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Table des matières

DOF305 - Gestion du Réseau, des Services et d'une Architecture de Microservices

Version - 2022.03

Dernière mise-à-jour : 2022/09/16 16:39

DOF305 - Gestion du Réseau, des Services et d'une Architecture de Microservices

Contenu du Module

DOF305 - Gestion du Réseau, des Services et d'une Architecture de Microservices
- Contenu du Module
- LAB #1 - Gestion du Réseau et des Services
  - 1.1 - Présentation
  - 1.2 - DNS K8s
  - 1.3 - Network Policies
  - 1.4 - Services
    - Le Service NodePort
    - Le Service ClusterIP
- LAB #2 - Gestion de l'Architecture des Microservices
  - 2.1 - Présentation
  - 2.2 - Création des Deployments
  - 2.3 - Création des Services
  - 2.4 - Déployer l'Application
  - 2.5 - Scaling Up

LAB #1 - Gestion du Réseau et des Services

1.1 - Présentation

Kubernetes impose des conditions pour l’implémentation d'un réseau :

Les PODs sur un nœud peuvent communiquer avec tous les PODs sur tous le nœuds sans utiliser NAT,
Les agents sur un nœud (par exemple kubelet) peuvent communiquer avec tous les PODs sur le nœud.

Important : La description technique et détaillée de l'approche réseau de Kubernetes peut être consultée à l'adresse : https://kubernetes.io/docs/concepts/cluster-administration/networking/.

Lors de l'installation du cluster nous avons spécifié l'utilisation d'une extension réseau appelée Calico, issue de la liste suivante :

Calico,
Cilium,
Flannel,
Kube-router,
Romana,
WeaveNet,
Antrea,
kube-ovn,
Canal (utilise Flannel pour le réseau et Calico pour le pare-feu).

Important : Une étude comparative des extensions réseau pour Kubernetes peut être trouvée à la page : https://itnext.io/benchmark-results-of-kubernetes-network-plugins-cni-over-10gbit-s-network-updated-august-2020-6e1b757b9e49.

1.2 - DNS K8s

Les services DNS du cluster utilisant le plugin Calico sont fournis par CoreDNS :

root@kubemaster:~# kubectl get deployments -n kube-system
NAME                      READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
calico-kube-controllers   1/1     1            1           12d
coredns                   2/2     2            2           12d
metrics-server            1/1     1            1           11d

root@kubemaster:~# kubectl get service -n kube-system
NAME             TYPE        CLUSTER-IP    EXTERNAL-IP   PORT(S)                  AGE
kube-dns         ClusterIP   10.96.0.10    <none>        53/UDP,53/TCP,9153/TCP   12d
metrics-server   ClusterIP   10.98.89.81   <none>        443/TCP                  11d

Tous les pods sont attribués un nom d'hôte au format suivant :

adresse_ip_du_pod_sous_le_format_xxx-xxx-xxx-xxx.nom_namespace.pod.cluster.local

Pour tester le DNS, créez le fichier dnstest.yaml :

root@kubemaster:~# vi dnstest.yaml
root@kubemaster:~# cat dnstest.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: busybox-dnstest
spec:
  containers:
    - name: busybox
      image: radial/busyboxplus:curl
      command: ['sh', '-c', 'while true; do sleep 3600; done']
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx-dnstest
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.19.2
    ports:
    - containerPort: 80

Important : Notez que ce fichier va créer deux pods - busybox-dnstest et nginx-dnstest.

Créez les deux pods à l'aide de ce fichier :

root@kubemaster:~# kubectl create -f dnstest.yaml 
pod/busybox-dnstest created
pod/nginx-dnstest created

Copiez l'adresse IP du pod nginx-test :

root@kubemaster:~# kubectl get pods nginx-dnstest -o wide
NAME            READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP               NODE                       NOMINATED NODE   READINESS GATES
nginx-dnstest   1/1     Running   0          48s   192.168.150.33   kubenode2.ittraining.loc   <none>           <none>

Exécutez la commande curl <adresse IP copiée> dans le conteneur du pod busybox-dnstest :

<nowiki>
root@kubemaster:~# kubectl exec busybox-dnstest -- curl 192.168.150.33
  % Total    % Received % Xferd  Average Speed   Time    Time     Time  Current
                                 Dload  Upload   Total   Spent    Left  Speed
  0     0    0     0    0     0      0      0 --:--:-- --:--:-- --:--:--     0<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Welcome to nginx!</title>
<style>
    body {
        width: 35em;
        margin: 0 auto;
        font-family: Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif;
    }
</style>
</head>
<body>
<h1>Welcome to nginx!</h1>
<p>If you see this page, the nginx web server is successfully installed and
working. Further configuration is required.</p>

<p>For online documentation and support please refer to
<a href="http://nginx.org/">nginx.org</a>.<br/>
Commercial support is available at
<a href="http://nginx.com/">nginx.com</a>.</p>

<p><em>Thank you for using nginx.</em></p>
</body>
</html>
100   612  100   612    0     0   533k      0 --:--:-- --:--:-- --:--:--  597k
</nowiki>

Important : Notez que busybox-dnstest a pu contacter nginx-dnstest en utilisant son adresse IP.

Utilisez maintenant le DNS K8s pour résoudre le nom d'hôte du pod nginx-dnstest :

root@kubemaster:~# kubectl exec busybox-dnstest -- nslookup 192-168-150-33.default.pod.cluster.local
Server:    10.96.0.10
Address 1: 10.96.0.10 kube-dns.kube-system.svc.cluster.local

Name:      192-168-150-33.default.pod.cluster.local
Address 1: 192.168.150.33

Important : Notez que le nom d'hôte a été résolu grâce au DNS K8s.

