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.