Kubernetes - Zarządzanie Prowincjami Imperium

Salve, legioniście! Dotychczas nauczyliśmy się budować obozy legionowe (kontenery Docker) i łączyć je drogami (Docker Compose). Ale Imperium Rzymskie zarządzało dziesiątkami prowincji jednocześnie. Potrzebowało systemu, który automatycznie rozmieszczał legiony, zastępował poległych żołnierzy i skalował siły w odpowiedzi na zagrożenia. W świecie aplikacji, tę rolę pełni Kubernetes (K8s).

Czym jest Kubernetes?

Kubernetes to platforma do orkiestracji kontenerów - automatycznie zarządza wdrażaniem, skalowaniem i operowaniem kontenerami na klastrze serwerów. Nazwa pochodzi od greckiego słowa "sternik" - Kubernetes jest sternikiem naszego legionu kontenerów.

1// Analogia: Imperium Rzymskie vs Kubernetes
2interface ImperiumKubernetes {
3  imperator: 'Control Plane';       // Centrum dowodzenia
4  prowincje: 'Nodes (serwery)';     // Maszyny w klastrze
5  legiony: 'Pods';                  // Jednostki wdrożeniowe
6  edykty: 'Deployments';            // Deklaracje stanu
7  drogi: 'Services';                // Komunikacja sieciowa
8  bramy: 'Ingress';                 // Wejście z zewnątrz
9}
10
11const k8sConcepts = {
12  pod: 'Najmniejsza jednostka - jeden lub więcej kontenerów',
13  deployment: 'Zarządza replikami podów (ile legionów)',
14  service: 'Stały adres sieciowy dla podów',
15  ingress: 'Brama wejściowa z zewnątrz (HTTP/HTTPS)',
16  configMap: 'Konfiguracja bez sekretów (edykty publiczne)',
17  secret: 'Zaszyfrowane dane wrażliwe (tajne depesze)',
18  namespace: 'Izolacja zasobów (prowincje)',
19};

Pod - Najmniejsza jednostka

Pod to najmniejsza jednostka wdrożeniowa w Kubernetes. Zawiera jeden lub więcej kontenerów, które współdzielą sieć i storage:

1# pod-definition.yaml
2apiVersion: v1
3kind: Pod
4metadata:
5  name: roman-api-pod
6  labels:
7    app: roman-imperium
8    tier: backend
9spec:
10  containers:
11    - name: api
12      image: roman-imperium-api:1.0
13      ports:
14        - containerPort: 4000
15      env:
16        - name: NODE_ENV
17          value: "production"

Deployment - Edykt wdrożeniowy

Deployment to deklaracja, jak ma wyglądać nasz stan docelowy. Kubernetes sam dba o to, żeby rzeczywistość odpowiadała deklaracji:

1# deployment.yaml - Wdrożenie API NestJS
2apiVersion: apps/v1
3kind: Deployment
4metadata:
5  name: roman-api
6  labels:
7    app: roman-imperium
8spec:
9  replicas: 3                  # 3 legiony (instancje)
10  selector:
11    matchLabels:
12      app: roman-imperium
13  template:
14    metadata:
15      labels:
16        app: roman-imperium
17    spec:
18      containers:
19        - name: api
20          image: roman-imperium-api:1.0
21          ports:
22            - containerPort: 4000
23          resources:
24            requests:
25              memory: "256Mi"
26              cpu: "250m"
27            limits:
28              memory: "512Mi"
29              cpu: "500m"
30          livenessProbe:         # Czy legion żyje?
31            httpGet:
32              path: /health
33              port: 4000
34            initialDelaySeconds: 30
35            periodSeconds: 10
36          readinessProbe:        # Czy legion gotowy do walki?
37            httpGet:
38              path: /health
39              port: 4000
40            initialDelaySeconds: 5
41            periodSeconds: 5

Service - Drogi Imperium

Service zapewnia stały adres sieciowy dla podów, nawet gdy pody są zastępowane:

1# service.yaml - Droga do API
2apiVersion: v1
3kind: Service
4metadata:
5  name: roman-api-service
6spec:
7  selector:
8    app: roman-imperium
9  ports:
10    - protocol: TCP
11      port: 80            # Port zewnętrzny
12      targetPort: 4000    # Port kontenera
13  type: ClusterIP          # Dostępny tylko wewnątrz klastra

Ingress - Brama Imperium

Ingress kieruje ruch HTTP/HTTPS z zewnątrz do odpowiednich serwisów:

1# ingress.yaml - Brama Imperium
2apiVersion: networking.k8s.io/v1
3kind: Ingress
4metadata:
5  name: roman-ingress
6  annotations:
7    nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target: /
8spec:
9  rules:
10    - host: api.roman-imperium.com
11      http:
12        paths:
13          - path: /
14            pathType: Prefix
15            backend:
16              service:
17                name: roman-api-service
18                port:
19                  number: 80

