Parte 2 - Aplicações no Kubernetes - Zero to Hero

No processo de preparação do kubernetes, precisamos ter algumas ferramentas em nosso computador como o kubectl para poder acessar o ambiente e o helm para poder gerenciar pacotes e instalações de aplicações dentro de nosso cluster. Há também algumas outras ferramentas, como o k9s e o Lens que nos auxiliam a ter uma visão geral do nosso cluster.

1 Ferramentas de suporte

1.1 kubectl

Quem está utilizando a versão do Docker Desktop não precisa se preocupar com o kubectl pois ele já está instalado no computador. Porém, se você utiliza linux e instalou a versão do Docker CE, que é via terminal, é necessário instalar o kubectl para poder acessar o ambiente.

No site do Kubernetes, temos um –how to– para instalar o kubectl no linux.

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curl -LO "https://dl.k8s.io/release/$(curl -L -s https://dl.k8s.io/release/stable.txt)/bin/linux/amd64/kubectl"
chmod +x kubectl
sudo mv kubectl /usr/local/bin/kubectl

Agora somos capazes de executar o kubectl de nossa máquina linux. Para facilitar a operação no terminal, vamos habilitar o auto-complete do kubectl.

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echo 'source <(kubectl completion bash)' >>~/.bashrc
source <(kubectl completion bash)

1.2 helm

Instalando o Helm para gerenciar pacotes e instalações de aplicações dentro de nosso cluster. Temos processos para Windows, MacOS e Linux.

1.2.1 Instalando o Helm no Windows

Vamos utilizar o Chocolatey para instalar o Helm no Windows.

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choco install helm -y

1.2.2 Instalando o Helm no MacOS

No MacOS, vamos utilizar o Brew para instalar o Helm.

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brew install helm

1.2.3 Instalando o Helm no Linux

No Linux, vamos utilizar o curl para instalar o Helm.

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curl -fsSL -o get_helm.sh https://raw.githubusercontent.com/helm/helm/main/scripts/get-helm-3
chmod +x get_helm.sh
./get_helm.sh
sudo mv ./helm /usr/local/bin/helm

1.3 k9s e Lens

1.3.1 Instalando o k9s e Lens no Windows

Vamos utilizar o Chocolatey para instalar o Helm no Windows.

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choco install k9s lens -y

1.3.2 Instalando o k9s e Lens no MacOS

No MacOS, vamos utilizar o Brew para instalar o Helm.

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brew install k9s
brew install --cask lens

1.3.3 Instalando o k9s e Lens no Linux

No Linux, vamos utilizar o snap para instalar o k9s e o Lens.

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sudo snap install k9s lens

2 Inicializando o Kubernetes em ambiente local

Um grande auxílio no processo de desenvolvimento de aplicações para cloud, é a possibilidade de utilizar o Kubernetes em ambiente local para deploy e testes de nossas aplicações. Nele podemos disponibilizar praticamente uma infra completa, desde banco de dados a brokers para nossa aplicação.

Vamos apresentar algumas formas que você pode subir seu próprio cluster kubernetes em seu próprio computador.

2.1 Via Docker Desktop

Primeiramente, iremos mostrar como habilitar o kubernetes através do Docker Desktop.

Esse procedimento funciona para qualquer sistema operacional com o Docker Desktop instalado.

Ao acessar a tela inicial do Docker Desktop, vamos acessar o menu de configuração clicando na engrenagem no canto superior direito, como sinalizado na imagem abaixo.

Dentro do menu de configurações, vamos acessar o menu de kubernetes clicando no botão “Kubernetes” do lado esquedo, nele podemos selecionar a opção para habilitar o kuberntes( [X] Enable Kubernetes).

Ao habilitar o kubernetes, devemos clicar no botão “Apply and Restart” para salvar as alterações e subir nosso kubernetes, como mostramos na imagem abaixo.

Toda vez que iniciarmos o Docker Desktop, o kubernetes deve estar habilitado. Você verá no canto inferior esquerdo da tela o status do kubernetes, como sinalizado na imagem abaixo.

