Docker & k8s

• Консоль и теория
• Общая информация и установка
• Образы
• Контейнеры
• Тома (volumes)
• Сеть (networking)
• Yaml формат
• Архивация образов и Хранилище образов (hub)
• Dockerfile
• Docker compose
• Docker Swarm
• Дополнительные инструменты
• Примеры
• Контейнеризация приложения из git
• Запуск из консоли и простые dockerfile
• 3 образа
• Postgresql
• Nginx
• Файловый сервер
• Mariadb
• k8s
• Тестовый kubernetes
• Сетевая подсистема
• Pod & containers
• Namespaces
• Deployment
• Services
• Ingress
• Storages
• Config maps & secrets
• StatefulSet
• Безопасность
• Job, cronjob
• Helm
• Helm
• Go templates
• Пример проекта

Консоль и теория

Общая информация и установка

apt-get install sudo
usermod -aG sudo sergey
sudo apt-get update

sudo apt-get install ca-certificates curl gnupg lsb-release
sudo mkdir -p /etc/apt/keyrings
curl -fsSL https://download.docker.com/linux/debian/gpg | sudo gpg --dearmor -o /etc/apt/keyrings/docker.gpg
echo \
  "deb [arch=$(dpkg --print-architecture) signed-by=/etc/apt/keyrings/docker.gpg] https://download.docker.com/linux/debian \
  $(lsb_release -cs) stable" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/docker.list > /dev/null

(Вариант 2)

sudo install -m 0755 -d /etc/apt/keyrings
sudo curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg -o /etc/apt/keyrings/docker.asc
sudo chmod a+r /etc/apt/keyrings/docker.asc
echo \
  "deb [arch=$(dpkg --print-architecture) signed-by=/etc/apt/keyrings/docker.asc] https://download.docker.com/linux/ubuntu \
  $(. /etc/os-release && echo "$VERSION_CODENAME") stable" | \
  sudo tee /etc/apt/sources.list.d/docker.list > /dev/null

Установка docker и docker compose

sudo apt-get update
sudo apt-get install docker-ce docker-ce-cli containerd.io docker-compose-plugin

sudo systemctl enable docker

Добавить пользователя в группу docker 

sudo usermod -aG docker $USER

Информация о текущем статусе docker 

docker info

• docker client преобразовывает в POST API запрос в Docker engine
• Запрос отправляется в сокет /var/run/docker.sock
• демон получает команду создания нового контейнера и передает вызов в containerd (CRUD-style API поверх gRPC)
• containerd преобразовывает Docker image и направляет запрос в runc для создания нового контейнера
• runc взаимодействует с ядром, создавая контейнер. Контейнер запускается как дочерний процесс runc. После запуска контейнера runc завершается.

Образы

docker search alpine --filter "is-official=true"

docker build -t myapp:1.0 .
docker build -t ${PROJECT_NAME}_db:${VERSION} ./database

docker tag ddd-book:ch8.1 nigelpoulton/ddd-book:ch8.1

docker rmi $(docker images -q) -f

Контейнеры

Основные команды

docker rm -v $(docker ps -aq -f status=exited)

--link myredis:redis 

docker run --restart on-failure:10 postgres

Взаимодействие реального времени

Ctrl-PQ (или Ctrl+P, Ctrl+Q) отключение от контейнера без остановки

docker cp /tmp/config.ini grafana:/usr/share/grafana/conf/

docker exec -it ubuntu:latest bash

• Запуск контейнера образа ubuntu:latest в интерактивном режиме с bash 

  docker run -it ubuntu:latest /bin/bash 

• Подключение к работающему контейнеру и запуск в нем bash 

  docker exec -it e37f24dc7e0a bash

Тома (volumes)

Тома (volumes) – файлы или каталоги, смонтированные на хосте и не являющиеся частью каскадно-объединенной файловой системы. 
Другие контейнеры могут совместно использовать их, и все изменения будут сразу же фиксироваться в файловой системе хоста. 

Устаревшее: В качестве точки монтирования можно определить любой другой каталог хоста в команде docker run (например, docker run -d -v /host/dir:/container/dir test/web-server). 

В Dockerfile bind mounts не работает - а это и не надо делать, т к это определяется при старте образа/через compose.

Способы хранения данных: 

1. Временное (удаляется при остановке контейнера)
   1. по умолчанию изолировано на диске
   2. tmpfs в оперативной памяти
2. Постоянное
   1. обычные тома Docker
   2. bind mounts - прямое монтирование папки в контейнер

Драйвера volumes

Управление томами при запуске контейнера из консоли:

Если тома нет - будет создан

volume-opt=type=nfs,volume-opt=device=<nfs-server>:<nfs-path>

Пример:

--mount 'type=volume,src=data-volume,dst=/var/opt/project,volume-driver=local,readonly'

Без пробелов после запятых.
Создание и управление томами независимо от контейнеров

docker run -ti -d --name alpine-container -v test-data:/var/lib/app/content alpine

mkdir /home/avimanyu/test-data
docker run -ti -d --name alpine-container -v /home/avimanyu/test-data:/var/lib/app/content alpine

docker run -it --mount 'type=volume,src=datavol,dst=/datavol' --name dbstore ubuntu /bin/bash

docker run --rm --volumes-from dbstore --mount 'type=volume,src=backup,dst=/backup' --name tmpubn ubuntu tar cvf /backup/backup.tar /datavol

docker run -it --mount 'type=volume,src=datavol2,dst=/datavol' --name dbstore2 ubuntu /bin/bash

docker run --rm --volumes-from dbstore2 --mount 'type=volume,src=backup,dst=/backup' ubuntu bash -c "cd /datavol && tar xvf /backup/backup.tar --strip 1"

Сеть (networking)

Docker поставляется со следующими сетевыми драйверами в рамках библиотеки libnetwork:

• single-host bridge networks (bridge)
• multi-host overlays (overlay)
• options for plugging into existing VLANs (macvlan)

Для тестов нужно установить 

apt-get install bridge-utils

Docker регистрирует DNS сервис в пределах бриджа. Но в сети по умолчанию (docker0) DNS сервиса нет.

sudo brctl show
bridge name     bridge id               STP enabled     interfaces
br-62694f46296d         8000.7ee73b5c2894       no
br-8af5ede4ffdc         8000.aee56ab6b984       no
br-96dd8dcd216d         8000.5a64a8825202       no
docker0         8000.f220300c62b1       no

Также есть опция поиска сервисов и балансировка входной нагрузки.

docker network create -d bridge localnet

Single-host bridge networks

Создается интерфейс на хосте docker. 

Один порт может занимать только один контейнер. Взаимодействие контейнеров внутри хоста.

Multi-host overlay networks

Для взаимодействия контейнеров внутри виртуальной сети нескольких хостов. Могут быть расположены на разных нодах swarm. Сеть второго уровня, распределяющаяся по нужным нодам с dns сервисом и распределением нагрузки.

Plugging into existing VLANs

Для прямого подключения к сетевому интерфейсу соответственно с независимым адресом. Необходим promiscuous mode на интерфейсе хоста (неразборчивый режим). 

ipvlan с возможностью независимого адреса в пределах диапазона сетевой карты хоста заработал

services:
  condb:
    image: nginx
    networks:
      my_ipvlan:
        ipv4_address: 192.168.1.40

networks:
  my_ipvlan:
    driver: ipvlan
    driver_opts:
      parent: enp0s3
      ipvlan_mode: l2
    ipam:
      config:
        - subnet: 192.168.1.0/24
          gateway: 192.168.1.1

macvlan напрямую не заработал. Из интернетов:

sudo ip link add mymacvlan link enp0s3 type macvlan mode bridge
sudo ip addr add 192.168.1.99/24 dev mymacvlan
sudo ip link set mymacvlan up

Yaml формат

# - комментарии

Ключ-значение 

first: second

Обязательный пробел после :

Вложенные ресурсы в python виде, два пробела

Типы данных

Строка. Может быть без кавычек если хотя-бы один нечисловой символ

Многостроковая переменная: 

config: |
  server.port=8443
  logfile=/var/log

Числа - как числа

Логические true/false

Список: 

ports:
  - 8080
  - 8443

Список словарей. 

env:
  - name: FIRSTVAR
    value: ONE
  - name: SECONDVAR
    value: TWO

Архивация образов и Хранилище образов (hub)

Терминология

реестр (registry или hub) – сервис, отвечающий за хранение и распространение образов.
репозиторий (repository) – набор взаимосвязанных образов, обычно различные версии приложения
тег (tag) – алфавитно-цифровой идентификатор, присваиваемый образам внутри репозитория (например, 14.04 или stable). Тегов может быть много.
Пространства имен:

• начинающиеся с текстовой строки и слеша (/), такие как amouat/revealjs В репозитории Docker Hub это образы, выгруженные конкретным пользователем.
• имена без префиксов и слешей, принадлежат пространству имен «root», управляемому компанией Docker Inc.
• имена с префиксами в виде имени хоста или IP-адреса представляют образы, хранящиеся в сторонних реестрах (не в Docker Hub). Например, localhost:5000/wordpress

Docker сохраняет аутентификационную информацию в файле .dockercfg, расположенном в вашем домашнем каталоге.

Создание архива образа из существующего образа

Создаем Dockerfile 

FROM alpine:latest
ARG NODE_ENV=production2
ENV NODE_ENV=${NODE_ENV}
RUN mkdir /var/www
RUN echo $NODE_ENV > /var/www/first.txt
CMD ["cat", "/var/www/first.txt"]

Собираем образ 

docker build -t bobrobot:1.0 .

 Сохраняем образ, копируем и устанавливаем на нужной системе, и запускаем

docker save bobrobot:1.0 > bobrobot:1.0.tar
docker load -i bobrobot\:1.0.tar
docker run bobrobot:1.0

Команды

docker login https://hub.bobrobotirk.ru

docker push hub.bobrobotirk.ru/testimage

docker tag testimage hub.bobrobotirk.ru/testimage

Локальный hub (теория из разных источников, кое-что устаревшее)

Пример

На серверной стороне: 

mkdir dockertest_certs
openssl req -newkey rsa:4096 -nodes -sha256 -subj "/CN=dockertest" -addext "subjectAltName = DNS:dockertest" -keyout dockertest_certs/domain.key -x509 -days 365 -out dockertest_certs/domain.crt
docker run -d -p 5000:5000 -v $(pwd)/dockertest_certs:/certs -e REGISTRY_HTTP_TLS_CERTIFICATE=/certs/domain.crt -e REGISTRY_HTTP_TLS_KEY=/certs/domain.key --restart=always --name registry registry
docker run --entrypoint htpasswd httpd:2 -Bbn testuser testpassword >> auth/htpasswd #добавить пользователя

На клиентской стороне (из-под root): 

mkdir -p /etc/docker/certs.d/dockertest:5000
#добавить в /etc/hosts запись о сервере dockertest
scp sergey@dockertest:/home/sergey/dockertest_certs/domain.crt /etc/docker/certs.d/dockertest:5000/ca.crt
service docker restart

Перелинковать на клиенте образ на новый хаб и загрузить его 

docker tag amouat/identidock:0.1 dockertest:5000/identidock:0.1
docker push dockertest:5000/identidock:0.1

Пример docker-compose.yml для запуска локального реестра

services:
 registry:
  restart: always
  image: registry
  ports:
   - "5000:5000"
  environment:
   REGISTRY_HTTP_TLS_CERTIFICATE: /certs/domain.crt
   REGISTRY_HTTP_TLS_KEY: /certs/domain.key
   REGISTRY_AUTH: htpasswd
   REGISTRY_AUTH_HTPASSWD_PATH: /auth/htpasswd
   REGISTRY_AUTH_HTPASSWD_REALM: Registry Realm
  volumes:
   - ./dockertest_certs:/certs
   - ./auth:/auth

