectl get all --all-namespaces (peut être abrégé en kubectl get all -A) qui permet d'afficher le contenu de tous les namespaces en même temps.

  • Pour avoir des informations sur un namespace : kubectl describe namespace/kube-system

Déployer une application en CLI​

Nous allons maintenant déployer une première application conteneurisée. Le déploiement est un peu plus complexe qu'avec Docker, en particulier car il est séparé en plusieurs objets et plus configurable.

  • Pour créer un déploiement en ligne de commande (par opposition au mode déclaratif que nous verrons plus loin), on peut lancer par exemple: kubectl create deployment demonstration --image=monachus/rancher-demo.

Cette commande crée un objet de type deployment. Nous pourvons étudier ce deployment avec la commande kubectl describe deployment/demonstration.

  • Notez la liste des événements sur ce déploiement en bas de la description.

  • De la même façon que dans la partie précédente, listez les pods avec kubectl. Combien y en a-t-il ?

  • Agrandissons ce déploiement avec kubectl scale deployment demonstration --replicas=5

  • kubectl describe deployment/demonstration permet de constater que le service est bien passé à 5 replicas.

    • Observez à nouveau la liste des évènements, le scaling y est enregistré...
    • Listez les pods pour constater

A ce stade impossible d'afficher l'application : le déploiement n'est pas encore accessible de l'extérieur du cluster. Pour régler cela nous devons l'exposer grace à un service :

  • kubectl expose deployment demonstration --type=NodePort --port=8080 --name=demonstration-service

  • Affichons la liste des services pour voir le résultat: kubectl get services

Un service permet de créer un point d'accès unique exposant notre déploiement. Ici nous utilisons le type Nodeport car nous voulons que le service soit accessible de l'extérieur par l'intermédiaire d'un forwarding de port.

Avec minikube ce forwarding de port doit être concrêtisé avec la commande minikube service demonstration-service. Normalement la page s'ouvre automatiquement et nous voyons notre application.

  • Sauriez-vous expliquer ce que l'app fait ?
  • Pour le comprendre ou le confirmer, diminuez le nombre de réplicats à l'aide de la commande utilisée précédement pour passer à 5 réplicats. Qu se passe-t-il ?

Une autre méthode pour accéder à un service (quel que soit sont type) en mode développement est de forwarder le traffic par l'intermédiaire de kubectl (et des composants kube-proxy installés sur chaque noeuds du cluster).

  • Pour cela on peut par exemple lancer: kubectl port-forward svc/demonstration-service 8080:8080 --address 127.0.0.1
  • Vous pouvez désormais accéder à votre app via via kubectl sur: http://localhost:8080. Quelle différence avec l'exposition précédente via minikube ?

=> Un seul conteneur s'affiche. En effet kubectl port-forward sert à créer une connexion de developpement/debug qui pointe toujours vers le même pod en arrière plan.

Pour exposer cette application en production sur un véritable cluster, nous devrions plutôt avoir recours à service de type un LoadBalancer. Mais minikube ne propose pas par défaut de loadbalancer. Nous y reviendrons dans le cours sur les objets kubernetes.

CheatSheet pour kubectl et formattage de la sortie​

https://kubernetes.io/docs/reference/kubectl/cheatsheet/

Vous noterez dans cette page qu'il est possible de traiter la sortie des commandes kubectl de multiple façon (yaml, json, gotemplate, jsonpath, etc)

Le mode de sortie le plus utilisé pour filtrer une information parmis l'ensemble des caractéristiques d'une resource est jsonpath qui s'utilise comme ceci:

kubectl get pod <tab>
kubectl get pod demonstration-7645747fc6-f5z55 -o yaml # pour afficher la spécification
kubectl get pod demonstration-7645747fc6-f5z55 -o jsonpath='{.spec.containers[0].image}' # affiche le nom de l'image

Essayez de la même façon d'afficher le nombre de répliques de notre déploiement.

Des outils CLI supplémentaires​

kubectl est puissant et flexible mais il est peu confortable certaines actions courantes. Il est intéressant d'ajouter d'autres outils pour le complémenter :

  • pour visualiser en temps réel les resources du cluster et leur évolution on installera watch ou plus confortable viddy

  • pour ajouter des plugins à kubectl on peut utiliser krew: https://krew.sigs.k8s.io/docs/user-guide/setup/install/

  • pour changer de cluster et de namespace efficacement on peut utiliser kubectx et kubens: kubectl krew install ctx, kubectl krew install ns

  • pour visualiser les logs d'un déploiement/service on peut utiliser stern: kubectl krew install stern

Au délà de la ligne de commande...​

Accéder à la dashboard Kubernetes​

Le moyen le plus classique pour avoir une vue d'ensemble des ressources d'un cluster est d'utiliser la Dashboard officielle. Cette Dashboard est généralement installée par défaut lorsqu'on loue un cluster chez un provider.

On peut aussi l'installer dans minikube ou k3s. Nous allons ici préférer le client lourd OpenLens

Installer OpenLens​

Lens est un logiciel graphique (un client "lourd") pour contrôler Kubernetes. Il se connecte en utilisant kubectl et la configuration ~/.kube/config par défaut et nous permettra d'accéder à un dashboard puissant et agréable à utiliser.

Récemment Mirantis qui a racheté Lens essaye de fermer l'accès à ce logiciel open source. Il faut donc utiliser le build communautaire à la place du build officiel: https://github.com/MuhammedKalkan/OpenLens/releases

Vous pouvez l'installer en lançant ces commandes :

## Install Lens
export LENS_VERSION=5.5.4 # change with the current stable version
curl -LO "https://github.com/MuhammedKalkan/OpenLens/releases/download/v$LENS_VERSION/OpenLens-$LENS_VERSION.deb"
sudo dpkg -i "OpenLens-$LENS_VERSION.deb"
  • Lancez l'application Lens dans le menu "internet" de votre machine (VNC).
  • Sélectionnez le cluster de votre choix la liste et épinglez la connection dans la barre de menu
  • Explorons ensemble les ressources dans les différentes rubriques et namespaces