Pronto, neste momento temos um kubernetes disponível em nosso computador, podemos então começar a usar ele para deployar nossas aplicações.

2.2 Via Kind

A instalação do Kind é bem simples e pode ser realizada pelo gerenciador de pacotes de cada sistema operacional.

2.2.1 Instalando o Kind no Windows

Utilizando o Chocolatey para instalar o Kind no Windows.

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choco install kind -y

2.2.2 Instalando o Kind no MacOS

Utilizando o Brew para instalar o Kind no MacOS.

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brew install kind

2.2.3 Instalando o Kind no Linux

Abrindo o terminal e executando o comando:

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curl -Lo ./kind https://kind.sigs.k8s.io/dl/v0.14.0/kind-linux-amd64
chmod +x ./kind
sudo mv ./kind /usr/local/bin/kind

2.3 Via Microk8s

Apesar do MicroK8S ser possível instalar em qualquer sistema operacional, o ideal é instalar ele somente no Ubuntu, onde sua performance é melhor, para instalar o MicrK8S vamos abrir o terminal e instalá-lo via snap.

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sudo snap install microk8s --classic

Após a instalação do microK8S, vamos habilitar alguns plugins com o comando abaixo para um correto comportamento do kubernetes:

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microk8s enable dns storage

3 Preparando o cluster Kubernetes

Vamos instalar agora no kubernetes algumas aplicações importantes que nos auxiliam a realizar o correto funcionamento de funções que o Kubernetes nos oferece como por exemplo o Auto Scale de aplicações.

3.1 Instalando Metrics Server

Instalando o Metrics Server no Docker Desktop kubernetes e no Kind. Realize o download do seguinte arquivo:

https://github.com/kubernetes-sigs/metrics-server/releases/latest/download/components.yaml

Na linha 135, vamos adicionar a seguinte opção:

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      - args:
        - --kubelet-insecure-tls
        - --cert-dir=/tmp
        - --secure-port=4443
        - --kubelet-preferred-address-types=InternalIP,ExternalIP,Hostname
        - --kubelet-use-node-status-port
        - --metric-resolution=15s

Já para o MicroK8S, vamos habilitar o mesmo recurso através de plugins::

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microk8s enable metrics-server

3.2 Instalando MetalLB

O MetalLB é um serviço de balanceamento de carga que permite que a aplicação seja balanceada de forma eficiente entre os nós do cluster. Ele é um serviço que cria um Load Balancer virtual dentro do nosso cluster e que é acessível externamente, facilitando assim a exposição de serviços do kubernetes.

Para o Docker Desktop não precisamos nos preocupar, pois ele já trás uma ferramenta interna que nos auxilia a expor serviços no localhost, precisando apenas liberar acesso a porta desejada no firewall do windows, mac ou linux se for preciso.

Para o windows, o Kind apresenta um problema, não liberando o acesso ao IP do MetalLB para utilização do ingress. Ele pode ser instalado, mas o principal meio de acesso seria feito por port forwarding.

Vamos instalar o MetalLB no Kind, faça o download do metallb.yaml, depois basta executar o comando abaixo:

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kubectl apply -f metallb.yaml

Agora se você está usando o MicroK8S, vamos habilitar o mesmo recurso através de plugins:

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microk8s enable metallb

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kubectl port forward -n NAMESPACE svc/NOME_SERVICO PORTA_LOCAL:PORTA_SERVICO

3.3 Instalando Nginx Ingress Controller

Agora chegou a hora de habilitar o ingress controller, para isso vamos instalar o nginx ingress controller em nosso kubernetes. Vamos utilizar agora o gerenciador de pacotes Helm para instalar o nginx ingress controller. Basta seguir os seguintes passos:

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# Adicionar o repositório do nginx ingress controller
helm repo add nginx-ingress https://kubernetes.github.io/ingress-nginx

# Atualizar o Repositório
helm repo update

# Instalar o nginx ingress controller
helm upgrade --install --create-namespace -n nginx-ingress nginx-ingress nginx-ingress/ingress-nginx

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helm get values nginx-ingress/nginx-ingress