Exécutez maintenant la commande curl <nom_d_hote_du_pod_nginx_dnstest> dans le conteneur du pod busybox-dnstest :

root@kubemaster:~# kubectl exec busybox-dnstest -- curl 192-168-150-33.default.pod.cluster.local
  % Total    % Received % Xferd  Average Speed   Time    Time     Time  Current
                                 Dload  Upload   Total   Spent    Left  Speed
  0     0    0     0    0     0      0      0 --:--:-- --:--:-- --:--:--     0<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Welcome to nginx!</title>
<style>
    body {
        width: 35em;
        margin: 0 auto;
        font-family: Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif;
    }
</style>
</head>
<body>
<h1>Welcome to nginx!</h1>
<p>If you see this page, the nginx web server is successfully installed and
working. Further configuration is required.</p>

<p>For online documentation and support please refer to
<a href="http://nginx.org/">nginx.org</a>.<br/>
Commercial support is available at
<a href="http://nginx.com/">nginx.com</a>.</p>

<p><em>Thank you for using nginx.</em></p>
</body>
</html>
100   612  100   612    0     0   355k      0 --:--:-- --:--:-- --:--:--  597k

Important : Notez que busybox-dnstest a pu contacter nginx-dnstest en utilisant son nom d'hôte.

1.3 - Network Policies

Un NetworkPolicy est un objet K8s qui permet de contrôler la communication vers et à partir des pods.

Les composants d'un NetworkPolicy sont :

from et to Selectors,
- le from selector s'opère sur le trafic Ingress,
  - le mot Ingress indique du trafic réseau vers un pod,
- le to selector s'opère sur le trafic Egress,
  - le mot Egress indique du trafic reçu d'un pod.

Les from et to Selectors utilisent des Types :

podSelector,
- un podSelector peut sélectionner des pods en utilisant des Labels (étiquettes en français),
- par défaut, un pod n'est pas isolé dans le cluster. Par contre dès qu'un podSelector sélectionne un pod, celui-ci est considéré comme isolé et ne peut que communiquer en suivant les NetworkPolicies,
namespaceSelector,
- un namespaceSelector peut sélectionner des nameSpaces en utilisant des Labels (étiquettes en français),
ipBlock,
- un IPBlock peut sélectionner des pods en utilisants une plage d'adrsses IP au format CIDR.

En complément des Types ci-dessus, il est uassi possible de spécifier :

Ports,
- les ports specifient le numéro de port ainsi que le protocole,
- le trafic réseau n'est accepté que dans le cas où les règles spécifiées par le Type et le port/protocole sont satisfaits.

Pour mieux comprendre, créez un NameSpace dénommé nptest :

root@kubemaster:~# kubectl create namespace nptest
namespace/nptest created

Etiquettez ce NameSpace :

root@kubemaster:~# kubectl label namespace nptest lab=nptest
namespace/nptest labeled

Important : Notez l'étiquette lab=nptest.

Créez maintenant le fichier npnginx.yaml :

root@kubemaster:~# vi npnginx.yaml
root@kubemaster:~# cat npnginx.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: npnginx
  namespace: nptest
  labels:
    app: nginx
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx

Important : Notez l'étiquette app: nginx.

Creéz le pod npnginx :

root@kubemaster:~# kubectl create -f npnginx.yaml 
pod/npnginx created

Créez maintenant le fichier npbusybox.yaml :

root@kubemaster:~# vi npbusybox.yaml
root@kubemaster:~# cat npbusybox.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: npbusybox
  namespace: nptest
  labels:
    app: client
spec:
  containers:
    - name: busybox
      image: radial/busyboxplus:curl
      command: ['sh', '-c', 'while true; do sleep 5; done']

Important : Notez l'étiquette app: client.

Creéz le pod npbusybox :

root@kubemaster:~# kubectl create -f npbusybox.yaml
pod/npbusybox created

Visualisez les informations des deux pods créés :

root@kubemaster:~# kubectl get pods -n nptest -o wide
NAME        READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP               NODE                       NOMINATED NODE   READINESS GATES
npbusybox   1/1     Running   0          48s     192.168.150.35   kubenode2.ittraining.loc   <none>           <none>
npnginx     1/1     Running   0          4m13s   192.168.239.33   kubenode1.ittraining.loc   <none>           <none>

Copiez l'adresse IP du pode npnginx et créez une variable appelée NGINX_IP :

root@kubemaster:~# NGINX_IP=192.168.239.33

root@kubemaster:~# echo $NGINX_IP
192.168.239.33

Testez la communication entre npbusybox et npnginx :

root@kubemaster:~# kubectl exec -n nptest npbusybox -- curl $NGINX_IP
  % Total    % Received % Xferd  Average Speed   Time    Time     Time  Current
                                 Dload  Upload   Total   Spent    Left  Speed
100   615  100   615    0     0  78977      0 --:--:-- --:--:-- --:--:-- 87857
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Welcome to nginx!</title>
<style>
html { color-scheme: light dark; }
body { width: 35em; margin: 0 auto;
font-family: Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif; }
</style>
</head>
<body>
<h1>Welcome to nginx!</h1>
<p>If you see this page, the nginx web server is successfully installed and
working. Further configuration is required.</p>

<p>For online documentation and support please refer to
<a href="http://nginx.org/">nginx.org</a>.<br/>
Commercial support is available at
<a href="http://nginx.com/">nginx.com</a>.</p>

<p><em>Thank you for using nginx.</em></p>
</body>
</html>

Important : Rappelez-vous : par défaut, un pod n'est pas isolé dans le cluster. La communication a donc réussi.

Créez maintenant le fichier mynetworkpolicy.yaml :

root@kubemaster:~# vi mynetworkpolicy.yaml
root@kubemaster:~# cat mynetworkpolicy.yaml
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: NetworkPolicy
metadata:
  name: mynetworkpolicy
  namespace: nptest
spec:
  podSelector:
    matchLabels:
      app: nginx
  policyTypes:
    - Ingress
    - Egress

Important : Notez l'étiquette app: nginx. La policy s'applique donc au pod npnginx.