Практический запуск регистра

Поскольку это пока что тестовый хаб, решил сделать сертификат LetsEncrypt. На dns сервере сделал запись сайта hub.bobrobotirk.ru. Прокинул порты 443 и 8090 до виртуальной машины.  Создал папки 

mkdir data
mkdir auth
mkdir certs

В папку certs скопировал сертификат и ключ. Для создания пользователей установил утилиту 

sudo apt-get install apache2-utils

Создал пользователя testuser с паролем StrongPassword

htpasswd -Bbn testuser StrongPassword > auth/htpasswd

Для добавления пользователей: 

htpasswd -Bb auth/htpasswd user2 password2

Создал docker-compose.yaml 

services:
  registry-server:
    image: registry:2.8.2
    container_name: registry-server
    restart: always
    ports:
      - "443:5000" # Перенаправление HTTPS-трафика
    environment:
      REGISTRY_HTTP_HEADERS_Access-Control-Allow-Origin: '["https://hub.bobrobotirk.ru"]'
      REGISTRY_HTTP_HEADERS_Access-Control-Allow-Methods: '["HEAD", "GET", "OPTIONS", "DELETE"]'
      REGISTRY_HTTP_HEADERS_Access-Control-Allow-Credentials: '["true"]'
      REGISTRY_HTTP_HEADERS_Access-Control-Allow-Headers: '["Authorization", "Accept", "Cache-Control"]'
      REGISTRY_HTTP_HEADERS_Access-Control-Expose-Headers: '["Docker-Content-Digest"]'
      REGISTRY_AUTH: htpasswd
      REGISTRY_AUTH_HTPASSWD_REALM: Registry Realm
      REGISTRY_AUTH_HTPASSWD_PATH: /auth/htpasswd
      REGISTRY_HTTP_TLS_CERTIFICATE: /certs/cert.crt
      REGISTRY_HTTP_TLS_KEY: /certs/key.key
      REGISTRY_STORAGE_DELETE_ENABLED: "true"
    volumes:
      - ./data:/var/lib/registry # Для сохранения данных реестра
      - ./auth:/auth                     # Для файла htpasswd
      - ./certs:/certs                  # Для SSL сертификатов

  registry-ui:
    image: joxit/docker-registry-ui:main
    container_name: registry-ui
    restart: always
    ports:
      - "8090:80" # Интерфейс доступен по порту 8090
    environment:
      SINGLE_REGISTRY: "true"
      REGISTRY_TITLE: "BobRobotIRK Docker Registry"
      DELETE_IMAGES: "true"
      SHOW_CONTENT_DIGEST: "true"
      NGINX_PROXY_PASS_URL: "https://hub.bobrobotirk.ru" # URL реестра
      SHOW_CATALOG_NB_TAGS: "true"
      CATALOG_MIN_BRANCHES: "1"
      CATALOG_MAX_BRANCHES: "1"
      TAGLIST_PAGE_SIZE: "100"
      REGISTRY_SECURED: "true" # Реестр защищен авторизацией
      CATALOG_ELEMENTS_LIMIT: "1000"
    depends_on:
      - registry-server

И по адресу http://hub.bobrobotirk.ru:8090/ появился web интерфейс с авторизацией.

Авторизовался с другого сервера 

docker login https://hub.bobrobotirk.ru

Создал Dockerfile 

FROM alpine:latest
ARG NODE_ENV=production2
ENV NODE_ENV=${NODE_ENV}
RUN mkdir /var/www
RUN echo $NODE_ENV > /var/www/first.txt
CMD ["cat", "/var/www/first.txt"]

Собрал образ (пора переходить на buildx)

docker build -t testimage .

Точка обозначает расположение Dockerfile)

Он появился в списке образов 

docker images
REPOSITORY   TAG       IMAGE ID       CREATED         SIZE
testimage    latest    1f3755f48bea   3 minutes ago   7.83MB

Добавил тег образу 

docker tag testimage hub.bobrobotirk.ru/testimage

Загрузил образ на hub 

docker push hub.bobrobotirk.ru/testimage

Да, образ отобразился в списке. Теперь на третьем сервере авторизовался на hub.bobrobotirk.ru и попробовал запустить контейнер из образа

services:
  testapp:
    image: hub.bobrobotirk.ru/testimage

Образ скачался и контейнер запустился. Повторить это все просто, а в первый раз потратил на это один день.

P.s. Второй вариант, в случае наличия внешнего nginx reverse proxy + https termination 

services:
  http-registry-server:
    image: registry:2.8.2
    container_name: http-registry-server
    restart: no
    ports:
      - "${HUB_BACKEND_PORT}:5000" # Перенаправление HTTP-трафика
    environment:
      REGISTRY_AUTH: htpasswd
      REGISTRY_AUTH_HTPASSWD_REALM: Registry Realm
      REGISTRY_AUTH_HTPASSWD_PATH: /auth/htpasswd
      REGISTRY_STORAGE_DELETE_ENABLED: "true"
      REGISTRY_HTTP_ADDR: 0.0.0.0:5000
      REGISTRY_HTTP_NET: "tcp"  # Явно указываем протокол
      REGISTRY_HTTP_HEADERS_Access-Control-Allow-Origin: '["*"]'
      REGISTRY_HTTP_HEADERS_Access-Control-Allow-Methods: '["HEAD", "GET", "OPTIONS", "DELETE"]'
      REGISTRY_HTTP_HEADERS_Access-Control-Allow-Credentials: '["true"]'
      REGISTRY_HTTP_HEADERS_Access-Control-Allow-Headers: '["Authorization", "Accept", "Cache-Control"]'
      REGISTRY_HTTP_HEADERS_Access-Control-Expose-Headers: '["Docker-Content-Digest"]'
    volumes:
      - ./data:/var/lib/registry # Для сохранения данных реестра
      - ./auth:/auth                     # Для файла htpasswd

  http-registry-ui:
    image: joxit/docker-registry-ui:main
    container_name: http-registry-ui
    restart: no
    ports:
      - "${HUB_BACKEND_WEB_PORT}:80"
    environment:
      NGINX_PROXY_PASS_URL: "http://${HUB_BACKEND_IP}:${HUB_BACKEND_PORT}"
      SINGLE_REGISTRY: "true"
      REGISTRY_TITLE: "${WEB_TITLE}"
      DELETE_IMAGES: "true"
      SHOW_CONTENT_DIGEST: "true"
      SHOW_CATALOG_NB_TAGS: "true"
      CATALOG_MIN_BRANCHES: "1"
      CATALOG_MAX_BRANCHES: "1"
      TAGLIST_PAGE_SIZE: "100"
      REGISTRY_SECURED: "true" # Реестр защищен авторизацией
      CATALOG_ELEMENTS_LIMIT: "1000"
    depends_on:
      - http-registry-server

Примеры

Загрузка образа с тегом latest в репозиторий amouat/revealjs из реестра Docker Hub. 

docker pull amouat/revealjs:latest 

Загрузка образа из неофициального реестра. 

docker pull gcr.io/google-containers/git-sync:v3.1.5

Определение имени репозитория identidock и тега 0.1 для образа, собранного из локального dockerfile. 

docker build -t "identidock:0.1" .

Устанавливается соответствие имени amouat/identidock с образом, который ссылается на имя пользователя amouat в репозитории Docker Hub.

docker tag "identidock:0.1" "amouat/identidock:0.1"

Ссылки

Настройка локального hub

Dockerfile

docker build -t test/cowsay-dockerfile .

ENTRYPOINT ["/usr/games/cowsay", "-k"]

ENV MY_VERSION 1.3
RUN apt-get install -y mypackage=$MY_VERSION

echo $NODE_ENV

FROM alpine:latest
ARG NODE_ENV=production2
ENV NODE_ENV=${NODE_ENV}
RUN mkdir /var/www
COPY first.sh /var/www/first.sh
CMD ["sh", "/var/www/first.sh"]

docker build -t bobrobot:1.0 .

services:
  bobrobot:
    image: bobrobot:1.0
    environment:
      NODE_ENV: "first2"

FROM alpine:latest
ARG NODE_ENV=production2
ENV NODE_ENV=${NODE_ENV}
RUN mkdir /var/www
RUN echo $NODE_ENV > /var/www/first.txt
CMD ["cat", "/var/www/first.txt"]

FROM golang:1.20-alpine AS base
WORKDIR /src
COPY go.mod go.sum .
RUN go mod download
COPY . .

FROM base AS build-client
RUN go build -o /bin/client ./cmd/client

FROM base AS build-server
RUN go build -o /bin/server ./cmd/server

FROM scratch AS prod
COPY --from=build-client /bin/client /bin/
COPY --from=build-server /bin/server /bin/
ENTRYPOINT [ "/bin/server" ]

Сборка образа: 

docker build -t multi:stage .

Создание нескольких образов

Также можно создать несколько образов при помощи одного Dockerfile. Отличие в последней стадии:

...
FROM scratch AS prod-client
COPY --from=build-client /bin/client /bin/
ENTRYPOINT [ "/bin/client" ]

FROM scratch AS prod-server
COPY --from=build-server /bin/server /bin/
ENTRYPOINT [ "/bin/server" ]

Сборка образов: 

docker build -t multi:client --target prod-client -f Dockerfile-final .
docker build -t multi:server --target prod-server -f Dockerfile-final .

Мультиплатформенная сборка

Возможно, но пока не интересно

Использование условий для создания разных образов

Условия можно использовать только в конструкции RUN и CMD 

RUN if [ "$TARGET" = "test" ]; then \
      cp -r /files/src/tests .; \
    fi

# Разные команды для production и тестов
CMD if [ "$TARGET" = "production" ]; then \
      exec gunicorn app.main:app --bind 0.0.0.0:8000; \
    else \
      exec pytest -v; \
    fi

Затем собирается образ с указанной переменной окружения 

docker build --build-arg TARGET=production -t myapp:prod .

Полный пример: 

FROM alpine:latest
ARG BUILD_ENV
RUN mkdir /var/www
WORKDIR /var/www
COPY test.txt .
COPY prod.txt .
RUN if [ "$BUILD_ENV" = "test" ]; then \
       cat test.txt > first.txt; \
    else \
       cat prod.txt > first.txt; \
    fi
CMD ["cat", "/var/www/first.txt"]

Использование multistage сборки для ограничения копирования

if не работает в команде COPY. Но иногда бывает нужен образ для тестирования без содержимого директории, а в prod с содержимым. Пример: 

# Общая стадия для подготовки файлов
FROM alpine:latest as base
COPY common_files /app/common_files

# Стадия для prod (копирует папку)
FROM base as prod
COPY prod_folder /app/prod_folder

# Стадия для test (не копирует папку)
FROM base as test
RUN echo "Running in test mode, no prod_folder copied"

# Выбираем финальную стадию через ARG
ARG TARGET_ENV=prod
FROM ${TARGET_ENV} as final

# Остальные инструкции...

Сжатие итогового образа (многоуровневого) в один уровень

Не рекомендуется, но если надо: --squash флаг при build

Разное

При apt-get install использовать no-install-recommends - сильно снижает объем.

Docker compose

Инструмент для управления несколькими контейнерами при помощи одного файла. 

