Kubernetes з microk8s

Kubernetes – це такий docker-compose на стероїдах, що дозволяє керувати кластером машин на яких запускаються контейнери. Infrastructure as a code, і всяке таке. Дивно що в цьому кібернетичному блозі про кібернетіс ще жодного разу не згадувалось, тому варто цю ситуацію виправити.

Інсталяція

Є різні способи поставити локально однонодовий кластер, minikube (з яким в мене не дуже вийшло), і microk8s, який на Ubuntu, і лінукси в яких є менеджер пакетів Snappy, ставиться так:

sudo snap install microk8s --classic

Це встановить кластер і CLI для керування кластером kubectl. Правда вона називатиметься microk8s.kubectl. Якщо ви не ставили kubectl окремо (можна через той же snap install) для керування кластером десь в хмарах, то можна зробити аліас, а якщо ставили – так можна переконфігурити її для роботи з локальним кластером:

microk8s.kubectl config view --raw > ~/.kube/config

Тоді можна наприклад отримати список нодів кластера:

$ kubectl get nodes
NAME                   STATUS    ROLES     AGE       VERSION
bunyk-latitude-e5470   Ready     <none>    3h        v1.14.0

Логічно що у випадку локальної інсталяції це буде лише один комп’ютер.

Щоб перемкнути kubectl на керування наприклад якимось кластером в хмарах Google, за умови що у вас встановлений gcloud, треба виконати:

gcloud container clusters get-credentials [CLUSTER_NAME]

Аддони й панель керування

Ще microk8s має команди для вмикання (enable) і вимикання (disable) аддонів:

microk8s.enable dns dashboard

dns потрібний для багатьох речей, тому його радять вмикати. dashboard – web UI, і InfluxDB з Grafana для моніторингу ресурсів. Щоб його побачити, треба викликати kubectl proxy і перейти за адресою: http://localhost:8001/api/v1/namespaces/kube-system/services/https:kubernetes-dashboard:/proxy/#!/login

Сторінка логіну

Там попросять залогінитись, щоб отримати JWT токен для логіну, треба виконати

kubectl -n kube-system get secret
# тоді в списку знайти ім'я що починається з kubernetes-dashboard-token-
# а тоді:
kubectl -n kube-system describe secret kubernetes-dashboard-token-c4bmp

Параметр -n означає простір імен, це щось на зразок директорії де лежать всі об’єкти кластера, наприклад секрети. Це також відображається в шляхах до API, як от /api/v1/namespaces/kube-system/services/https:kubernetes-dashboard:/proxy/ для доступу до сервісу https:kubernetes-dashboard. За замовчуванням kubectl працює з простором імен default, але у випадку вище, нам треба kube-system.

Запуск контейнерів в Kubernetes

Тепер може спробуємо щось запустити? Для цього треба створити под (pod – англійське слово що позначає групу китів. Вони взагалі дивні слова мають для цього. Зграя сов – це parliament, круків – murder). Под – це група контейнерів зі спільною IP адресою, які запускаються а ноді.

Найпростіший спосіб створити под – майже такий самий як запустити контейнер:

kubectl run nginx --image=nginx
# kubectl run --generator=deployment/apps.v1 is DEPRECATED and will be removed in a future version. Use kubectl run --generator=run-pod/v1 or kubectl create instead.
# deployment.apps/nginx created

Це говорить нам що команда створила deployment, але в майбутньому створюватиме лише поди, якщо не передати параметр --generator=run-pod/v1. Чому так пояснюють тут.

Що таке деплоймент? Нуууу, це важко пояснити, і це мене найбільше в Кубернетісі вибішує. Под – це набір конейнерів зі спільною IP адресою, набором портів, диском, і т.д. Под сам по собі запускати в kubernetes не рекомендують, бо після того як в нього трапиться якась аварія наприклад через закінчення пам’яті, його ніхто не перезапустить. Подом керує контролер, одним з яких є контролер що називається ReplicaSet, який задає кількість копій пода що мають бути запущені. І якщо одна з них з якихось причин здихає – запускається нова, щоб кількість завжди відповідала потрібній. Deployment – об’єкт що містить контролер ReplicaSet, і керує версіями імеджів контейнерів в подах цього контролера. Абстракцій як в TCP/IP…

Тим не менш, ми побачимо под в списку:

$ kubectl get pods
NAME                     READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-7db9fccd9b-w6468   1/1     Running   1          44h

Щоб видалити деплоймент разом з подами дають команду:

kubectl delete deployments/nginx

Трохи складніший спосіб створити под – написати маніфест:

apiVersion: v1 
kind: Pod
metadata:
  name: nginx
spec:
  containers:
    - image: nginx
      name: nginx
      ports:
        - containerPort: 80
          name: http
          protocol: TCP

Якщо його записати в файл, наприклад nginx.yaml, то щоб запустити:

kubectl apply -f nginx.yaml 

Як подивитись що всередині пода? Можна прокинути порт, і тоді те що контейнери в поді віддають на якомусь порті буде доступно на порті localhost:

kubectl port-forward nginx 8088:80

Загальне правило для портів в Kubernetes (бо такі пари порт:порт зустрічаються часто) – зліва порти ззовні, справа – всередині. Якщо все працює, на http://localhost:8088 ви маєте побачити сторінку де пише “If you see this page, the nginx web server is successfully installed and working.”