Créez maintenant la NetworkPolicy :

root@kubemaster:~# kubectl create -f mynetworkpolicy.yaml 
networkpolicy.networking.k8s.io/mynetworkpolicy created

Testez de nouveau la communication entre npbusybox et npnginx :

root@kubemaster:~# kubectl exec -n nptest npbusybox -- curl $NGINX_IP
  % Total    % Received % Xferd  Average Speed   Time    Time     Time  Current
                                 Dload  Upload   Total   Spent    Left  Speed
  0     0    0     0    0     0      0      0 --:--:--  0:00:24 --:--:--     0^C

Important : Notez que la NetworkPolicy bloque la communication. Notez aussi l'utilisation de ^C pour terminer le processus.

Editez maintenant la NetworkPolicy :

root@kubemaster:~# kubectl edit networkpolicy -n nptest mynetworkpolicy

# Please edit the object below. Lines beginning with a '#' will be ignored,
# and an empty file will abort the edit. If an error occurs while saving this file will be
# reopened with the relevant failures.
#
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: NetworkPolicy
metadata:
  creationTimestamp: "2022-09-16T13:24:29Z"
  generation: 1
  name: mynetworkpolicy
  namespace: nptest
  resourceVersion: "1490105"
  uid: b130f09f-2ab1-4dc6-9059-95f900234be3
spec:
  podSelector:
    matchLabels:
      app: nginx
  policyTypes:
  - Ingress
  - Egress
  ingress:
  - from:
    - namespaceSelector:
        matchLabels:
          lab: nptest
    ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
status: {}
:wq

root@kubemaster:~# kubectl edit networkpolicy -n nptest mynetworkpolicy
networkpolicy.networking.k8s.io/mynetworkpolicy edited

Important : Notez la création de la règle ingress. Cette règle utilise un namespaceSelector pour permettre du trafic à partir de pods dans un NameSpace ayant une étiquette lab: nptest. La règle ports permet le trafic sur le port 80/tcp.

Testez de nouveau la communication entre npbusybox et npnginx :

root@kubemaster:~# kubectl exec -n nptest npbusybox -- curl $NGINX_IP
  % Total    % Received % Xferd  Average Speed   Time    Time     Time  Current
                                 Dload  Upload   Total   Spent    Left  Speed
100   615  100   615    0     0   531k      0 --:--:-- --:--:-- --:--:--  600k
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Welcome to nginx!</title>
<style>
html { color-scheme: light dark; }
body { width: 35em; margin: 0 auto;
font-family: Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif; }
</style>
</head>
<body>
<h1>Welcome to nginx!</h1>
<p>If you see this page, the nginx web server is successfully installed and
working. Further configuration is required.</p>

<p>For online documentation and support please refer to
<a href="http://nginx.org/">nginx.org</a>.<br/>
Commercial support is available at
<a href="http://nginx.com/">nginx.com</a>.</p>

<p><em>Thank you for using nginx.</em></p>
</body>
</html>

Important : Notez que la communication a réussi.

1.4 - Services

Les services de K8s sont :

NodePort,
- Ce Service rend un POD accessible sur un port du nœud le contenant,
ClusterIP
- Ce Service crée une adresse IP virtuelle afin de permettre la communication entre de services différents dans le cluster, par exemple des serveurs front-end avec des serveurs back-end,
LoadBalancer
- Ce service provisionne un équilibrage de charge pour une application dans certains fournisseurs de Cloud publique tels Amazon Web Services et Google Cloud Platform.
ExternalName
- Ne fait pas parti de la certification CKA.

Commencez par créer le deployment myapp-deployment :

root@kubemaster:~# kubectl create -f deployment-definition.yaml
deployment.apps/myapp-deployment created

Constatez l'état des pods :

root@kubemaster:~# kubectl get pods -o wide
NAME                                   READY   STATUS    RESTARTS        AGE    IP               NODE                       NOMINATED NODE   READINESS GATES
busybox-dnstest                        1/1     Running   0               4h9m   192.168.150.34   kubenode2.ittraining.loc   <none>           <none>
myapp-deployment-7c4d4f7fc6-2km9n      1/1     Running   0               83s    192.168.239.34   kubenode1.ittraining.loc   <none>           <none>
myapp-deployment-7c4d4f7fc6-7pts7      1/1     Running   0               83s    192.168.239.35   kubenode1.ittraining.loc   <none>           <none>
myapp-deployment-7c4d4f7fc6-9pw5x      1/1     Running   0               83s    192.168.150.36   kubenode2.ittraining.loc   <none>           <none>
mydaemonset-hmdhp                      1/1     Running   1 (7h29m ago)   23h    192.168.239.32   kubenode1.ittraining.loc   <none>           <none>
mydaemonset-kmf4z                      1/1     Running   1               23h    192.168.150.31   kubenode2.ittraining.loc   <none>           <none>
mystaticpod-kubenode1.ittraining.loc   1/1     Running   1 (7h29m ago)   22h    192.168.239.30   kubenode1.ittraining.loc   <none>           <none>
nginx-dnstest                          1/1     Running   0               4h9m   192.168.150.33   kubenode2.ittraining.loc   <none>           <none>

Important : Notez que les adresses 192.168.239.x sont associées aux PODs sur kubenode1 tandis que les adresses 192.168.150.x sont associées aux PODs sur kubenode2. Ces adresses sont issues du réseau 192.168.0.0/16 stipulé par l'option –pod-network-cidr lors de l'initialisation du maître du cluster.

En sachant que dans chaque POD existe un conteneur Nginx, testez si vous pouvez afficher la page d'accueil de Nginx en vous connectant à kubenode1 et kubenode2 à partir de votre Gateway :

trainee@kubemaster:~$ exit
déconnexion
Connection to 10.0.2.65 closed.
trainee@gateway:~$ curl 192.168.56.3
curl: (7) Failed to connect to 192.168.56.3 port 80: Connection refused
trainee@gateway:~$ curl 192.168.56.4
curl: (7) Failed to connect to 192.168.56.4 port 80: Connection refused

Important : Notez l'échec de la connexion.

