nmk

Лабораторна робота №7 (2 години)

Тема: Оркестрація контейнерів у Kubernetes.

Розгортання Kubernetes-кластера (локально або в хмарі); опис розгортання у YAML-маніфестах (Deployment, Service, ConfigMap); масштабування подів та налаштування Horizontal Pod Autoscaler; оновлення застосунку без простою (Rolling Update).

Мета: Набути практичні навички розгортання контейнеризованих застосунків у Kubernetes, роботи з YAML-маніфестами, масштабування та виконання оновлень без простою сервісу.

Технологічний стек:

Minikube або kind — локальний Kubernetes-кластер (рекомендовано для початку)
kubectl — CLI-інструмент для управління Kubernetes
Docker — для роботи з образами (або вже існуючий образ з Лаб. №6)
Kubernetes Playground (альтернатива) — play-with-k8s.com

Завдання

Встановити kubectl та розгорнути локальний кластер за допомогою Minikube
Розгорнути застосунок за допомогою YAML-маніфесту (Deployment)
Створити Service для доступу до застосунку
Масштабувати Deployment (збільшити кількість реплік)
Виконати Rolling Update (оновлення без простою)
Налаштувати ConfigMap та використати його у Pod’і

Хід виконання роботи

Крок 1. Встановлення kubectl та Minikube

kubectl:

# Linux
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

# macOS (Homebrew)
brew install kubectl

# Windows (winget)
winget install Kubernetes.kubectl

Minikube:

# Linux
curl -LO https://storage.googleapis.com/minikube/releases/latest/minikube-linux-amd64
sudo install minikube-linux-amd64 /usr/local/bin/minikube

# macOS
brew install minikube

# Windows (Chocolatey)
choco install minikube
# або winget:
winget install Kubernetes.minikube

Запуск кластера:

minikube start --driver=docker --cpus=2 --memory=2g

# Перевірка
kubectl cluster-info
kubectl get nodes
minikube dashboard   # Відкриває веб-UI

Крок 2. Перший YAML-маніфест — Deployment

Створіть файл deployment.yaml:

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: lab07-app
  labels:
    app: lab07-app
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: lab07-app
  template:
    metadata:
      labels:
        app: lab07-app
    spec:
      containers:
        - name: app
          image: <your-dockerhub-username>/lab06-app:1.0 # Образ з Лаб. №6
          # Або використайте готовий образ:
          # image: nginx:1.25-alpine
          ports:
            - containerPort: 3000
          env:
            - name: APP_VERSION
              value: "1.0.0"
          resources:
            requests:
              memory: "64Mi"
              cpu: "50m"
            limits:
              memory: "128Mi"
              cpu: "200m"
          readinessProbe:
            httpGet:
              path: /health
              port: 3000
            initialDelaySeconds: 5
            periodSeconds: 10

Застосуйте маніфест:

kubectl apply -f deployment.yaml

# Слідкуйте за розгортанням
kubectl get pods -w
kubectl rollout status deployment/lab07-app

# Деталі Deployment
kubectl describe deployment lab07-app

Крок 3. Створення Service

Створіть service.yaml:

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: lab07-service
spec:
  type: NodePort # або LoadBalancer у реальному хмарному кластері
  selector:
    app: lab07-app
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80 # порт Service
      targetPort: 3000 # порт контейнера
      nodePort: 30080 # зовнішній порт вузла (30000–32767)

kubectl apply -f service.yaml

# Переглянути Services
kubectl get svc

# Відкрити застосунок через Minikube
minikube service lab07-service

# або через тунель:
kubectl port-forward svc/lab07-service 8080:80
# Відкрийте http://localhost:8080

Крок 4. Базові команди kubectl

# Pods
kubectl get pods
kubectl get pods -o wide       # З IP та нодою
kubectl describe pod <pod-name>
kubectl logs <pod-name>
kubectl exec -it <pod-name> -- /bin/sh    # Вхід у Pod

# Deployments
kubectl get deployments
kubectl get deploy lab07-app -o yaml      # Повний YAML

# Services
kubectl get services
kubectl get all                            # Всі ресурси

Крок 5. Масштабування

# Збільшити кількість реплік до 4
kubectl scale deployment lab07-app --replicas=4

# Спостерігати за появою нових подів
kubectl get pods -w

# Зменшити до 1
kubectl scale deployment lab07-app --replicas=1

# Перевірити розподіл навантаження (кожен запит може йти до різного пода)
for i in {1..5}; do curl -s $(minikube service lab07-service --url) | grep Hostname; done

Крок 6. Rolling Update (оновлення без простою)

# Оновити образ на нову версію
kubectl set image deployment/lab07-app app=<username>/lab06-app:latest

# Або — відредагуйте deployment.yaml (змініть image tag) та:
kubectl apply -f deployment.yaml

# Слідкуйте за ходом оновлення
kubectl rollout status deployment/lab07-app

# Переглянути історію оновлень
kubectl rollout history deployment/lab07-app

# Відкат до попередньої версії (якщо щось пішло не так)
kubectl rollout undo deployment/lab07-app

Крок 7. ConfigMap

Створіть configmap.yaml:

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: lab07-config
data:
  APP_VERSION: "2.0.0"
  LOG_LEVEL: "info"
  WELCOME_MSG: "Hello from ConfigMap!"

Оновіть deployment.yaml для використання ConfigMap:

envFrom:
  - configMapRef:
      name: lab07-config

kubectl apply -f configmap.yaml
kubectl apply -f deployment.yaml

# Переконайтесь, що змінні передані в Pod
kubectl exec -it <pod-name> -- env | grep APP_VERSION

Контрольні запитання

Що таке Pod у Kubernetes? Чому Pod може містити кілька контейнерів?
Поясніть призначення Deployment у Kubernetes. Чим він відрізняється від простого запуску Pod’а?
Які типи Service існують у Kubernetes (ClusterIP, NodePort, LoadBalancer)? Коли який використовується?
Що таке Rolling Update? Як Kubernetes забезпечує відсутність простою сервісу під час оновлення?
Що таке ConfigMap та Secret у Kubernetes? Чому секрети не варто зберігати у ConfigMap?
Що таке Horizontal Pod Autoscaler (HPA)? На основі яких метрик він масштабує Deployment?

Вимоги до звіту

Вміст файлів deployment.yaml та service.yaml
Вивід kubectl get pods -o wide після розгортання (2 репліки)
Скриншот браузера з відкритим застосунком через Minikube
Вивід kubectl get pods до та після масштабування (1→4→1 репліки)
Вивід kubectl rollout history deployment/lab07-app
Відповіді на контрольні запитання у файлі lab07.md
Посилання на GitHub з YAML-маніфестами надіслати в Classroom