Можна подивитись логи:

$ kubectl logs -f nginx
127.0.0.1 - - [31/Mar/2019:17:00:53 +0000] "GET /favicon.ico HTTP/1.1" 404 154 "-" "Mozilla/5.0 (X11; Ubuntu; Linux x86_64; rv:66.0) Gecko/20100101 Firefox/66.0" "-"
127.0.0.1 - - [31/Mar/2019:17:01:56 +0000] "GET / HTTP/1.1" 304 0 "-" "Mozilla/5.0 (X11; Ubuntu; Linux x86_64; rv:66.0) Gecko/20100101 Firefox/66.0" "-"

Як змінити те що под показує на головній? Створити якийсь html файл і закинути його командою:

kubectl cp index.html nginx:/usr/share/nginx/html/index.html

Хоча так не прийнято робити, і можна хіба що під час розробки. Краще додати файли в імедж за допомогою Dockerfile.

Запуск сайту

Але давайте вже зробимо щось серйозне на кілька контейнерів. Наприклад як в цій публікації було за допомогою docker compose, тільки за допомогою kubernetes: два контейнери, один з них nginx веб-сервер що віддає статичні файли для фронт-енду, інший – API на python що віддає дані графіків.

Таким чином файли backend.docker, dashboard.html і server.py можна скопіювати собі в проект без змін (звідси). nginx.docker напевне краще називати frontend.docker, і помістити туди лише файли фронт-енду:

FROM nginx

COPY dashboard.html /usr/share/nginx/html/index.html

Конфігурацію nginx ми змінювати не будемо, бо відповідальним за диспетчеризацію запитів між фронт-ендом і бекендом в нас буде штука що називається Ingress.

Тут, на відміну від docker-compose який сам наші контейнери може зібрати, їх треба створити вручну:

docker build -t frontend -f frontend.docker .
docker build -t backend -f backend.docker .

Покладемо конфіг для двох деплойментів у файл site.yaml і скажемо кластеру оновитись (kubectl apply -f site.yaml):

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: frontend-deployment
spec:
  selector:
    matchLabels:
      tier: frontend
  replicas: 1
  template:
    metadata:
      labels:
        tier: frontend
    spec:
      containers:
      - name: frontend
        image: frontend
        ports:
        - containerPort: 80
---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: backend-deployment
spec:
  selector:
    matchLabels:
      tier: backend
  replicas: 2 # більше подів для бекенду, бо йому самому може важко.
  template:
    metadata:
      labels:
        tier: backend
    spec:
      containers:
      - name: backend
        image: backend
        ports:
        - containerPort: 80

Один файл в Kubernetes може містити описи багатьох об’єктів, розділені рядком що містить “—“. Так простіше працювати, бо треба менше команд kubectl apply, чи kubectl delete.

Якщо kubectl get pods показує що наші поди мають статус ErrImagePull або ImagePullBackOff, це означає що kubernetes намагається взяти імеджі не з нашого комп’ютера, а з докерхабу.

Виявляється треба ще додати їх в реєстр microk8s. Для цього:

microk8s.enable registry

docker tag backend localhost:32000/backend
docker push localhost:32000/backend
docker tag frontend localhost:32000/frontend
docker push localhost:32000/frontend

Підозрюю що це можна було зробити простіше і швидше якщо зразу називати імеджі правильним тегом. Але майстерність приходить з досвідом. 🙂 В кінцевому результаті ви маєте мати три запущені поди, в двох деплойментах.

І що з того? Поки нічого, бо IP адреси цих подів динамічно міняються (коли їх перезапускають). Для того щоб мати постійний доступ потрібен сервіс, який проксює доступ до подів заданих мітками (labels). Мітки це пари ключ-значення які чіпляються до об’єктів в Kubernetes. Коли ми в описі пода писали:

labels: 
  tier: backend

То це ми йому якраз задавали мітки. Тепер по мітках ми можемо ці об’єкти отримувати:

bunyk@bunyk-thinkpad:~/projects/dockerizing$ kubectl get pods -l tier=frontend
NAME                                   READY   STATUS    RESTARTS   AGE
frontend-deployment-695cfcc94c-jl5hg   1/1     Running   0          3h6m
bunyk@bunyk-thinkpad:~/projects/dockerizing$ kubectl get pods -l tier=backend
NAME                                  READY   STATUS    RESTARTS   AGE
backend-deployment-669d885465-cfbrc   1/1     Running   0          3h6m
backend-deployment-669d885465-nh8lg   1/1     Running   0          3h6m