Testez maintenant si vous pouvez afficher la page d'accueil de Nginx en vous connectant à un des PODs à partir de votre Gateway :

trainee@gateway:~$ curl 192.168.239.34
^C

Connectez-vous à kubemaster :

trainee@gateway:~$ ssh -l trainee 192.168.56.2
trainee@192.168.56.2's password: trainee
Linux kubemaster.ittraining.loc 4.9.0-19-amd64 #1 SMP Debian 4.9.320-2 (2022-06-30) x86_64

The programs included with the Debian GNU/Linux system are free software;
the exact distribution terms for each program are described in the
individual files in /usr/share/doc/*/copyright.

Debian GNU/Linux comes with ABSOLUTELY NO WARRANTY, to the extent
permitted by applicable law.
Last login: Wed Jul 13 15:45:46 2022 from 10.0.2.40
trainee@kubemaster:~$ su -
Mot de passe : fenestros
root@kubemaster:~#

Bien évidement, il est possible d'afficher la page en vous connectant à un des PODs de l'intérieur du cluster :

root@kubemaster:~# curl 192.168.239.34
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Welcome to nginx!</title>
<style>
    body {
        width: 35em;
        margin: 0 auto;
        font-family: Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif;
    }
</style>
</head>
<body>
<h1>Welcome to nginx!</h1>
<p>If you see this page, the nginx web server is successfully installed and
working. Further configuration is required.</p>

<p>For online documentation and support please refer to
<a href="http://nginx.org/">nginx.org</a>.<br/>
Commercial support is available at
<a href="http://nginx.com/">nginx.com</a>.</p>

<p><em>Thank you for using nginx.</em></p>
</body>
</html>

Important : Retenez donc qu'à ce stade il n'est pas possible d'afficher la page d'accueil de Nginx en vous connectant de l'extérieur du cluster.

Le Service NodePort

Le Service NodePort définit trois ports :

TargetPort : le port sur le POD,
Port : le port sur le Service lié à un IP du Cluster,
NodePort : le port sur le Nœud issu de la plage 30000-32767.

Si dans le même nœud, plusieurs PODs ont les étiquettes qui correspondent au selector du Service, le Service identifie les PODs et s'étend automatiquement pour englober tous les PODs. Les PODs sont appelés des End-Points :

Important : Notez que dans ce cas l'équilibrage de charge est automatique est utilise l’algorithme Random avec une affinité de session..

De même, quand les PODs sont distribués sur plusieurs nœuds, le Service s'étend pour tout englober :

Créez donc le fichier YAML service-definition.yaml :

root@kubemaster:~# vi service-definition.yaml
root@kubemaster:~# cat service-definition.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: myapp-service

spec:
  type: NodePort
  ports:
    - targetPort: 80
      port: 80
      nodePort: 30008
  selector:
    app: myapp
    type: front-end

Important : Notez que si le champ type: est manquant, sa valeur par défaut est ClusterIP. Notez aussi que dans ports, seul le champ port est obligatoire. Si le champ targetPort est manquant, sa valeur par défaut est celle du champ port. Si le champ nodePort est manquant, sa valeur par défaut est le premier port disponible dans la plage entre 30 000 et 32 767. Dernièrement, il est possible de spécifier de multiples définitions de ports dans le service.

Le champs selector contient les étiquettes des PODs concernés par la mise en place du Service :

root@kubemaster:~# cat pod-definition.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: myapp-pod
  labels:
    app: myapp
    type: front-end
spec:
  containers:
    - name: nginx-container
      image: nginx

Créez le Service en utilisant le fichier service-definition.yaml :

root@kubemaster:~# kubectl create -f service-definition.yaml
service/myapp-service created

Constatez la création du Service :

root@kubemaster:~# kubectl get services
NAME            TYPE        CLUSTER-IP     EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
kubernetes      ClusterIP   10.96.0.1      <none>        443/TCP        26h
myapp-service   NodePort    10.97.228.14   <none>        80:30008/TCP   13s

Important : Notez que le Service a une adresse IP du cluster et qu'il a exposé le port 30 008.

Testez maintenant si vous pouvez afficher la page d'accueil de Nginx en vous connectant à un des PODs à partir de votre Gateway en utilisant le port exposé :

root@kubemaster:~# exit
déconnexion

trainee@kubemaster:~$ exit
déconnexion
Connection to 192.168.56.2 closed.

trainee@gateway:~$ curl 192.168.56.3:30008
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Welcome to nginx!</title>
<style>
    body {
        width: 35em;
        margin: 0 auto;
        font-family: Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif;
    }
</style>
</head>
<body>
<h1>Welcome to nginx!</h1>
<p>If you see this page, the nginx web server is successfully installed and
working. Further configuration is required.</p>

<p>For online documentation and support please refer to
<a href="http://nginx.org/">nginx.org</a>.<br/>
Commercial support is available at
<a href="http://nginx.com/">nginx.com</a>.</p>

<p><em>Thank you for using nginx.</em></p>
</body>
</html>

trainee@gateway:~$ curl 192.168.56.4:30008
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Welcome to nginx!</title>
<style>
    body {
        width: 35em;
        margin: 0 auto;
        font-family: Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif;
    }
</style>
</head>
<body>
<h1>Welcome to nginx!</h1>
<p>If you see this page, the nginx web server is successfully installed and
working. Further configuration is required.</p>

<p>For online documentation and support please refer to
<a href="http://nginx.org/">nginx.org</a>.<br/>
Commercial support is available at
<a href="http://nginx.com/">nginx.com</a>.</p>

<p><em>Thank you for using nginx.</em></p>
</body>
</html>

Le Service ClusterIP

Le Service ClusterIP permet de regrouper les PODs offrant le même service afin de faciliter la communication entre pods à l'intérieur du cluster.