Применение compose файла с политикой restart always/unless-stopped нужно быть внимательным. Повторное применение может создать копию, которая будет постоянно перезагружаться и забивать ресурсы. Для диагностики docker ps Если такое произошло, то 

docker update --restart=no 1945fa12ce27

Это обновит политику перезагрузки для контейнера и позволит разобраться в проблеме.

Консольные команды:

Формат файла docker-compose.yaml

Имя файла docker-compose.yml
Язык yaml. Уровни вложенности определяются пробелами, параметр:значение, - список
Compose перекрывает настройки docker файла при пересечении.
Если микросервисы в одной сети (networks), то могут взаимодействовать по имени.
# комментарий, пустые строки игнорируются
сначала создается сеть и тома, затем сервисы.

Блоки конфигурации:

services #настройки запускаемых образов 
	firstapp:
		build: . #Расположение dockerfile, в данном случае в текущей папке
		command: python app.py #исполняемая комманда (точка входа)
		hostname: your-name
		ports:
			- target: 8080 #внутренний порт 
			  published: 5001 #внешний порт
		environment:
			- DEBUG=${DEBUG}
		networks:
			- counter-net #название подключенной сети, т е может быть разные подключенные сети. Подключенные к одной сети контейнеры видят друг друга по имени. Д б определена в networks
		volumes:
			- type: volume
			source: counter-vol #Д б определена в volumes
			target: /app
networks #Сеть
	counter-net:
		over-net: #имя сети
		driver: overlay	#драйвер
		attachable: true #разрешено подключаться из других докер контейнеров
volumes #Тома

Внешние переменные окружения

По умолчанию файл .env Формат файла: 

VERSION=v1.3
PG_USERNAME="superadmin"

Кавычки:

• Тип кавычек после = определяет внешние кавычки, которые убираются.
• Внутри строки не может быть внешних неэкранированных кавычек
• Одинарные не разыменовывают $ (и скорее всего остальные спец. символы), двойные разыменовывают 
• Одинарные поддерживают multiline

Использование внутри yml файла (без доступа во время выполнения): 

services:
  web:
    image: webapp:${VERSION}

Для использования внутри сервиса необходимо создать переменную внутри environment 

services:
  db:
    image: postgres
    environment:
      POSTGRES_USER: ${PG_USERNAME}

Использование различных файлов с переменными окружения 

docker compose --env-file <file> up

Предварительный вывод итогового yml файла: 

docker compose config

Приоритет переменных (от высокого к низкому):

1. Файл Compose.
2. Переменные среды оболочки.
3. Файл среды.
4. Dockerfile.
5. Переменная не определена.

Именование контейнеров.

В случае использования image, имя контейнера берется из имени сервиса. В случае build <имя проекта>-<имя сервиса> Переменные в имени сервиса не поддерживаются.

Политика перезагрузки контейнера

• always - всегда
• uness-stopped - если контейнер был остановлен, затем перезагрузилась служба Docker - он не будет запущен. При перезагрузке работающего контейнера с unless-stopped будет запущен.
• on-failure - перезагрузка при аварийном завершении работы. Контейнер запускается если был остановлен и служба Docker была перезапущена.

services:
  postgres:
    image: ${PROJECT_NAME}_db:${VERSION}
    restart: always

Docker Swarm

Кластеризация приложений, упрощенный K8s.

Типы Nodes (хост Docker в Swarm кластере):

• manager: управление состоянием кластера и распределение задач по workers
• workers: получают и выполняют задачи

Конфигурация и состояние кластера хранится в распределенной хранимой в ОП БД, реплицированной по всем manager. Сервис (service) является атомарным элементом для управления. Сверху накручиваются фишки типа масштабирования, постоянного обновления и восстановления.

Для Node желательно настройка dns имен (в моем случае manager1, manager2, worker1, worker2)

Инициализация кластера

Инициализация первого manager - добавление остальных manager - добавление worker. Инициализация первого manager:

docker swarm init

Затем при помощи команд ... join-token смотрим инструкцию по подключению node. 

При размещении где-то, должны быть доступны следующие порты: 

• 2377/tcp: для защищенного взаимодействия между нодами
• 7946/tcp and udp: взаимодействие менеджеров
• 4789/udp:  VXLAN-based overlay сеть

Доступность кластера

Один manager активен в каждый момент времени. Это Leader manager. Остальные (Fallower managers) проксируют команды на лидера. Ситуации split-brain (в результате сбоя сети при котором одинаковое количество manager осталось в каждом сегменте и последующего восстановления связи) необходимо избегать. Желательно 3-5 manager. 

Подключение manager после перезагрузки / сбоя сети может привести к проблемам. Поэтому желательно установить правило блокировки при перезагрузке. 

docker swarm update --autolock=true

Она выдаст ключ разблокировки. После перезагрузки потребуется разблокировать 

docker swarm unlock

Есть нюанс: для работы кластера требуется доступность более половины manager. Поэтому кластер из 2 manager точно плохой вариант)

Сервисы (пользовательские приложения)

По умолчанию исполняются на всех нодах. Для исключения manager нужно ввести команду

docker node update --availability drain mgr1

В списке node Active поменяется на Drain

ID                            HOSTNAME                  STATUS    AVAILABILITY   MANAGER STATUS   ENGINE 
m1bhltzuvvzippoetl7b26m3j     manager1.bobrobotirk.ru   Ready     Drain          Leader           28.0.1
yjmubzqzvrvbhqaqw70rlorzk *   manager2.bobrobotirk.ru   Ready     Drain          Reachable        28.0.1
3s0jzf6fcw9ik5g9sqlrpmmgo     worker1.bobrobotirk.ru    Ready     Active                          28.0.1

Сервисы создаются через интерактивные команды или через описание (compose file + доп. настройки). 

Стандартный режим создания - реплика (количество, распределено по активным worker). Есть глобальный режим (mode global) при котором на каждом worker создается по одной реплике.

Архивация и восстановление 

Ключ разблокировки очень важен. При его утере и перезагрузке всех manager node хер что сделаешь. 

tar -czvf swarm.bkp /var/lib/docker/swarm/

rm -r /var/lib/docker/swarm
tar -zxvf swarm.bkp -C /
docker swarm init --force-new-cluster

После восстановления директорий обязательна реинициализация кластера.

Примеры

5 реплик, доступ через любую ноду

docker service create --name web-fe -p 8080:8080 --replicas 5 nigelpoulton/ddd-book:web0.1
или
docker service create --name web-fe -p 8080:8080 --mode global nigelpoulton/ddd-book:web0.1
docker service rm web-fe

Через overlay сеть + обновление

docker network create -d overlay uber-net
docker service create --name web-fe --network uber-net -p 8080:8080 --replicas 5 nigelpoulton/ddd-book:web0.1
#без указания сети, запрос на manager:8080 обрабатываться не будет

docker service update --image nigelpoulton/ddd-book:web0.2 --update-parallelism 2 --update-delay 20s web-fe

Compose файл

networks:
  counter-net:
    driver: overlay
    driver_opts:
      encrypted: 'yes'
volumes:
  counter-vol:

services:
  web-fe:
    image: nigelpoulton/ddd-book:swarm-app
    mem_limit: 250m
    command: python app.py
    deploy:
      replicas: 4
      update_config:
        parallelism: 2
        delay: 10s
        failure_action: rollback
      placement:
        constraints:
          - 'node.role == worker'
      restart_policy:
        condition: on-failure
        delay: 5s
        max_attempts: 3
        window: 120s
    networks:
      - counter-net
    ports:
      - published: 5001
        target: 8080
    volumes:
      - type: volume
        source: counter-vol
        target: /app
  redis:
    image: "redis:alpine"
    networks:
      counter-net:

Основные команды

docker stack deploy -c compose.yaml ddd

Дополнительные инструменты

Примеры

Контейнеризация приложения из git

Создаем папку app и переходим в нее.

Клонируем git

git clone https://github.com/sudaka/irksecrets.git

Создаем dockerfile

FROM ubuntu:latest
LABEL maintainer="..." 
RUN apt-get update
RUN apt install -y python3 python3-pip uvicorn
RUN mkdir /var/www
WORKDIR /var/www
COPY ./irksecrets /var/www
RUN python3 -m pip install -r requirements.txt
EXPOSE 8000
ENTRYPOINT ["uvicorn", "irksecrets:app", "--host", "0.0.0.0", "--port", "8000"]

Создаем образ

docker build -t irkscweb:2.0 .

Создаем контейнер

docker run -d --name fa2 -p 8000:8000 irkscweb:2.0

Сейчас контейнер сервиса должен заработать, по адресу 127.0.0.1/docs должна быть страница сервиса. Останавливаем сервис.

Информация по официальному образу postgres: 

POSTGRES_PASSWORD=mysecretpassword
POSTGRES_USER
POSTGRES_DB #при отсутствии будет создана БД
POSTGRES_HOST_AUTH_METHOD
все файлы .sql .sh в папке docker-entrypoint-initdb.d исполняются при инициализации БД

Поднимаемся на один уровень и создаем папку db.

Создаем скрипт настройки

create role irksecrets with login superuser;
alter role irksecrets with encrypted password 'Password';
create table secrets (chash char(64) primary key, enctext bytea);
alter database irksecrets owner to irksecrets;

FROM postgres
LABEL maintainer="bobrovsa@yandex.ru"
ENV POSTGRES_PASSWORD qaz123wsx
ENV POSTGRES_HOST_AUTH_METHOD md5
ENV POSTGRES_DB: irksecrets
COPY *.sql /docker-entrypoint-initdb.d/ #инит скрипты, при наличии БД не запускаются
EXPOSE 5432

Создаем compose файл. Директории app db рядом с .yaml файлом

services
		webapp:
			build: app/.
			ports:
				- target: 8000
				  published: 8000
			networks:
				- isnet
		dbhost:
			build: db/.
			environment:
				- POSTGRES_PASSWORD=Password
				- POSTGRES_HOST_AUTH_METHOD=md5
				- POSTGRES_DB=irksecrets
			ports:
				- target: 5432
				  published: 5432
			networks:
				- isnet
		networks:
			isnet:

Запуск из консоли и простые dockerfile

Запуск bash в контейнере:

docker run -i -t debian /bin/bash

Удаление всех остановленных контейнеров 

docker rm -v $(docker ps -aq -f status=exited)

Создание контейнера, установка доп. приложения и запуск

docker run -it --name cowsay --hostname cowsay debian bash
root@cowsay:/# apt-get update
root@cowsay:/# apt-get install -y cowsay fortune
root@cowsay:/# exit
docker commit cowsay test/cowsayimage
docker run test/cowsayimage /usr/games/cowsay "Moo"

Создание образа из docker файла

Dockerfile:

FROM debian:wheezy
RUN apt-get update && apt-get install -y cowsay fortune
ENTRYPOINT ["/usr/games/cowsay"]

Создание образа из dockerfile

docker build -t test/cowsay-dockerfile .