Так само сервіс має надає доступ з постійним IP до набору подів заданого мітками. Сервіси створюються так:

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: backend
spec:
  selector:
    tier: backend
  ports:
  - protocol: TCP
    port: 80
    targetPort: 8080
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: frontend
spec:
  selector:
    tier: frontend
  ports:
  - protocol: TCP
    port: 80
    targetPort: 80

Сервіс має селектор що визначає за якими подами стежити, і відкриває порти. port – це який порт відкрити, targetPort – це до якого порта в поді приєднатись. За цим треба слідкувати, бо якщо не виконається одна з умов: порт на якому слухає сервер в контейнері == containerPort, containerPort == targetPort сервіса, port сервіса == порт до якого приєднується клієнт, то отримаємо помилку “Connection refused” чи подібну.

Після чергового kubectl apply -f site.yaml можна подивитись які сервіси отримуємо:

$ kubectl get services
NAME         TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
backend      ClusterIP   10.152.183.69   <none>        80/TCP    110m
frontend     ClusterIP   10.152.183.63   <none>        80/TCP    30m
kubernetes   ClusterIP   10.152.183.1    <none>        443/TCP   8d
$ curl 10.152.183.69/data/1
[1.0997977838,0.6222197737,0.7265324166,1.0475918458,0.8271129655,0.6489646475,0.3625859258,0.7692987393,1.1331619921,1.4889188394]

Бачимо що сервіси які ми створюємо мають тип ClusterIP. Це тип за замовчуванням, і означає що він буде доступний лише з середини кластера. Нам доступний, бо ми ж сидимо на одній єдиній ноді кластера. Крім нього є ще NodePort, LoadBalancer і ExternalName, але розбиратись що це – ми не будемо, бо й без того голова вже пухне (чи у вас ні?).

Залишився ще Ingress. Це штука що дає доступ до сервісів кластера ззовні кластера. Конфігурується так:

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  name: entrypoint
  annotations:
    nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target: /$1
    kubernetes.io/ingress.class: "nginx"
spec:
  rules:
  - http:
      paths:
      - path: /api/(.*)
        backend:
          serviceName: backend
          servicePort: 80
      - path: /(.*)
        backend:
          serviceName: frontend
          servicePort: 80

Перед тим як її створювати, треба ще виконати microk8s.enable ingress.

Тут важливий параметр nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target, який означає “передавати сервісу запит замінивши URL на той що вказано, підставивши групи з регулярного виразу в path“.

Після застосування цієї конфігурації, на localhost в нас завантажиться фронтенд, пошле через ingress запити до бекенду, і все навіть буде через HTTP 2.0.

Питайтесь якщо що не виходить чи не доходить, в мене теж багато з того що тут написано не виходило зразу, може я вже стикався з тими проблемами що у вас.

Docker і обмеження ресурсів

Раніше я вже писав собі шпаргалку по докеру, яка нікому крім мене майже не потрібна, тут буде додаток до неї.

Контейнери докера – це аналог процесів в ОС – тобто щось що запущено виконується. Запускаються імеджі (аналог виконуваної програми). Можна взяти готовий імедж, можна зробити свій за допомогою докерфайла (аналог коду програми), який описує як білдиться (аналог компіляції) імедж.

Загалом команда запуску контейнера виглядає так:

docker run $image_name [$command]

Наприклад якщо цікаво виконати якийсь код на останньому Python, але лінь його ставити, докер скачає і виконає:

docker run python:latest python -c "import sys; print(sys.version)"
# Unable to find image 'python:latest' locally
# latest: Pulling from library/python
# 22dbe790f715: Pull complete 
# ...
# 61b3f1392c29: Pull complete 
# Digest: sha256:c32b1a9fb8a0dc212c33ef1d492231c513fa326b4dae6dae7534491c857af88a
# Status: Downloaded newer image for python:latest
# 3.7.2 (default, Mar  5 2019, 06:22:51) 
# [GCC 6.3.0 20170516]

Якщо не передавати ніяку команду, контейнер виконуватиме ту що для нього задана за замовчуванням. Наприклад

docker run --name test_python_run python:latest # задаємо контейнеру ім'я щоб не сплутати з іншими:
docker ps -a
CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND                  CREATED             STATUS                      PORTS                    NAMES
d95e1e13e3f2        python:latest       "python3"                5 seconds ago       Exited (0) 4 seconds ago                             test_python_run

Бачимо що контейнер запускав команду “python3” але вийшов з неї (бо термінал не приєднався). Щоб увійти в інтерактивну сесію, треба запускати так (-i вроді означає інтерактивно, тобто очікувати на stdin, -t – приєднати до поточного терміналу):

docker run -it python:latest

Тільки через командний рядок багато Python коду не передаш. Тому є два варіанти передати файли в контейнер. Перший – прямо в image, за допомогою dockerfile.