Pour créer un Service ClusterIP, créez le fichier clusterip-example.yaml :

root@kubemaster:~# vi clusterip-example.yaml
root@kubemaster:~# cat clusterip-example.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: deploymentclusterip
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: clusteripexample
  template:
    metadata:
      labels:
        app: clusteripexample
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.19.1
        ports:
        - containerPort: 80

Créez un deployment en utilisant le fichier clusterip-example.yaml :

root@kubemaster:~# kubectl create -f clusterip-example.yaml
deployment.apps/deploymentclusterip created

Creéz maintenant un service de type ClusterIP pour exposer les pods du deplyment deploymentclusterip :

root@kubemaster:~# vi clusterip-service.yaml
root@kubemaster:~# cat clusterip-service.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: clusteripservice
spec:
  type: ClusterIP
  selector:
    app: clusteripexample
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 80

Créez un service en utilisant le fichier clusterip-service.yaml :

root@kubemaster:~# kubectl create -f clusterip-service.yaml
service/clusteripservice created

root@kubemaster:~# kubectl get services
NAME               TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
clusteripservice   ClusterIP   10.103.249.71   <none>        80/TCP    5s
kubernetes         ClusterIP   10.96.0.1       <none>        443/TCP   12d

Consultez les EndPoints du service en utilisant la commande suivante :

root@kubemaster:~# kubectl get endpoints clusteripservice
NAME               ENDPOINTS                                               AGE
clusteripservice   192.168.150.37:80,192.168.150.38:80,192.168.239.36:80   114s

Créez maintenant un pod qui utilisera le service clusteripservice :

root@kubemaster:~# vi clusterippod.yaml
root@kubemaster:~# cat clusterippod.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: clusterippod
spec:
  containers:
  - name: busybox
    image: radial/busyboxplus:curl
    command: ['sh', '-c', 'while true; do sleep 10; done']

Créez le pod en utilisant le fichier clusterippod.yaml :

root@kubemaster:~# kubectl create -f clusterippod.yaml
pod/clusterippod created

Vérifiez que le pod clusterippod est en cours de fonctionnement :

root@kubemaster:~# kubectl get pod clusterippod
NAME           READY   STATUS    RESTARTS   AGE
clusterippod   1/1     Running   0          2m28s

Consultez le service clusteripservice de l''intérieur du pod clusterippod :

root@kubemaster:~# kubectl exec clusterippod -- curl clusteripservice
  % Total    % Received % Xferd  Average Speed   Time    Time     Time  Current
                                 Dload  Upload   Total   Spent    Left  Speed
  0     0    0     0    0     0      0      0 --:--:-- --:--:-- --:--:--     0<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Welcome to nginx!</title>
<style>
    body {
        width: 35em;
        margin: 0 auto;
        font-family: Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif;
    }
</style>
</head>
<body>
<h1>Welcome to nginx!</h1>
<p>If you see this page, the nginx web server is successfully installed and
working. Further configuration is required.</p>

<p>For online documentation and support please refer to
<a href="http://nginx.org/">nginx.org</a>.<br/>
Commercial support is available at
<a href="http://nginx.com/">nginx.com</a>.</p>

<p><em>Thank you for using nginx.</em></p>
</body>
</html>
100   612  100   612    0     0   6224      0 --:--:-- --:--:-- --:--:--  6652

LAB #2 - Gestion d'une Architecture de Microservices

Supprimez maintenant les Services créés :

root@kubemaster:~# kubectl delete service myapp-service
service "myapp-service" deleted

root@kubemaster:~# kubectl delete service clusteripservice
service "clusteripservice" deleted

Supprimez le Deployment myapp-deployment et deploymentclusterip :

root@kubemaster:~# kubectl delete deployment myapp-deployment
deployment.extensions "myapp-deployment" deleted

root@kubemaster:~# kubectl delete deployment deploymentclusterip
deployment.apps "deploymentclusterip" deleted

Supprimez le DaemonSet mydaemonset :

root@kubemaster:~# kubectl delete daemonset mydaemonset
daemonset.apps "mydaemonset" deleted

Supprimez les pods restants :

root@kubemaster:~# kubectl delete pods busybox-dnstest clusterippod nginx-dnstest
pod "busybox-dnstest" deleted
pod "clusterippod" deleted
pod "nginx-dnstest" deleted

Connectez-vous à kubenode1 et supprimez le pod statique :

root@kubemaster:~# ssh -l trainee kubenode1
trainee@kubenode1's password: trainee
Linux kubenode1.ittraining.loc 4.9.0-19-amd64 #1 SMP Debian 4.9.320-2 (2022-06-30) x86_64

The programs included with the Debian GNU/Linux system are free software;
the exact distribution terms for each program are described in the
individual files in /usr/share/doc/*/copyright.

Debian GNU/Linux comes with ABSOLUTELY NO WARRANTY, to the extent
permitted by applicable law.
Last login: Thu Sep 15 17:51:03 2022 from 192.168.56.2

trainee@kubenode1:~$ su -
Mot de passe : fenestros

root@kubenode1:~# rm -f /etc/kubernetes/manifests/mystaticpod.yaml 

root@kubenode1:~# systemctl restart kubelet

root@kubenode1:~# exit
déconnexion

trainee@kubenode1:~$ exit
déconnexion
Connection to kubenode1 closed.

root@kubemaster:~#

Vérifiez qu'il ne reste que le service par défaut kubernetes :

root@kubemaster:~# kubectl get all
NAME                 TYPE        CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
service/kubernetes   ClusterIP   10.96.0.1    <none>        443/TCP   12d

2.1 - Présentation

Vous allez mettre en place une application simple, appelé demo-voting-app et développé par Docker, sous forme de microservices :

Dans cette application le conteneur voting-app permet de voter pour des chats ou des chiens. Cette application tourne sous Python et fournit une interace HTML :

Lors de la vote, le résultat de celle-ci est stocké dans Redis dans une base de données en mémoire. Le résultat est ensuite passé au conteneur Worker qui tourne sous .NET et qui met à jour la base de données persistante dans le conteneur db qui tourne sous PostgreSQL.