ConfigMap i Secret - Edykty i tajne depesze

1# configmap.yaml - Publiczna konfiguracja
2apiVersion: v1
3kind: ConfigMap
4metadata:
5  name: roman-config
6data:
7  NODE_ENV: "production"
8  PORT: "4000"
9  LOG_LEVEL: "warn"
10---
11# secret.yaml - Zaszyfrowane sekrety
12apiVersion: v1
13kind: Secret
14metadata:
15  name: roman-secrets
16type: Opaque
17data:
18  DATABASE: bW9uZ29kYjovL2ltcGVyYXRvcjpyb21hQG1vbmdvZGI6MjcwMTcvaW1wZXJpdW0=
19  JWT_SECRET: c3VwZXItc2VjcmV0LWtleS1jaGFuZ2UtbWU=

HPA - Autoskalowanie legionów

Horizontal Pod Autoscaler automatycznie skaluje liczbę podów w odpowiedzi na obciążenie:

1# hpa.yaml - Autoskalowanie
2apiVersion: autoscaling/v2
3kind: HorizontalPodAutoscaler
4metadata:
5  name: roman-api-hpa
6spec:
7  scaleTargetRef:
8    apiVersion: apps/v1
9    kind: Deployment
10    name: roman-api
11  minReplicas: 2          # Minimum 2 legiony
12  maxReplicas: 10         # Maksimum 10 legionów
13  metrics:
14    - type: Resource
15      resource:
16        name: cpu
17        target:
18          type: Utilization
19          averageUtilization: 70    # Skaluj przy 70% CPU

Podstawowe komendy kubectl

1# Wdróż zasoby
2kubectl apply -f deployment.yaml
3
4# Sprawdź pody
5kubectl get pods
6
7# Sprawdź deploymenty
8kubectl get deployments
9
10# Logi poda
11kubectl logs roman-api-xxxxx
12
13# Skaluj ręcznie
14kubectl scale deployment roman-api --replicas=5
15
16# Sprawdź status HPA
17kubectl get hpa

Kubernetes to system zarządzania prowincjami naszego Imperium - automatycznie rozmieszcza legiony, zastępuje poległych i skaluje siły w odpowiedzi na zagrożenia. To fundament nowoczesnej infrastruktury produkcyjnej.

1// Kubernetes - Zarzadzanie Prowincjami Imperium
2console.log("=== KUBERNETES (K8s) ===\n");
3
4interface K8sResource {
5  name: string;
6  kind: string;
7  romanAnalogy: string;
8  description: string;
9}
10
11const resources: K8sResource[] = [
12  {
13    name: 'Pod',
14    kind: 'v1/Pod',
15    romanAnalogy: 'Pojedynczy legion',
16    description: 'Najmniejsza jednostka - jeden lub wiecej kontenerow',
17  },
18  {
19    name: 'Deployment',
20    kind: 'apps/v1/Deployment',
21    romanAnalogy: 'Edykt wdrozeniowy',
22    description: 'Zarzadza replikami podow',
23  },
24  {
25    name: 'Service',
26    kind: 'v1/Service',
27    romanAnalogy: 'Drogi rzymskie',
28    description: 'Staly adres sieciowy dla podow',
29  },
30  {
31    name: 'Ingress',
32    kind: 'networking.k8s.io/v1/Ingress',
33    romanAnalogy: 'Brama Imperium',
34    description: 'Wejscie HTTP/HTTPS z zewnatrz',
35  },
36  {
37    name: 'ConfigMap',
38    kind: 'v1/ConfigMap',
39    romanAnalogy: 'Edykty publiczne',
40    description: 'Konfiguracja bez sekretow',
41  },
42  {
43    name: 'Secret',
44    kind: 'v1/Secret',
45    romanAnalogy: 'Tajne depesze',
46    description: 'Zaszyfrowane dane wrazliwe',
47  },
48  {
49    name: 'HPA',
50    kind: 'autoscaling/v2/HPA',
51    romanAnalogy: 'Autoskalowanie legionow',
52    description: 'Automatyczne skalowanie przy obciazeniu',
53  },
54];
55
56console.log("Zasoby Kubernetes:\n");
57resources.forEach((r, i) => {
58  console.log(`${i + 1}. ${r.name} (${r.kind})`);
59  console.log(`   Analogia: ${r.romanAnalogy}`);
60  console.log(`   Opis: ${r.description}\n`);
61});
62
63// Komendy kubectl
64console.log("=== KOMENDY kubectl ===\n");
65const commands = [
66  'kubectl apply -f deployment.yaml',
67  'kubectl get pods',
68  'kubectl get services',
69  'kubectl logs <pod-name>',
70  'kubectl scale deployment roman-api --replicas=5',
71  'kubectl get hpa',
72];
73
74commands.forEach(cmd => console.log(`  $ ${cmd}`));
75