Пример скрипта вызова разных приложений при установленной точке входа

nano entrypoint.sh 

#!/bin/bash
if [ $# -eq 0 ]; then
  /usr/games/fortune | /usr/games/cowsay
else
  /usr/games/cowsay "$@"

chmod +x entrypoint.sh

DockerFile:

FROM debian
RUN apt-get update && apt-get install -y cowsay fortune
COPY entrypoint.sh /
ENTRYPOINT ["/entrtypoint.sh"]

3 образа

services:
 identydock:
  build: . 			#build ссылается на docker file. Либо build, либо image.
  ports:
   - "5000:5000"
  environment:
   ENV: DEV
  volumes:
   - ./app:/app # старое описание
   - type: volume
     source: counter-vol
	 target: /app
  links:
   - dnmonster
   - redis

 dnmonster:
  image: amouat/dnmonster 

 redis:
  image: redis
volumes:
	counter-vol:

Postgresql

Основа инструкции на хабре

Минимальный compose файл с возможностью подключиться извне, логином и паролем:

services:
  postgres:
    image: postgres:16.3
    environment:
      POSTGRES_DB: "testdb"
      POSTGRES_USER: "testuser"
      POSTGRES_PASSWORD: "testpass"
    ports:
      - "5432:5432"

Точка входа для инициализации базы данных: docker-entrypoint-initdb.d Все *.sql или *.sh файлы в этом каталоге - скрипты для инициализации БД. Детали использования:

1. если БД уже была проинициализирована ранее, то никакие изменения к ней применяться не будут;

2. если в каталоге присутствует несколько файлов, то они будут отсортированы по имени с использованием текущей локали (по умолчанию en_US.utf8).

services:
  postgres:
    image: postgres:16.3
    environment:
      POSTGRES_DB: "testdb"
      POSTGRES_USER: "testuser"
      POSTGRES_PASSWORD: "testpass"
    volumes:
      - .:/docker-entrypoint-initdb.d
    ports:
      - "5432:5432"

Для постоянного размещения БД нужно подмонтировать соответствующий каталог (куда будут сохраняться данные) в контейнер и при необходимости переопределить переменную окружения PGDATA

services:
  postgres:
    image: postgres:16.3
    environment:
      POSTGRES_DB: "testdb"
      POSTGRES_USER: "testuser"
      POSTGRES_PASSWORD: "testpass"
      PGDATA: "/var/lib/postgresql/data/pgdata"
    volumes:
      - .:/docker-entrypoint-initdb.d
      - mydata:/var/lib/postgresql/data
    ports:
      - "5432:5432"
volumes:
  mydata:

Подключение к базе через psql

psql -d testdb -U testuser -W -h 127.0.0.1 -p 5430

Nginx

Создать директорию nginx_config.conf и внутри файл python_microservices

server {
  listen 8080;

  location /api/firstendpoint {
    proxy_pass http://firstendpoint:8000/api/firstendpoint;
  }

  location /api/secondendpoint {
    proxy_pass http://secondendpoint:8000/api/secondendpoint;
  }
}

Compose:

version: '3.7'

services:
  nginx:
    image: nginx:latest
    ports:
      - "8080:8080"
    volumes:
      - ./nginx_config.conf:/etc/nginx/conf.d/default.conf
    depends_on:
      - cast_service
      - movie_service

Источник

NGINX reverse proxy с https терминацией 

Обслуживает несколько доменов, для одного из доменов путь /auth ведет на отдельный сервер

Структура проекта: 

>certs
.env
docker-compose.yaml
nginx.conf.template

Директория certs: сертификаты в формате <domain name>.crt и <domain name>.key

.env 

# Backend сервисы
WOOD_BACKEND_IP=192.168.1.194
WOOD_BACKEND_PORT=8000
HUB_BACKEND_IP=192.168.1.194
HUB_BACKEND_PORT=8021
HUB_BACKEND_WEB_PORT=8020

WOOD_AUTH_IP=192.168.1.194
WOOD_AUTH_PORT=8001

# Домены
HUB_DOMAIN=hub.bobrobotirk.ru
HUB_WEB_DOMAIN=hubui.bobrobotirk.ru
WOOD_DOMAIN=wood.bobrobotirk.ru

nginx.conf.template 

worker_processes auto;

events {
    worker_connections 1024;
}

http {
    include mime.types;
    default_type application/octet-stream;
    sendfile on;
    keepalive_timeout 65;

    # SSL-настройки
    ssl_protocols TLSv1.2 TLSv1.3;
    ssl_prefer_server_ciphers on;
    ssl_ciphers 'ECDHE-ECDSA-AES128-GCM-SHA256:ECDHE-RSA-AES128-GCM-SHA256:ECDHE-ECDSA-AES256-GCM-SHA384:ECDHE-RSA-AES256-GCM-SHA384';
    ssl_session_timeout 1d;
    ssl_session_cache shared:SSL:50m;

    # Upstreams
    upstream hub_backend {
        server ${HUB_BACKEND_IP}:${HUB_BACKEND_PORT};
    }

    upstream hub_backend_web {
        server ${HUB_BACKEND_IP}:${HUB_BACKEND_WEB_PORT};
    }

    upstream wood_backend {
        server ${WOOD_BACKEND_IP}:${WOOD_BACKEND_PORT};
    }

    upstream wood_auth_backend {
        server ${WOOD_AUTH_IP}:${WOOD_AUTH_PORT};
    }

    # HTTP → HTTPS редирект
    server {
        listen 80;
        server_name ${HUB_DOMAIN} ${WOOD_DOMAIN};
        return 301 https://$host$request_uri;
    }

    # Конфиг для hub.bobrobotirk.ru
    server {
        listen 443 ssl;
        server_name ${HUB_DOMAIN};

        ssl_certificate /etc/nginx/certs/${HUB_DOMAIN}.crt;
        ssl_certificate_key /etc/nginx/certs/${HUB_DOMAIN}.key;

        location / {
            proxy_pass http://hub_backend;
            proxy_set_header Host $host;
            proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
            proxy_set_header X-Forwarded-Proto $scheme;
        }
    }

    server {
        listen 443 ssl;
        server_name ${HUB_WEB_DOMAIN};

        ssl_certificate /etc/nginx/certs/${HUB_WEB_DOMAIN}.crt;
        ssl_certificate_key /etc/nginx/certs/${HUB_WEB_DOMAIN}.key;

        location / {
            proxy_pass http://hub_backend_web;
            proxy_set_header Host $host;
            proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
            }
        }

    # Конфиг для wood.bobrobotirk.ru
    server {
        listen 443 ssl;
        server_name ${WOOD_DOMAIN};

        ssl_certificate /etc/nginx/certs/${WOOD_DOMAIN}.crt;
        ssl_certificate_key /etc/nginx/certs/${WOOD_DOMAIN}.key;

        location /auth {
            proxy_pass http://wood_auth_backend;
            proxy_set_header Host $host;
            proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
        }

        location / {
            proxy_pass http://wood_backend;
            proxy_set_header Host $host;
            proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
        }
    }
}

docker-compose.yaml 

services:
  nginx-proxy:
    image: nginx:latest
    container_name: nginx-proxy
    hostname: nginx-proxy
    ports:
      - "80:80"
      - "443:443"
    volumes:
      - ./nginx.conf.template:/etc/nginx/templates/nginx.conf.template
      - ./certs:/etc/nginx/certs
    env_file: 
      - .env  # Подключаем переменные из файла
    command: >
      /bin/sh -c "
      envsubst '$${HUB_BACKEND_IP} $${HUB_BACKEND_PORT} $${HUB_BACKEND_WEB_PORT} $${WOOD_BACKEND_IP}
      $${WOOD_BACKEND_PORT} $${WOOD_AUTH_IP} $${WOOD_AUTH_PORT}
      $${HUB_DOMAIN} $${HUB_WEB_DOMAIN} $${WOOD_DOMAIN}'
      < /etc/nginx/templates/nginx.conf.template
      > /etc/nginx/nginx.conf
      && nginx -g 'daemon off;'
      "
    restart: no

Файловый сервер

Один из самых простых S3-совместимых серверов - minio (официальный сайт) Еще есть FreeNAS.

Запуск сервера

Compose файл для тестов:

services:
  minio:
    image: minio/minio:latest
    container_name: minio
    restart: unless-stopped
    volumes:
      - minio-storage:/data
      - minio-config:/root/.minio
    environment:
      - MINIO_ROOT_USER=miniuser
      - MINIO_ROOT_PASSWORD=admin123
    command: server /data --console-address ":9001"
    ports:
      - "9000:9000"
      - "9001:9001"
volumes:
  minio-storage:
  minio-config:

Запускает сервер API на 9000 порту, web интерфейс управления на 9001

+ сертификаты

Тоже интересно

Настройка bucket

Создается группа с правом readwrite, создается пользователь и привязывается к группе. Создается bucket. 

Из-под пользователя создается ключ доступа.

Mariadb

Установка клиента mariadb 

sudo apt install mariadb-client
mysql -u user -p -h 127.0.0.1 -P 3306

Dockerfile 

FROM mariadb:latest

# Устанавливаем переменные окружения
ENV MYSQL_ROOT_PASSWORD=...
ENV MYSQL_DATABASE=...
ENV MYSQL_USER=...
ENV MYSQL_PASSWORD=...
#ENV MYSQL_ROOT_HOST= '%'                    # Разрешить root-подключения с любого хоста (опционально)

# Копируем SQL-скрипт для дополнительных прав
COPY ./init.sql /docker-entrypoint-initdb.d/

init.sql 

GRANT ALL PRIVILEGES ON wood_db.* TO 'wooduser'@'%';
FLUSH PRIVILEGES;

docker-compose.yaml 

services:
  mariadb:
    image: hub.bobrobotirk.ru/appone-db:0.1.0
    container_name: mariadb
    volumes:
      - ./dbdata:/var/lib/mysql
    ports:
      - "${MYSQL_PORT}:3306"
    restart: unless-stopped

k8s

Тестовый kubernetes

Гитхаб книги

Интересная статья по настройке HA k8s

Hard way установка

Docker desktop

Введение.

Для изучения kubernetes в книге "The kubernetes book 2024 edition" автора Nigel Poulton предложено использовать Docker Desktop для запуска одноузлового кластера и дальнейших экспериментов. Я решил не устанавливать лишнего в систему и запустить все на виртуальной машине. Итоговый стек: Windows 10 - Virtualbox 7.0 - Ubuntu 24.04 - Docker Desktop - K8s.

Настройки VM:

Установка

mkdir -p $HOME/.kube
sudo apt-get update
sudo apt-get install -y apt-transport-https ca-certificates curl gpg
curl -fsSL https://pkgs.k8s.io/core:/stable:/v1.31/deb/Release.key | sudo gpg --dearmor -o /etc/apt/keyrings/kubernetes-apt-keyring.gpg
echo 'deb [signed-by=/etc/apt/keyrings/kubernetes-apt-keyring.gpg] https://pkgs.k8s.io/core:/stable:/v1.31/deb/ /' | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/kubernetes.list
sudo apt-get update
sudo apt-get install -y kubelet kubeadm kubectl
sudo apt-mark hold kubelet kubeadm kubectl
sudo systemctl enable --now kubelet
swapoff -a
kubectl
kubeadm init --pod-network-cidr=10.244.0.0/16 --apiserver-advertise-address=192.168.0.109
mkdir -p $HOME/.kube
sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config
kubectl get nodes
kubeadm token create --print-join-command
kubectl get nodes
kubectl apply -f https://github.com/flannel-io/flannel/releases/latest/download/kube-flannel.yml
kubectl get no
kubectl get po --all-namespaces

Дополнительные удобства

Настройка другого редактора (по умолчанию vi) например при выполнении команды kubectl edit pod ... 

nano .bashrc
#Добавить строку
export EDITOR=nano
#Для использования в текущей сессии, в последующих сессиях автоматически
source ~/.bashrc

При установке через kubeadm для балансировки трафика требуется MetalLB, детали установки

Установка kubectl для управления с другой системы

curl -LO "https://dl.k8s.io/release/$(curl -L -s https://dl.k8s.io/release/stable.txt)/bin/linux/amd64/kubectl"
sudo install -o root -g root -m 0755 kubectl /usr/local/bin/kubectl

Скопировать файл авторизации config в ~/.kube/config

Сетевая подсистема

Стартовая информация

Сетевой плагин выбирается во время установки кластера.