L'application result-app qui tourne sous NodeJS lit ensuite la table dans la base de données PostgreSQL et affiche le résultat sous forme HTML :

Cette application peut être mise en place sous docker avec les commandes suivantes :

docker run -d --name=redis redis
docker run -d --name=db -e POSTGRES_PASSWORD=postgres -e POSTGRES_USER=postgres postgres:9.4 
docker run -d --name=vote -p 5000:80 --link redis:redis dockersamples/examplevotingapp_vote
docker run -d --name=result -p 5001:80 --link db:db dockersamples/examplevotingapp_result
docker run -d --name=worker --link db:db --link redis:redis dockersamples/examplevotingapp_worker

Par contre, Docker annonce le retrait éventuel de l'option –lien et indique qu'il vaudrait mieux utiliser des réseaux pour assurer la communication entre les conteneurs :

“Warning: The –link flag is a legacy feature of Docker. It may eventually be removed. Unless you absolutely need to continue using it, we recommend that you use user-defined networks to facilitate communication between two containers instead of using –link. One feature that user-defined networks do not support that you can do with –link is sharing environment variables between containers. However, you can use other mechanisms such as volumes to share environment variables between containers in a more controlled way.”

Cette application peut être mise en place sous docker swarm avec les commandes suivantes :

docker@manager1:~$ docker node ls
ID                            HOSTNAME            STATUS              AVAILABILITY        MANAGER STATUS      ENGINE VERSION
vwshwppuaoze785gy12k0gh62 *   manager1            Ready               Active              Leader              18.09.3
t0rjtq76j35mbn44olp0t3yeq     worker1             Ready               Active                                  18.09.3
udv7w988tepuba7pf6rb5k1o3     worker2             Ready               Active                                  18.09.3
uz2m26qe0hdf7lplb9a5m0ysv     worker3             Ready               Active                                  18.09.3
sfig9atrbgzt41sjxhj95wfgu     worker4             Ready               Active                                  18.09.3
56az1cupssf9uqx9h0yvbmydw     worker5             Ready               Active                                  18.09.3

docker@manager1:~$ vi docker-stack.yml
docker@manager1:~$ cat docker-stack.yml
version: "3"
services:

  redis:
    image: redis:alpine
    ports:
      - "6379"
    networks:
      - frontend
    deploy:
      replicas: 1
      update_config:
        parallelism: 2
        delay: 10s
      restart_policy:
        condition: on-failure
  db:
    image: postgres:9.4
    volumes:
      - db-data:/var/lib/postgresql/data
    networks:
      - backend
    deploy:
      placement:
        constraints: [node.role == manager]
  vote:
    image: dockersamples/examplevotingapp_vote:before
    ports:
      - 5000:80
    networks:
      - frontend
    depends_on:
      - redis
    deploy:
      replicas: 2
      update_config:
        parallelism: 2
      restart_policy:
        condition: on-failure
  result:
    image: dockersamples/examplevotingapp_result:before
    ports:
      - 5001:80
    networks:
      - backend
    depends_on:
      - db
    deploy:
      replicas: 1
      update_config:
        parallelism: 2
        delay: 10s
      restart_policy:
        condition: on-failure

  worker:
    image: dockersamples/examplevotingapp_worker
    networks:
      - frontend
      - backend
    deploy:
      mode: replicated
      replicas: 1
      labels: [APP=VOTING]
      restart_policy:
        condition: on-failure
        delay: 10s
        max_attempts: 3
        window: 120s
      placement:
        constraints: [node.role == manager]

  visualizer:
    image: dockersamples/visualizer:stable
    ports:
      - "8080:8080"
    stop_grace_period: 1m30s
    volumes:
      - "/var/run/docker.sock:/var/run/docker.sock"
    deploy:
      placement:
        constraints: [node.role == manager]

networks:
  frontend:
  backend:

volumes:
  db-data:

docker@manager1:~$ docker stack deploy -c docker-stack.yml app
Creating network app_backend
Creating network app_frontend
Creating network app_default
Creating service app_worker
Creating service app_visualizer
Creating service app_redis
Creating service app_db
Creating service app_vote
Creating service app_result

2.2 - Création des Deployments

Créez le répertoire myapp. Placez-vous dans ce répertoire et créez le fichier voting-app-deployment.yaml :

root@kubemaster:~# mkdir myapp
root@kubemaster:~# cd myapp
root@kubemaster:~/app# vi voting-app-deployment.yaml
root@kubemaster:~/app# cat voting-app-deployment.yaml
---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: voting-app-deployment
  labels:
    app: demo-voting-app
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      name: voting-app-pod
      app: demo-voting-app
  template:
    metadata:
      name: voting-app-pod
      labels:
        name: voting-app-pod
        app: demo-voting-app

    spec:
      containers:
      - name: voting-app
        image: dockersamples/examplevotingapp_vote
        ports:
        - containerPort: 80

Important : Ce fichier décrit un Deployment. Notez que le Deployment crée un replica du POD spécifié par template contenant un conteneur dénommé voting-app qui utilise le port 80 et qui est créé à partir de l'image dockersamples/examplevotingapp_vote.

Créez maintenant le fichier redis-deployment.yaml :

root@kubemaster:~/app# vi redis-deployment.yaml
root@kubemaster:~/app# cat redis-deployment.yaml
---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: redis-deployment
  labels:
    app: demo-voting-app
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      name: redis-pod
      app: demo-voting-app
  template:
    metadata:
      name: redis pod
      labels:
        name: redis-pod
        app: demo-voting-app

    spec:
      containers:
      - name: redis
        image: redis
        ports:
        - containerPort: 6379

Important : Ce fichier décrit un Deployment. Notez que le Deployment crée un replica du POD spécifié par template contenant un conteneur dénommé redis qui utilise le port 6379 et qui est créé à partir de l'image redis.