Візьмемо для експерименту такий скрипт що поступово пробує використати все більше й більше пам’яті:

import random
import time

data = []
for i in range(10 ** 6):
    data.append(random.random())
    if i % 1000 == 0:
        print(len(data))
        time.sleep(0.25)

Managing memory in Python is easy—if you just don’t care. Документація Theano.

Щоб створити з ним імедж достатньо такого докерфайлу:

FROM python:3.7
COPY script.py ./script.py
CMD python script.py

Тепер, щоб створити з нього імедж який називається наприклад memeater (зжирач пам’яті), треба виконати:

docker build -t memeater -f Dockerfile .

А щоб потім запустити цей контейнер:

docker run -t memeater

-t щоб бачити що він пише в stdout.

Далі ми можемо за допомогою команди docker stat спостерігати за тим скільки ресурсів цей контейнер їсть:

CONTAINER ID        NAME                CPU %               MEM USAGE / LIMIT   MEM %               NET I/O             BLOCK I/O           PIDS
8a58c19cc93c        exp                 0.28%               6.02MiB / 10MiB     60.20%              3.17kB / 0B         565kB / 1.01MB      2

Аби він не з’їв всю доступну пам’ять, можна йому обмежити ресурси:

docker run -t --name experiment --memory="10M" --cpus=0.1 memeater

Якщо вискакує повідомлення “WARNING: Your kernel does not support swap limit capabilities or the cgroup is not mounted. Memory limited without swap.”, значить у вас трохи не такий Linux, і обмеження стосуватиметься лише RAM, а не області підкачки. Задати параметр --memory-swap теж не допоможе.

Допоможе – взагалі відключити зберігання сторінок на диск.

docker run -t --name experiment --memory="20M" --memory-swappiness=0 --cpus=0.1 memeater

Якщо отримуєте помилку “docker: Error response from daemon: OCI runtime create failed: container_linux.go:344: starting container process caused “process_linux.go:424: container init caused \”\””: unknown.”, то це тому що обмеження по пам’яті за сильне. В мене при 10M вискакує, при 20 – ні.

Що відбувається коли пам’ять закінчується? Лог закінчується так:

492001
Killed

З цього експерименту можна зробити висновок що Python, запущений в системі з доступною пам’яттю 20 мегабайт може втримати в пам’яті трохи менше ніж пів мільйона чисел з плаваючою крапкою.

Моніторинг випадкової змінної за допомогою Telegraf -> InfluxDB -> Grafana

В цій публікації я розкажу про те як побудувати графік зміни якоїсь змінної в реальному часі. Наприклад якоїсь ціни, чи кількості запитів до сервера. Ключові слова: Docker, Docker compose, time series database, InfluxDB, Grafana, Telegraf. Всі крім докера будуть пояснені детально, докер – лише використовуватись для економії часу на інсталяцію.

Як склеїти всі pdf-файли в один?

Сьогодні дізнався команду яка допоможе коли наприклад дружина прислала тобі 5 сканів в файлах pdf, мережеве з’єднання до принтера не працює, принтер вміє друкувати файли з флешки, але вибираючи кожен файл поокремо в меню принтера можна стерти пальці, і хочеться спростити собі життя. Знайшов на AskUbuntu:

gs -dBATCH -dNOPAUSE -sDEVICE=pdfwrite -sOutputFile=all.pdf *

Плюси (для мене) цієї команди порівняно з іншими варіантами:

• Виявилася вже встановлена на Ubuntu
• gs (GhostScript) – це інтерпретатор екзотичної тюрінг-повної мови програмування PostScript, яка є чимось середнім між TeX та Forth. Завжди корисно як не вивчити нову мову то хоча б її штрикнути одним пальцем.
• Автором цієї утиліти є чувак про якого я колись читав книжку і не одну.

Як помиготіти клавіатурою ноутбука в Linux

Для тих кому мало гірлянди на свята 😉 . Якщо в файл /sys/devices/platform/dell-laptop/leds/dell::kbd_backlight/brightness (в коментах підказують що є і інші файли) записати ціле число від 0 до 2, то це встановлює відповідну яскравість підсвітки клавіатури. Наприклад:

import time

with open('/sys/class/leds/dell::kbd_backlight/brightness', 'w') as brightness:
    i = 0
    while True:
        i += 1
        time.sleep(0.2)
        brightness.write(str(i % 3))
        brightness.flush()

В коментарях підказують що для інших комп’ютерів можна вставити інші імена замість dell, але мені нема чим потестувати. Взагалі, подивіться що у вас лежить у /sys/class/leds