 Документация, сетевая модель K8s Выдержки:

1. Сетевая подсистема используется только подами (не нодами).
2. У каждой node свой пул ip адресов для запущенных у них pod.
3. Каждый Pod в кластере имеет собственный уникальный в пределах кластера IP адрес.
4. У каждого Pod свое частное сетевое пространство, общее для всех контейнеров внутри Pod. Контейнеры внутри Pod взаимодействуют через localhost.
5. Pod'ы взаимодействуют с Pod на других нодах при помощи сетевого плагина (CNI).
6. Служба - это метод предоставления доступа к Pod в кластере (внутренний и внешний)

Вот вроде просто, но нихера не понятно. Поэтому дальше начинается самое веселое) 

Следствия пункта 1. Связность между нодами и контроллером опосредованно зависит от сетевого взаимодействия подов. Поэтому вопрос сети при управлении - один вопрос, вопрос сети подов - второй вопрос.

Первый вопрос относительно простой: сетевая видимость точка - точка между IP адресами. Необходимые порты при настройке port-forwarding: 

На мастер нодах:

TCP     6443*       Kubernetes API Server
TCP     2379-2380   etcd server client API
TCP     10250       Kubelet API
TCP     10251       kube-scheduler
TCP     10252       kube-controller-manager
TCP     10255       Read-Only Kubelet API

На воркерах: 

TCP     10250       Kubelet API
TCP     10255       Read-Only Kubelet API
TCP     30000-32767 NodePort Services

Открываем порты и управление начнет работать. Теперь нужна сетевая связность между подами.

Для использования службы типа LoadBalancer необходимо установить балансировщик, например MetalLB. При существовании кластера в пределах одного L2 сегмента хватит L2 режима. Однако при разных сетях у worker потребуется BGP. Картинку можно представить следующим образом: 

Роли маршрутизаторов R1 и R2 выполняют сетевые плагины (MetalLB, Calico, ...) в BGP режиме. Им необходим обмен маршрутной информацией в пределах L3 сети. Классическая сетевая задача - сделать видимым IP Pool 1 для IP Pool 2. Тут можно решить при помощи VXLAN и т д. В случае реализации без туннелей в L3 сети требуется, чтобы маршрутизаторы внутри этой сети также обладали маршрутной информацией.

Настройка MetalLB

Примените манифест для установки MetalLB 

kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/metallb/metallb/v0.13.7/config/manifests/metallb-native.yaml

Дождаться запуска контейнеров 

kubectl get pods -n metallb-system

Создайте конфигурационный файл для MetalLB. Например, metallb-config.yaml 

apiVersion: metallb.io/v1beta1
kind: IPAddressPool
metadata:
  name: first-pool
  namespace: metallb-system
spec:
  addresses:
  - 192.168.1.240-192.168.1.250  # Укажите диапазон IP-адресов, доступных в вашей сети
---
apiVersion: metallb.io/v1beta1
kind: L2Advertisement
metadata:
  name: l2advert
  namespace: metallb-system
spec:
  ipAddressPools:
  - first-pool

Применить конфигурацию: 

kubectl apply -f metallb-config.yaml

Pod & containers

Pod (под)

Pod это уровень абстракции. Он включает:

• совместное использование ресурсов
• управление планировщиком
• тестирование на рабочеспособность
• политики перезапуска
• политики безопасности
• контроль завершения
• тома

Он также абстрагирует детали рабочей нагрузки (контейнер, виртуальная машина, Wasm) но для некоторых могут потребоваться дополнительные модули (например KubeVirt для виртуалок).

Под смертен (после завершения или ошибки он удаляется без возможности перезапуска) и постоянны (для изменения нужно удалить старый и создать новый).

Настройка ноды для пода

NodeSelectors - список меток нодов. Простейший случай.

Affinity and anti-affinity - продвинутый способ Позволяет 
attract
• Anti-affinity rules repel
• Hard rules must be obeyed
• Soft rules are only suggestions

Topology spread constraints - ограничения на топологию
Resource requests and resource limits

Теория процесса запуска pod

1. Создать YAML манифест
2. Отправить манифест на API сервер
3. Запрос будет аутентифицирован и авторизован
4. Спецификация будет проверена
5. Планировщик отфильтрует ноды на основе ограничений
6. Под будет привязан к удовлетворяющей требованиям ноде
7. Сервис kubelet на ноде получит задание
8. Сервис kubelet скачает спецификацию и сформирует задачу для исполнения
9. Сервис kubelet мониторит статус поды и в случае изменения направляет информацию на планировщик

Запуск пода

Есть два варианта: непосредственно через манифест на ноде или через контроллер. Первый вариант быстрый но без большинства возможностей (статический под, типа docker container). Второй вариант используется обычно.

Кластер создает сеть подов и автоматически подключает все поды к ней. Это одноуровневая L2 overlay сеть

Статусы пода

Pending под еще не создан, поиск ноды для запуска
Running нода найдена, запуск произведен
Init:X/Y исполнение инит контейнеров, завершено X из Y

Политики перезапуска настраиваются для контейнера. Поэтому пока идет перезапуск контейнера, считается что под еще работает. При обновлении под удаляется и создается новый. Это необходимо учитывать при разработке архитектуры.

Структура YAML файла

Верхний уровень

Metadata: метаданные пода

Spec: описание параметров контейнера, томов, внутри для каждого контейнера - name: имя_контейнера

spec:
  initContainers:
  - name: ...
  containers:
  - name: ...

volumes:
  - name: html
    emptyDir: {}

Параметры контейнера:

image: nigelpoulton/k8sbook:1.0

resources:
  requests: <<==== Minimums for scheduling
    cpu: 0.5
    memory: 256Mi
  limits: <<==== Maximums for kubelet to cap
    cpu: 1.0
    memory: 512Mi

env:
- name: GIT_SYNC_REPO
  value: https://github.com/nigelpoulton/ps-sidecar.git

volumeMounts:
- name: html <<==== Mount shared volume
  mountPath: /usr/share/nginx/

Пример 1. 

kind: Pod
apiVersion: v1
metadata:
  name: hello-pod
  labels:
    zone: prod
    version: v1
spec:
  containers:
  - name: hello-ctr
    image: nigelpoulton/k8sbook:1.0
    ports:
    - containerPort: 8080
    resources:
      limits:
        memory: 128Mi
        cpu: 0.5

Пример 2. Init контейнер. 

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: initpod
  labels:
    app: initializer
spec:
  initContainers:
  - name: init-ctr
    # Pinned to 1.28 as newer versions have a sketchy nslookup command that doesn't work. Can also use a non-busybox image here
    image: busybox:1.28.4
    command: ['sh', '-c', 'until nslookup k8sbook; do echo waiting for k8sbook service; sleep 1; done; echo Service found!']
  containers:
    - name: web-ctr
      image: nigelpoulton/web-app:1.0
      ports:
        - containerPort: 8080

Пока образы в init контейнере не завершились, статус в Init:0/1

kubectl get pods --watch
NAME                               READY   STATUS     RESTARTS   AGE
initpod                            0/1     Init:0/1   0          16s

Пример 3. Дополнительный контейнер, обновляющий папку при изменении репозитория 

# Some network drivers and laptop VM implementations cause issues with Service port mapping
# Minikube users may have to `minikube service svc-sidecar` to be able to access on `localhost:30001`
# Other users may have to run `kubectl port-forward service/svc-sidecar 30001:80`
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: git-sync
  labels:
    app: sidecar
spec:
  containers:
  - name: ctr-web
    image: nginx
    volumeMounts:
    - name: html
      mountPath: /usr/share/nginx/
  - name: ctr-sync
    image: k8s.gcr.io/git-sync:v3.1.6
    volumeMounts:
    - name: html
      mountPath: /tmp/git
    env:
    - name: GIT_SYNC_REPO
      value: https://gitverse.ru/bobrobot/k8s_pods.git
    - name: GIT_SYNC_BRANCH
      value: master
    - name: GIT_SYNC_DEPTH
      value: "1"
    - name: GIT_SYNC_DEST
      value: "html"
  volumes:
  - name: html
    emptyDir: {}
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: svc-sidecar
spec:
  selector:
    app: sidecar
  type: NodePort
  ports:
  - port: 80
    nodePort: 30001

При обращении на адрес кластера или ноды будет отображаться страница.

Основные команды

kubectl exec -it hello-pod -- sh

Container (контейнер)

Паттерны мультиконтейнеров

Init контейнеры - специальный тип контейнеров, для которых K8s гарантирует единственный запуск и завершение, перед остальными контейнерами. Пример: есть приложение и внешнее API с которым обязательно должно быть взаимодействие при старте. Вместо нагрузки на основную логику, можно процесс проверки вывести в init контейнер.

Slidecar контейнеры - выполняют периферийные задачи. Пока что бета.

Namespaces

Разделяет кластер на виртуальные кластеры. Это не Namespace ядра! По умолчанию объекты попадают в default namespace. Настраиваются свои пользователи, права, ресурсы и политики.

Создание и привязка к пространству имен

Императивный способ: 

kubectl create ns hydra

Декларативный способ: создать yaml файл и применить его. 

Для привязки объекта к пространству имен в метаданных нужно указать namespace 

apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
  namespace: shield <<==== Namespace
  name: default

Структура YAML файла

Верхний уровень

Metadata

Примеры

kind: Namespace
apiVersion: v1
metadata:
  name: shield
  labels:
    env: marvel

Основные команды

Deployment

Deployments наиболее популярный способ для запуска приложений без сохранения состояния. Это добавляет проверку состояния, масштабирование, восстановление. 

Реализовано через deployment контроллер. Каждый контроллер управляет одним или несколькими одинаковыми подами.

Масштабирование (Scalling)

Существуют несколько типов 

Например, указываем кол-во подов от 2 до 10. Нагрузка повысилась, и HPA запрашивает еще 2 пода. Они запускаются. Но нагрузка растет, и запрашивается еще 2 пода. Однако на существующем кластере нет возможности запустить еще 2 пода, и они переходят в статус Pending. CA определяет Pending поды и увеличивает количество нодов, запуская там поды. И наоборот.

Масштабирование связано с понятием текущего состояния (state). Есть необходимое состояние и наблюдаемое состояние. При неравенстве контроллер запускает процесс изменений. 

Важно: архитектура приложения должна поддерживать возможность масштабирования. Микросервисы должны взаимодействовать только через API. При увеличении количества, добавляется новый под.

Реплики

ReplicaSets - набор настроек и подов с одной версией конфигурации. При обновлении yaml создается вторая ReplicaSet и один новый под. Из старой ReplicaSet удаляется один под. И так далее до полного обновления. Но конфигурация сохраняется. Можно вернуть к старым настройкам.