Créez le fichier worker-deployment.yaml :

root@kubemaster:~/app# vi worker-deployment.yaml
root@kubemaster:~/app# cat worker-deployment.yaml
---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: worker-app-deployment
  labels:
    app: demo-voting-app
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      name: worker-app-pod
      app: demo-voting-app
  template:
    metadata:
      name: worker-app-pod
      labels:
        name: worker-app-pod
        app: demo-voting-app

    spec:
      containers:
      - name: worker-app
        image: dockersamples/examplevotingapp_worker

Important : Ce fichier décrit un Deployment. Notez que le Deployment crée un replica du POD spécifié par template contenant un conteneur dénommé worker-app qui est créé à partir de l'image dockersamples/examplevotingapp_worker.

Créez ensuite le fichier postgres-deployment.yaml :

root@kubemaster:~/app# vi postgres-deployment.yaml
root@kubemaster:~/app# cat postgres-deployment.yaml
---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: postgres-deployment
  labels:
    app: demo-voting-app
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      name: postgres-pod
      app: demo-voting-app
  template:
    metadata:
      name: postgres pod
      labels:
        name: postgres-pod
        app: demo-voting-app

    spec:
      containers:
      - name: postgres
        image: postgres:9.4
        env:
        - name: POSTGRES_USER
          value: postgres
        - name: POSTGRES_PASSWORD
          value: postgres
        ports:
        - containerPort: 5432

Important : Ce fichier décrit un Deployment. Notez que le Deployment crée un replica du POD spécifié par template contenant un conteneur dénommé postgres qui utilise le port 5432 et qui est créé à partir de l'image postgres:9.4.

Dernièrement, créez le fichier result-app-deployment.yaml :

root@kubemaster:~/app# vi result-app-deployment.yaml
root@kubemaster:~/app# cat result-app-deployment.yaml
---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: result-app-deployment
  labels:
    app: demo-voting-app
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      name: result-app-pod
      app: demo-voting-app
  template:
    metadata:
      name: result-app-pod
      labels:
        name: result-app-pod
        app: demo-voting-app

    spec:
      containers:
      - name: result-app
        image: dockersamples/examplevotingapp_result
        ports:
        - containerPort: 80

Important : Ce fichier décrit un Deployment. Notez que le Deployment crée un replica du POD spécifié par template contenant un conteneur dénommé result-app qui utilise le port 80 et qui est créé à partir de l'image dockersamples/examplevotingapp_result.

2.3 - Création des Services

Créez maintenant le fichier redis-service.yaml :

root@kubemaster:~/app# vi redis-service.yaml
root@kubemaster:~/app# cat redis-service.yaml
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: redis
  labels:
    name: redis-service
    app: demo-voting-app

spec:
  ports:
  - port: 6379
    targetPort: 6379
  selector:
    name: redis-pod
    app: demo-voting-app

Important : Ce fichier décrit un Service ClusterIP. Notez que le Service expose le port 6379 sur tout POD ayant le nom redis-pod.

Créez ensuite le fichier postgres-service.yaml :

root@kubemaster:~/app# vi postgres-service.yaml
root@kubemaster:~/app# cat postgres-service.yaml
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: db
  labels:
    name: db-service
    app: demo-voting-app

spec:
  ports:
  - port: 5432
    targetPort: 5432
  selector:
    name: postgres-pod
    app: demo-voting-app

Important : Ce fichier décrit un Service ClusterIP. Notez que le Service expose le port 5432 sur tout POD ayant le nom postgres-pod.

Créez le fichier voting-app-service.yaml :

root@kubemaster:~/app# vi voting-app-service.yaml
root@kubemaster:~/app# cat voting-app-service.yaml
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: voting-service
  labels:
    name: voting-service
    app: demo-voting-app

spec:
  type: NodePort
  ports:
  - port: 80
    targetPort: 80
  selector:
    name: voting-app-pod
    app: demo-voting-app

Important : Ce fichier décrit un Service NodePort. Notez que le Service expose le port 80 sur tout POD ayant le nom voting-app-pod.

Dernièrement, créez le fichier result-app-service.yaml :

root@kubemaster:~/app# vi result-app-service.yaml
root@kubemaster:~/app# cat result-app-service.yaml
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: result-service
  labels:
    name: result-service
    app: demo-voting-app

spec:
  type: NodePort
  ports:
  - port: 80
    targetPort: 80
  selector:
    name: result-app-pod
    app: demo-voting-app

Important : Ce fichier décrit un Service NodePort. Notez que le Service expose le port 80 sur tout POD ayant le nom result-app-pod.

2.4 - Déployer l'Application

Vérifiez que vous avez créé tous les fichiers YAML necéssaires :

root@kubemaster:~/myapp# ls
postgres-deployment.yaml  redis-deployment.yaml  result-app-deployment.yaml  voting-app-deployment.yaml  worker-deployment.yaml
postgres-service.yaml     redis-service.yaml     result-app-service.yaml     voting-app-service.yaml

Utilisez ensuite la commande kubectl create :

root@kubemaster:~/myapp# kubectl create -f .
deployment.apps/postgres-deployment created
service/db created
deployment.apps/redis-deployment created
service/redis created
deployment.apps/result-app-deployment created
service/result-service created
deployment.apps/voting-app-deployment created
service/voting-service created
deployment.apps/worker-app-deployment created

Important : Notez l'utilisation du caractère . qui indique tout fichier dans le répertoire courant.

Attendez que tous les Deployments soient READY (7 à 10 minutes) :

root@kubemaster:~/myapp# kubectl get deployments
NAME                    READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
postgres-deployment     1/1     1            1           51m
redis-deployment        1/1     1            1           51m
result-app-deployment   1/1     1            1           51m
voting-app-deployment   1/1     1            1           51m
worker-app-deployment   1/1     1            1           51m

Contrôlez ensuite l'état des PODs :

root@kubemaster:~/myapp# kubectl get pods
NAME                                     READY   STATUS    RESTARTS   AGE
postgres-deployment-5b8bd66778-j99zz     1/1     Running   0          51m
redis-deployment-67d4c466c4-9wzfn        1/1     Running   0          51m
result-app-deployment-b8f9dc967-nzbgd    1/1     Running   0          51m
voting-app-deployment-669dccccfb-jpn6h   1/1     Running   0          51m
worker-app-deployment-559f7749b6-jh86r   1/1     Running   0          51m

ainsi que la liste des Services :

root@kubemaster:~/myapp# kubectl get services
NAME             TYPE        CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
db               ClusterIP   10.107.90.45     <none>        5432/TCP       24h
kubernetes       ClusterIP   10.96.0.1        <none>        443/TCP        4d9h
redis            ClusterIP   10.102.154.105   <none>        6379/TCP       24h
result-service   NodePort    10.103.192.107   <none>        80:31526/TCP   24h
voting-service   NodePort    10.96.42.244     <none>        80:32413/TCP   24h

Dans le cas donc de l'exemple dans ce cours, l'application ressemble maintenant au diagramme suivant :

2.5 - Scaling Up

Éditez le fichier voting-app-deployment.yaml et modifiez la valeur du champ replicas de 1 à 3 :

root@kubemaster:~/app# vi voting-app-deployment.yaml
root@kubemaster:~/app# cat voting-app-deployment.yaml
---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: voting-app-deployment
  labels:
    app: demo-voting-app
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      name: voting-app-pod
      app: demo-voting-app
  template:
    metadata:
      name: voting-app-pod
      labels:
        name: voting-app-pod
        app: demo-voting-app

    spec:
      containers:
      - name: voting-app
        image: dockersamples/examplevotingapp_vote
        ports:
        - containerPort: 80

Éditez le fichier result-app-deployment.yaml et modifiez la valeur du champ replicas de 1 à 3 :

root@kubemaster:~/app# vi result-app-deployment.yaml
root@kubemaster:~/app# cat result-app-deployment.yaml
---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: result-app-deployment
  labels:
    app: demo-voting-app
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      name: result-app-pod
      app: demo-voting-app
  template:
    metadata:
      name: result-app-pod
      labels:
        name: result-app-pod
        app: demo-voting-app

    spec:
      containers:
      - name: result-app
        image: dockersamples/examplevotingapp_result
        ports:
        - containerPort: 80

Appliquez les modifications à l'aide de la commande kubectl apply :

root@kubemaster:~/myapp# kubectl apply -f voting-app-deployment.yaml
Warning: kubectl apply should be used on resource created by either kubectl create --save-config or kubectl apply
deployment.apps/voting-app-deployment configured

root@kubemaster:~/myapp# kubectl apply -f result-app-deployment.yaml
Warning: kubectl apply should be used on resource created by either kubectl create --save-config or kubectl apply
deployment.apps/result-app-deployment configured

Contrôlez ensuite les Deployments :

root@kubemaster:~/myapp# kubectl get deployments
NAME                    READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
postgres-deployment     1/1     1            1           23h
redis-deployment        1/1     1            1           23h
result-app-deployment   3/3     3            3           23h
voting-app-deployment   3/3     3            3           23h
worker-app-deployment   1/1     1            1           23h

ainsi que les PODs :

root@kubemaster:~/myapp# kubectl get pods -o wide
NAME                                     READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP                NODE        NOMINATED NODE   READINESS GATES
postgres-deployment-5b8bd66778-j99zz     1/1     Running   1          169m    192.168.35.83     kubenode2   <none>           <none>
redis-deployment-67d4c466c4-9wzfn        1/1     Running   1          169m    192.168.205.217   kubenode1   <none>           <none>
result-app-deployment-b8f9dc967-nzbgd    1/1     Running   1          169m    192.168.205.218   kubenode1   <none>           <none>
result-app-deployment-b8f9dc967-r84k6    1/1     Running   0          2m36s   192.168.35.86     kubenode2   <none>           <none>
result-app-deployment-b8f9dc967-zbsk2    1/1     Running   0          2m36s   192.168.35.85     kubenode2   <none>           <none>
voting-app-deployment-669dccccfb-jpn6h   1/1     Running   1          169m    192.168.35.82     kubenode2   <none>           <none>
voting-app-deployment-669dccccfb-ktd7d   1/1     Running   0          2m50s   192.168.35.84     kubenode2   <none>           <none>
voting-app-deployment-669dccccfb-x868p   1/1     Running   0          2m50s   192.168.205.219   kubenode1   <none>           <none>
worker-app-deployment-559f7749b6-jh86r   1/1     Running   2          169m    192.168.205.216   kubenode1   <none>           <none>

Dans le cas de l'exemple dans ce cours, l'application ressemble maintenant au diagramme suivant :

Retournez sur le navigateur de votre machine hôte et rafraichissez la page du voting-app :

Important : Notez le POD qui a servi la page.

Rafraîchissez la page de nouveau :

Important : Notez que le POD qui a servi la page a changé.

Notez que ce changement de POD n'indique pas un équilibrage de charge. En effet, il faudrait mettre en place une autre machine virtuelle sous, par exemple, HAProxy pour obtenir l'équilibrage.

Par contre, dans le cas d'une application sur GCP par exemple, il convient de modifier les deux fichiers suivants en changeant la valeur de champ type de NodePort à LoadBalancer puis de configurer une instance du Load Balancer natif de GCP :

root@kubemaster:~/app# vi voting-app-service.yaml
root@kubemaster:~/app# cat voting-app-service.yaml
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: voting-service
  labels:
    name: voting-service
    app: demo-voting-app

spec:
  type: LoadBalancer
  ports:
  - port: 80
    targetPort: 80
  selector:
    name: voting-app-pod
    app: demo-voting-app

Important : Ce fichier décrit un Service LoadBalancer. Notez que le Service expose le port 80 sur tout POD ayant le nom voting-app-pod.