Структура YAML файла

Верхний уровень

spec

Примеры

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: hello-deploy
spec:
  replicas: 10
  selector:
    matchLabels:
      app: hello-world
  revisionHistoryLimit: 5
  progressDeadlineSeconds: 300
  minReadySeconds: 10
  strategy:
    type: RollingUpdate
    rollingUpdate:
      maxUnavailable: 1
      maxSurge: 1
  template:
    metadata:
      labels:
        app: hello-world
    spec:
      containers:
      - name: hello-pod
        image: nigelpoulton/k8sbook:1.0
        ports:
        - containerPort: 8080
        resources:
          limits:
            memory: 128Mi
            cpu: 0.1

Пример сервиса для данного приложения

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: lb-svc
  labels:
    app: hello-world
spec:
  type: LoadBalancer
  ports:
  - port: 8080
    protocol: TCP
  selector:
    app: hello-world

Основные команды

Services

Сервис используется для подключения подов к внешней сети. Сервис использует метки для выбора подов. Все указанные метки должны быть на поде (дополнительные метки пода игнорируются)

В сервисе - раздел selector 

spec:
  replicas: 10
  <Snip>
  template:
    metadata:
      labels:
        project: tkb
        zone: prod
<Snip>
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: tkb
spec:
  ports:
  - port: 8080
  selector:
    project: tkb 
    zone: prod 

Типы сервисов

ClusterIP Используется для доступности подов внутри кластера. Доступность по имени сервиса.

NodePort Services Используется для доступа приложений снаружи кластера. Добавляет указанный порт на каждую ноду. 

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: skippy <<==== Registered with the internal cluster DNS (ClusterIP)
spec:
  type: NodePort <<==== Service type
  ports:
  - port: 8080 <<==== ClusterIP port
    targetPort: 9000 <<==== Application port in container
    nodePort: 30050 <<==== External port on every cluster node (NodePort)
selector:
  app: hello-world

В данном примере изнутри под доступен по порту 8080, снаружи - по порту 30050. Диапазон портов 30000-32767.

LoadBalancer Services Используется для сервисов со стартовым диапазоном портов, наиболее часто.  

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: lb <<==== Registered with cluster DNS
spec:
  type: LoadBalancer
  ports:
  - port: 8080 <<==== Load balancer port
    targetPort: 9000 <<==== Application port inside container
selector:
  project: tkb

Мой кубер использует flannel, а для корректной работы LoadBalancer нужен балансировщик, например MetalLB. Стек в случае балансировщика: 

Headless сервисы

Сервисы без IP адреса. Их цель - создать DNS записи для StatefulSet подов. Клиенты запрашивают DNS имена подов и направляют непосредственно им запросы вместо использования кластерного IP. Пример сервиса: 

apiVersion: v1
kind: Service <<==== Normal Kubernetes Service
metadata:
  name: dullahan
  labels:
    app: web
spec:
  ports:
    - port: 80
  name: web
  clusterIP: None <<==== Make this a headless Service
  selector:
    app: web

Структура YAML файла

Верхний уровень

spec

Пример yaml файла

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: cloud-lb
spec:
  type: LoadBalancer
  ports:
  - port: 9000
    targetPort: 8080
  selector:
    chapter: services

Основные команды

Ingress

Используется для организации внешнего взаимодействия на L7 уровне. Ingress ресурсы определяют правила маршрутизации, Ingress контроллер выполняет задачу. 

Маршрутизация в смысле L7, не в смысле L3

Могут быть host-based и path-based маршруты:

Необходим внешний Ingress-controller, очень часто Nginx.

Ingress классы

Позволяют запустить несколько ingress контроллеров в одном кластере. Сначала привязывается Ingress контроллер к классу, затем при создании объект Ingress привязывается к классу.

Пример

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: mcu-all
  annotations:
    nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target: /
spec:
  ingressClassName: nginx
  rules:
  - host: shield.mcu.com
    http:
      paths:
      - path: /
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: svc-shield
            port:
              number: 8080
  - host: mcu.com
    http:
      paths:
      - path: /shield
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: svc-shield
            port:
              number: 8080

Основные команды

Storages

Система хранения работает через драйверы (CSI плагины) или локально на нодах. Второй вариант неудобный. Далее первый вариант. Разработчик обычно предоставляет плагины в виде Helm чартов или yaml установщиков. Они устанавливаются в виде набора подов в namespace kube-system. Список плагинов Для тестов можно использовать встроенный драйвер, OpenEbs. К вопросу выбора драйвера, архитектуры хранилища и безопасности необходимо подходить очень серьезно.

Процесс запроса ресурсов: Pod Volume - PVC - SC - CSI Plugin

Storage Classes

ресурсы в storage.k8s.io/v1 группе. Неизменяемый. Для обновления нужно удалить и создать. SC access mode:

• ReadWriteOnce - один PVC может подключиться в режиме чтения/записи
• ReadWriteMany - несколько PVC. Файловые и объектные хранилища обычно поддерживают, блоковые нет.
• ReadOnlyMany - несколько PVC в режиме чтения.

Все PV должны подключиться в одинаковом режиме.

Reclaim policy (политика восстановления)

Политики восстановления сообщают Kubernetes, что делать с PV и связанным с ним внешним хранилищем, когда его PVC будет запущен. 

• Delete. Удаление PVC приведет к удалению PV и внешнего хранилища. 
• Retain. Безопаснее, но нужно самостоятельно удалять ресурсы.

Volume binding mode

Момент создания бакета. Immediate - сразу же, WaitForFirstConsumer - при подключении первого.

Примеры

Локальное хранилище (устаревшее)

На воркере 

sudo mkdir -p /mnt/disks/ssd1
sudo chmod 777 /mnt/disks/ssd1  # Для упрощения примера

Настройка PV 

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: example-local-pv
  labels:
    type: local
spec:
  capacity:
    storage: 10Gi
  volumeMode: Filesystem
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain
  storageClassName: local-storage
  local:
    path: /mnt/disks/ssd1
  nodeAffinity:
    required:
      nodeSelectorTerms:
        - matchExpressions:
            - key: kubernetes.io/hostname
              operator: In
              values:
                - <node-name>  # Замените на имя узла, где находится директория

Настройка PVC 

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: example-local-pvc
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  storageClassName: local-storage
  resources:
    requests:
      storage: 10Gi

Проверка связи 

kubectl get pv
kubectl get pvc

Использование в Pod 

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: example-pod
spec:
  containers:
    - name: example-container
      image: nginx
      volumeMounts:
        - mountPath: "/usr/share/nginx/html"
          name: local-storage
  volumes:
    - name: local-storage
      persistentVolumeClaim:
        claimName: example-local-pvc

Удаление ресурсов 

kubectl delete pod example-pod
kubectl delete pvc example-local-pvc
kubectl delete pv example-local-pv

Хранилище Yandex.cloud

S3 aws - совместимое хранилище. 

1. Настройка доступа через консоль 

Установить консоль yc 

curl -sSL https://storage.yandexcloud.net/yandexcloud-yc/install.sh | bash
source ~/.bashrc

Запросить новый OAuth токен. Время жизни токена 1 год.

Инициализировать консоль 

yc init

2. Настройка доступа к бакету

Через web-консоль создать бакет.

Выяснить folder_id созданного аккаунта 

yc storage bucket get k8stest

name: k8stest
folder_id: b...q
anonymous_access_flags:
  read: false
  list: false
  config_read: false
default_storage_class: STANDARD
versioning: VERSIONING_DISABLED
max_size: "1073741824"
created_at: "2025-03-23T06:35:58.715069Z"

Создать сервисный аккаунт для доступа к бакету, в выводе будет id аккаунта

yc iam service-account create --name k8stest --output key.json

Файл key.json понадобится далее.

Добавить роль для созданного бакета сервис аккаунту 

yc resource-manager folder add-access-binding <идентификатор_каталога> \
  --role <роль> \
  --subject serviceAccount:<идентификатор_сервисного_аккаунта>

3. Установка CSI плагина для yandex.cloud

git clone https://github.com/deckhouse/yandex-csi-driver.git
cd yandex-csi-driver

В самом git сказано, что запускать нужно из папки deploy/1.17 установив 2 переменные. У меня это не заработало.

В папке yandex-csi-driver/charts/yandex-csi-controller установить serviceAccountJSON и folderID

В файле csidriver.yaml заменить apiVersion: storage.k8s.io/v1beta1 на apiVersion: storage.k8s.io/v1

Дополнительно:

# Список сервис аккаунтов
yc iam service-account list 
# Детализация информации по аккаунту
yc iam service-account get <идентификатор_аккаунта>
# Удаление аккаунта
yc iam service-account delete <идентификатор_аккаунта>

И нечего с yandex не получилось.

Настройка MinIO

Настройка внешнего MinIO

Настройка авторизации 

Создать Secret. Ключ и Секрет не в Base64, а как указано при создании бакета.

apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  namespace: kube-system
  name: csi-s3-secret
stringData:
  accessKeyID: XP5...Ih
  secretAccessKey: klz...zo
  # For AWS set it to "https://s3.<region>.amazonaws.com"
  endpoint: http://192.168.1.194:9000
  # If not on S3, set it to ""
  region: ""

Применить Secret 

kubectl apply -f 1-minio-credentials.yaml
kubectl get secret

Установка csi драйвера

Проверить установленные csi драйверы, поставить драйвер

git clone https://github.com/ctrox/csi-s3.git
cd csi-s3/deploy/kubernetes
kubectl apply -f .

Вот только какого-то хера в данной директории не было yaml для создания драйвера) Добавляем драйвер

apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: CSIDriver
metadata:
  name: ch.ctrox.csi.s3-driver
spec:
  attachRequired: false
  podInfoOnMount: true

Обязательно в списке драйверов должен появиться драйвер  

kubectl get csidrivers.storage.k8s.io
NAME                     ATTACHREQUIRED   PODINFOONMOUNT   TOKENREQUESTS   REQUIRESREPUBLISH   MODES        AGE
ch.ctrox.csi.s3-driver   false            true             <unset>         false               Persistent   36m

И все поды csi должны быть запущены 

kubectl --namespace kube-system get pods | grep csi
csi-attacher-s3-0               1/1     Running   0              9h
csi-provisioner-s3-0            2/2     Running   0              9h
csi-s3-f5v74                    2/2     Running   0              9h

Настройка класса и PVC

Добавляем StorageClass

---
kind: StorageClass
apiVersion: storage.k8s.io/v1
metadata:
  name: csi-s3
provisioner: ch.ctrox.csi.s3-driver
parameters:
  # specify which mounter to use
  # can be set to rclone, s3fs, goofys or s3backer
  #mounter: rclone
  mounter: "s3fs"
  otherOpts: "-o allow_other -o uid=0 -o gid=0 -o umask=000"
  # to use an existing bucket, specify it here:
  bucket: bucketone
  path: "pvc-fbd999ab-1ba7-4b07-922d-51270e6028d9"
  csi.storage.k8s.io/provisioner-secret-name: csi-s3-secret
  csi.storage.k8s.io/provisioner-secret-namespace: kube-system
  csi.storage.k8s.io/controller-publish-secret-name: csi-s3-secret
  csi.storage.k8s.io/controller-publish-secret-namespace: kube-system
  csi.storage.k8s.io/node-stage-secret-name: csi-s3-secret
  csi.storage.k8s.io/node-stage-secret-namespace: kube-system
  csi.storage.k8s.io/node-publish-secret-name: csi-s3-secret
  csi.storage.k8s.io/node-publish-secret-namespace: kube-system
  sslVerify: "false"
reclaimPolicy: Retain
volumeBindingMode: Immediate

mounter rclone на финальном этапе отказался создавать файлы.

В директории бакета была создана директория pvc-fbd999ab-1ba7-4b07-922d-51270e6028d9/csi-fs Не знаю почему. но при команде ls (проверка) он находился внутри нее.

Добавляем PVC

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: csi-s3-pvc
  namespace: default
spec:
  accessModes:
  - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 1Gi
  storageClassName: csi-s3

Проверка: 

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: minio-test-pod
spec:
  containers:
  - name: app
    image: alpine
    command: ["sleep", "infinity"]
    volumeMounts:
    - name: minio-storage
      mountPath: /mnt/minio
  volumes:
  - name: minio-storage
    persistentVolumeClaim:
      claimName: csi-s3-pvc
      readOnly: false

Команда 

kubectl exec -it minio-test-pod -- sh -c "echo 'New test' > /mnt/minio/test2.txt && ls /mnt/minio"

должна вывести созданный файл в списке.

Основные команды

Config maps & secrets

Набор конфигураций для различных окружений. Включают переменные окружения, конфиг файлы, имена хостов, порты, аккаунты.

kind: ConfigMap
apiVersion: v1
metadata:
  name: epl
data:
  Competition: epl
  Season: 2022-2023
  Champions: Manchester City
  test.conf: |
    env = plex-test
    endpoint = 0.0.0.0:31001
    char = utf8
    vault = PLEX/test
    log-size = 512M

Их можно использовать как переменные окружения, параметры запуска и файлы внутри контейнера.

Использование ConfigMap

В виде переменных окружения: 

apiVersion: v1
kind: Pod
<Snip>
spec:
  containers:
    - name: ctr1
      env:
        - name: FIRSTNAME
          valueFrom:
            configMapKeyRef: <<==== a ConfigMap
              name: multimap <<==== called "multimap"
              key: given

Не изменяются после создания.

В виде аргументов:

Сначала как переменные окружения, затем в команду создания

spec:
containers:
- name: args1
  image: busybox
  env:
    - name: FIRSTNAME <<==== Environment variable called FIRSTNAME
      valueFrom: <<==== based on
        configMapKeyRef: <<==== a ConfigMap
          name: multimap <<==== called "multimap"
          key: given <<==== and populated by the value in the "given" field
    - name: LASTNAME <<==== Environment variable called LASTNAME
      valueFrom: <<==== based on
        configMapKeyRef: <<==== a ConfigMap
          name: multimap <<==== called "multimap"
          key: family <<==== and populated by the value in the "family" field
  command: [ "/bin/sh", "-c", "echo First name $(FIRSTNAME) last name $(LASTNAME)" ]

В виде файлов:

Создается том и привязывается к нему ConfigMap 

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: cmvol
spec:
  volumes:
    - name: volmap <<==== Create a volume called "volmap"
      configMap: <<==== based on the ConfigMap
        name: multimap <<==== called "multimap"
  containers:
    - name: ctr
      image: nginx
      volumeMounts: <<==== These lines mount the
        - name: volmap <<==== the "volmap" volume into the
          mountPath: /etc/name <<==== container at "/etc/name"

Файлы будут созданы в соответствии именам в ConfigMap. При обновлении ConfigMap файлы в контейнере обновятся.

Secrets

Хранятся в Base64 но внутри контейнера хранятся в tmpfs виде обычного текста.

apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  name: tkb-secret
  labels:
    chapter: configmaps
type: Opaque
data: <<==== Change to "stringData" for plain text
  username: bmlnZWxwb3VsdG9u
  password: UGFzc3dvcmQxMjM=

Использование в Pod:

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: secret-pod
  labels:
    topic: secrets
spec:
  volumes:
    - name: secret-vol <<==== Volume name
      secret: <<==== Volume type
        secretName: tkb-secret <<==== Populate volume with this Secret
  containers:
    - name: secret-ctr
      image: nginx
      volumeMounts:
        - name: secret-vol <<==== Mount the volume defined above
          mountPath: "/etc/tkb" <<==== into this path

В директории /etc/tkb будут храниться файлы, по одному на каждое значение.

Основные команды

StatefulSet

Очень похожи на Deployments, но StatefulSet дополнительные функции:

• Предсказуемые и постоянные имена модулей
• Предсказуемые и постоянные имена узлов DNS
• Предсказуемые и постоянные привязки томов

Отличие: Deployment создает поды сразу же, а StatefulSet по одному. Это критично для сохранения данных.

Именование подов: <StatefulSet name>-<integer>. Число от 0-...

Для каждого пода создается свой том, с соответствующим именованием. Созданные тома имеют свой жизненный цикл и они не удаляются при масштабировании подов.  

Удаление Statefulset: Автоматического удаления подов нет. Сначала нужно снизить количество до 0. Также нужно использовать terminationGracePeriodSeconds около 10 секунд для безопасного завершения работы.

Создаем headless сервис (Services) 

Безопасность

Авторизация и аутентификация

По умолчанию аутентификация на основе сертификата, но поддерживаются внешние источники. 

Аутентификация на основе сертификата.

Авторизация RBAC (пользователь - действие - ресурс). По умолчанию запрещено все что не разрешено. Роли определяют правила, RoleBindings определяют принадлежность пользователей к ролям. Пример настройки ролей: 

apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: Role
metadata:
  namespace: shield
  name: read-deployments
rules:
- verbs: ["get", "watch", "list"] <<==== Allowed actions
  apiGroups: ["apps"] <<==== on resources
  resources: ["deployments"] <<==== of this type

Пример RoleBinding: 

apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: RoleBinding
metadata:
  name: read-deployments
  namespace: shield
subjects:
- kind: User
  name: sky <<==== Name of the authenticated user
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
roleRef:
  kind: Role
  name: read-deployments <<==== This is the Role to bind to the user
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io

Свойства правил роли: 

verbs  ["get", "watch", "list", "create", "update", "patch", "delete"]

ApiGroups (в пределах namespace):

Полный список API ресурсов: 

kubectl api-resources --sort-by name -o wide

Можно использовать звездочку. 

Все роли используются только в контексте namespace!

Кластерные роли и привязки

ClusterRoleBindings используется для создания шаблонов ролей и привязки их к конкретным ролям. 

apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRole <<==== Cluster-scoped role
metadata:
  name: read-deployments
rules:
- verbs: ["get", "watch", "list"]
  apiGroups: ["apps"]
  resources: ["deployments"]

Пользователи

Интересная статья   Еще одна, тоже стоит почитать

Обычных пользователей нельзя добавить через вызовы API. Возможные варианты: 

• Базовая аутентификация (basic auth):
  • передача конфигурации API-серверу со следующим (или похожим) содержимым: password, username, uid, group;
• Клиентский сертификат X.509:
  • создание секретного ключа пользователя и запроса на подпись сертификата;
  • заверение его в центре сертификации (Kubernetes CA) для получения сертификата пользователя;
• Bearer-токены (JSON Web Tokens, JWT):
  • OpenID Connect;
  • слой аутентификации поверх OAuth 2.0;
  • веб-хуки (webhooks).

Структура файла ~/.kube/config

• Clusters - список кластеров. Сертификат кластера, адрес и внутреннее имя
• Users - пользователи. Внутреннее имя, сертификат и ключ
• Contexts - объединение пользователя и кластера. Внутреннее имя, внутреннее имя кластера и внутреннее имя пользователя
• Current-context - имя текущего контекста

Важный момент: кубер не управляет членством пользователей в группах. Получить напрямую доступ к спискам пользователей в группе нельзя. 

Пример создания пользователя с авторизацией через X.509 сертификат.

Создаем директорию хранения информации о пользователях и генерируем в нее ключ 

mkdir -p users/sergey/.certs
openssl genrsa -out ~/users/sergey/.certs/sergey.key 2048

Генерируем запрос на сертификат 

openssl req -new -key ~/users/sergey/.certs/sergey.key -out ~/users/sergey/.certs/sergey.csr -subj "/CN=sergey/O=testgroup"

Обработка запроса на сертификат 

openssl x509 -req -in ~/users/sergey/.certs/sergey.csr -CA /etc/kubernetes/pki/ca.crt -CAkey /etc/kubernetes/pki/ca.key -CAcreateserial -out ~/users/sergey/.certs/sergey.crt -days 500

В некоторых ресурсах говорится, что команда kubectl config set-credentials ... создает пользователя в кластере Kubernetes. Но это не так, команда kubectl config ... создает/модифицирует файл .kube/config, поэтому нужно быть осторожным и не побить свой файл. А Kubernetes авторизует всех пользователей, чей сертификат подписан его центром сертификации. 

Добавляем пользователя sergey 

kubectl config set-credentials sergey \
--client-certificate=/root/users/sergey/.certs/sergey.crt \
--client-key=/root/users/sergey/.certs/sergey.key \
--embed-certs=true

Если нужно - создали бы настройки кластера, но у нас есть, поэтому создаем контекст с существующим кластером. Namespace, если нужно, указывается в настройках контекста. 

kubectl config set-context sergey-context --cluster=kubernetes --user=sergey --namespace=sergey-ns

Теперь осталось пользователю определить права. 

Например определим роль sergey-ns-full с полным доступом к namespace sergey-ns 

apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: Role
metadata:
  name: sergey-ns-full
  namespace: sergey-ns
rules:
  - apiGroups: [ "*" ]
    resources: [ "*" ]
    verbs: [ "*" ]

Сейчас вместо привязки пользователя, привяжем группу к роли.

apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: RoleBinding
metadata:
  name: testgroup-rolebinding  # Название RoleBinding
  namespace: sergey-ns         # Namespace, где применяется
subjects:
- kind: Group                 # Тип субъекта — группа
  name: testgroup             # Название группы
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
roleRef:
  kind: Role                  # Тип привязываемой роли (Role или ClusterRole)
  name: sergey-ns-full        # Название роли
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io

Переключаемся на контекст и проверяем 

kubectl config use-context sergey-context

Создаем простой под 

kind: Pod
apiVersion: v1
metadata:
  name: hello-pod
  labels:
    zone: prod
    version: v1
spec:
  containers:
  - name: hello-ctr
    image: nigelpoulton/k8sbook:1.0
    ports:
    - containerPort: 8080
    resources:
      limits:
        memory: 128Mi
        cpu: 0.5

Проверяем факт создания пода 

kubectl get pods

Удалось!

Основные команды управления пользователями

Если при создании ... указать флаг --embed-certs=true то тогда вместо путей к файлам сертификатов, в файл настройки будут встроено содержание сертификатов в Base64.

kubectl config set-cluster my-new-cluster \
  --server=https://10.0.0.1:6443 \
  --certificate-authority=./ca.crt

kubectl config set-credentials sergey \
--client-certificate=/root/users/sergey/.certs/sergey.crt \
--client-key=/root/users/sergey/.certs/sergey.key \
--embed-certs=true

Безопасность, общая теория

Инструменты

Запрет передачи ключей SA

Каждому поду по умолчанию передаются ключи сервисный аккаунт. Поэтому при получении доступа к поду можно получить доступ вплоть до всего кластера. Обычно подам не нужно управлять кластером. Поэтому можно запретить передачу ключей. 

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: service-account-example-pod
spec:
  serviceAccountName: some-service-account
  automountServiceAccountToken: false <<==== This line
<Snip>

Также можно передавать временные ключи, но это потом.

Контроль целостности ресурсов

• Ограничьте доступ к серверам, на которых запущены компоненты Kubernetes, особенно к компонентам control plane
• Ограничьте доступ к репозиториям, хранящим конфигурационные файлы Kubernetes
• Передача файлов и управление только через SSH
• Проверка контрольной суммы после скачивания
• Ограничьте доступ к регистру образов и связанным хранилищам

Файловая система пода в read-only режим

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: readonly-test
spec:
  securityContext:
    readOnlyRootFilesystem: true <<==== R/O root filesystem
    allowedHostPaths: <<==== Make anything below
      - pathPrefix: "/test" <<==== this mount point
        readOnly: true <<==== read-only (R/O)
<Snip>

Лог действий на кластере и связанной инфраструктуре

Защита данных кластера

Cluster store (обычно etcd) хранит все данные. Необходимо ограничить и контролировать доступ к серверам, на которых работает Cluster store. 

DoS

Подвергается API сервер. Должно быть минимум 3 Control plane сервера и 3 worker ноды. Изоляция etcd на сетевом уровне. Ограничения ресурсов для подов и количества подов. 

apiVersion: v1
kind: ResourceQuota
metadata:
  name: pod-quota
  namespace: skippy
spec:
  hard:
    pods: "100"

Доп. опция podPidsLimit ограничивает количество процессов одним подом. Также можно ограничить кол-во подов на одной ноде. 

По умолчанию etcd устанавливается на сервер с control plane. На production кластере нужно разделять.

Запретить сетевое взаимодействие между подами и внешние взаимодействия (где это не нужно) при помощи сетевых политик Kubernetes.

Защита подов и контейнеров

Запрет запуска процессов от root 

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: demo
spec:
  securityContext: <<==== Applies to all containers in this Pod
    runAsUser: 1000 <<==== Non-root user
  containers:
    - name: demo
      image: example.io/simple:1.0

Это запускает все контейнеры от одного непривилегированного пользователя, но позволяет контейнерам использовать общие ресурсы. При запуске нескольких подов, будет аналогично. Поэтому лучше дополнительно настраивать пользователей контейнера: 

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: demo
spec:
  securityContext: <<==== Applies to all containers in this Pod
    runAsUser: 1000 <<==== Non-root user
  containers:
    - name: demo
      image: example.io/simple:1.0
      securityContext:
        runAsUser: 2000 <<==== Overrides the Pod-level setting

Рутовые права складываются примерно из 30 capabilities. Простой способ - в тестовом окружении ограничить все и по логам добавлять нужные. Естественно финальное тестирование должно быть максимально всеобъемлющим. Пример разрешений: 

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: capability-test
spec:
  containers:
    - name: demo
      image: example.io/simple:1.0
      securityContext:
        capabilities:
          add: ["NET_ADMIN", "CHOWN"]

Фильтрация системных вызовов.

Похоже на capabilities, но фильтрует системные вызовы. Способы поиска минимальных разрешений: разрешить все + логгирование, запрет + постепенное разрешение. 

Также есть Pod Security Standarts (PSS) и Pod Security Admission (PSA). PSA применяют PSS при старте пода. 

Основные команды

Job, cronjob

Job

Выполнения разовой задачи. Если запуск задачи завершается с ошибкой, Job перезапускает поды до успешного выполнения или до истечения таймаутов. Когда задача выполнена, Job считается завершённым и больше никогда в кластере не запускается.

Параметры в spec:

После успешного завершения задания манифесты (Job и созданные поды) остаются в кластере навсегда. Все поля Job имеют статус Immutable, и поэтому при создании Job из автоматических сценариев сначала удаляют Job, который остался от предыдущего запуска. Генерация уникальных имен для Job приведет к накоплению ненужных манифестов. Обязательно указание ttlseconds...

При создании бесконечного цикла через activeDeadlineSeconds будет отправлен sigterm, затем через 30 секунд sigkill.

Если указать backoffLimit без restartPolicy, то при ошибке Job будет выполняться бесконечно.

Cronjob

Создание Job по расписанию. 

Параметры в spec:

CronJob использовать аккуратно. Должны быть независимы и иметь возможность работать параллельно. В качестве альтернативы CronJob можно использовать под, в котором запущен самый обычный crond.

Основные команды

Примеры

Job

apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:
  name: hello
spec:
  backoffLimit: 2
  activeDeadlineSeconds: 60
  ttlSecondsAfterFinished: 100
  template:
    spec:
      containers:
      - name: hello
        image: busybox
        args: 
        - /bin/sh
        - -c
        - date; echo Hello from the Kubernetes cluster
      restartPolicy: Never

Cronjob

apiVersion: batch/v1beta1
kind: CronJob
metadata:
  name: hello
spec:
  schedule: "*/1 * * * *"
  concurrencyPolicy: Allow
  jobTemplate:
    spec:
      backoffLimit: 2
      activeDeadlineSeconds: 100
      template:
        spec:
          containers:
          - name: hello
            image: busybox
            args:
            - /bin/sh
            - -c
            - date; echo Hello from the Kubernetes cluster
          restartPolicy: Never

Helm

Helm

Один из самых популярных пакетных менеджеров для Kubernetes. 

Управление helm

Установка helm: 

curl https://baltocdn.com/helm/signing.asc | gpg --dearmor | sudo tee /usr/share/keyrings/helm.gpg > /dev/null
sudo apt-get install apt-transport-https --yes
echo "deb [arch=$(dpkg --print-architecture) signed-by=/usr/share/keyrings/helm.gpg] https://baltocdn.com/helm/stable/debian/ all main" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/helm-stable-debian.list
sudo apt-get update
sudo apt-get install helm

Репозиторий

helm repo add stable https://kubernetes-charts.storage.googleapis.com/

helm repo add bitnami https://raw.githubusercontent.com/bitnami/charts/archive-full-index/bitnami

Плагины

Он сам по себе мощный, но ссылка на плагины 

Переменные окружения

Зависит от переменных окружения. Основные переменные: 

Charts

helm install kubeapps --namespace kubeapps bitnami/kubeapps

helm inspect values stable/kube-ops-view > kube-ops-view.yaml

helm fetch bitnami/wordpress --untar

helm rollback redis 1 --namespace=redis

helm uninstall kubeapps --namespace kubeapps

Общая структура чарта

Helm автоматически определяет последовательность применения шаблонов в чарте. 

templates/

Измененные yaml. Добавлены переменные в формате Go шаблонизации. Переменные берутся из файла values.yaml 

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata: 
  name: {{ .Release.Name }}
data:
  configuration.txt: |-
    {{ .Values.configurationData }}

Родительские пространства имен у переменных:

values.yaml

В виде обычного key: value yaml

Chart.yaml

Чарты бывают application и library. Application используются для деплоя приложений, library - для предоставления именованных шаблонов, используемых в других чартах. В library чартах не может быть ни одного шаблона, только helper файлы.

Обязательные поля: 

Пример файла 

Зависимости чарта

Заполняются в разделе dependencies файла Chart.yaml

В зависимостях могут быть условия: 

dependencies:
  - name: dependency1
    repository: https://example.com
    version: 1.x.x
    condition: dependency1.enabled
    tags:
      - monitoring: true
  - name: dependency2
    repository: https://example.com
    version: 2.x.x
    condition: dependency2.enabled
    tags:
      - monitoring: true

В данном случае переменные dependency1.enabled и dependency2.enabled должны быть установлены в values.yaml файле. Можно несколько переменных через запятую, но лучше завести одну общую переменную и в values ее заполнять. Раздел tags разделяет по группам: если в родительском чарте переменная monitoring не выставлена - данные зависимости установлены не будут. Может быть несколько тэгов, но если хотя бы один подходит - будет добавлено.

Дочерние параметры чарта могут быть переопределены.

Можно импортировать параметры из дочернего чарта (если его параметры отмечены как экспортируемые).

Также есть хуки, позволяющие выполнять что-то при достижении определенной стадии.

Go templates

Элементы шаблонизации заключены в двойные фигурные скобки, остальные - статический текст. Элементы шаблонизации могут включать переменные, условия, циклы, функции.

Конструкция {{- удаляет строку в которой функция.

Условия: 

{{ if ConditionOne }}
# Do something
{{ else if ConditionTwo }}
# Do something else
{{ else }}
# Default case
{{ end }}

{{ if eq .Values.favorite.drink "coffee" }}mug: "true"{{ end }}

With

Работает так же как и в python 

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: {{ .Release.Name }}-configmap
data:
  myvalue: "Hello World"
  {{- with .Values.favorite }}
  drink: {{ .drink | default "tea" | quote }}
  food: {{ .food | upper | quote }}
  {{- end }}

Циклы

values.yaml: 

favorite:
  drink: coffee
  food: pizza
pizzaToppings:
  - mushrooms
  - cheese
  - peppers
  - onions
  - pineapple

cur.yaml: 

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: {{ .Release.Name }}-configmap
data:
  myvalue: "Hello World"
  {{- with .Values.favorite }}
  drink: {{ .drink | default "tea" | quote }}
  food: {{ .food | upper | quote }}
  {{- end }}
  toppings: |-
    {{- range .Values.pizzaToppings }}
    - {{ . | title | quote }}
    {{- end }}  

Функции:

Можно использовать pipeline: {{ .Values.favorite.drink | quote }}

{{ quote .Values.favorite.food }}

{{ .Values.favorite.drink | repeat 5 | quote }}

drink: {{ .Values.favorite.drink | default "tea" | quote }}

Список функций

Именованные шаблоны

С шаблонами нужно запускать 

helm install --dry-run --disable-openapi-validation

Шаблон внутри _helpers.tpl файла:

{{- define "first.labels" -}}
labels:
  'app.kubernetes.io/instacce': {{ .Release.Name }}
  'app.kubernetes.io/managed-by': {{ .Release.Service }}
{{- end }}

{{- define "first.nameofchart" -}}
{{- printf "mycurname" -}}
{{ - end }}

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: {{ include "first.nameofchart" . }}
{{- include "first.labels" . | nindent 2 }}
data:
  myvalue: "Hello World"
  food: {{ .Values.favourite.food }}
  drink: {{ .Values.favourite.drink }}

Точка означает передачу внутрь шаблона всех переменных.

Разница между include и template: проще использовать include, template не дает использовать дополнительные функции через pipeline

Пример проекта

Задача: helm чарт приложения guestbook с БД redis

Создаем namespace для теста 

kubectl create namespace guestbook-learn

Создаем шаблон структуры папок 

helm create guestbook

Добавляем зеркало проекта bitnami и находим последнюю версию чарта

helm repo add bitnami https://raw.githubusercontent.com/bitnami/charts/archive-full-index/bitnami
helm search repo redis --versions
NAME                    CHART VERSION   APP VERSION     DESCRIPTION
bitnami/redis           20.11.4         7.4.2           Redis(R) is an open source, advanced key-value ...
bitnami/redis           20.11.3         7.4.2           Redis(R) is an open source, advanced key-value ...
bitnami/redis           20.11.2         7.4.2           Redis(R) is an open source, advanced key-value ...

 В моем случае это 20.11.4. Добавляем зависимость в Chart.yaml 

dependencies:
  - name: redis
    version: 20.11.x
    repository: https://raw.githubusercontent.com/bitnami/charts/archive-full-index/bitnami

Попробуем загрузить зависимость 

guestbook# helm dependency update .
Hang tight while we grab the latest from your chart repositories...
...Successfully got an update from the "bitnami" chart repository
Update Complete. ⎈Happy Helming!⎈
Saving 1 charts
Downloading redis from repo https://raw.githubusercontent.com/bitnami/charts/archive-full-index/bitnami
Pulled: registry-1.docker.io/bitnamicharts/redis:20.11.4
Digest: sha256:51ee4afc621d0e0b26109d41c32bf23f3db114f15dd816c1acf8d1ddbf8d57ed
Deleting outdated charts

Действительно, в папке charts появился архив 

guestbook# ls charts/
redis-20.11.4.tgz

Для завершения настройки redis посмотрим переменные, необходимые для запуска. 

helm show values charts/redis-20.11.4.tgz

Это выдало портянку (если убрать комментарии) в 698 строк. Был задан вопрос ИИ. Ответ отличался от приведенного варианта в книге и прямое использование не поехало бы. В values.yaml было добавлено