# K8s 基礎 - 架構、kubelet、kubeadm、kubectl 簡介(要獨立成一篇Pod、deployment、HPA)
###### tags: `Kubernetes`

1. [參考連結1](https://ithelp.ithome.com.tw/articles/10218693)
2. [參考連結2](https://ithelp.ithome.com.tw/articles/10235286)

# 1. Kubernetes架構

* K8s是一個"集群(Cluster)"的架構，由一群節點(Node)集合而成
* 每個叢集當中會有一個Control Plane 和數個Node

> Control Plane在舊版的K8s稱為Master Node
> Node以前叫做Slave/Worker Node或更早版本的Minion。

* Control plane
* Node

## Kubelet
### pod 管理

* 最基本的管理(創建+操作)最小單位是pod而不是container(無法直接對container操作)
* 建議一個pod只有一個container，但一個pod可以有多個container
* pod底下共享許多資源，例如:網路空間。pod底下的container可以直接用localhost 加上 port去訪問
* pod 裡的 volume (是一個directory) 也可以 mount 到多個容器裡，實現共享。
* pod 的資源限制（比如 CPU 和 Memory） 也是所有容器共享的

## kubeadm

* 創建cluster比較困難，但使用kubeadm可以使用一條命令就創建一個集群出來(例如: kubeadm init 命令初始化集群、kubeadm join 擴充節點)
* 可以根據自己需要安裝各種add-on來擴充集群功能，add-on全部是容器化部署

## kubectl
#### kubectl 是一支用來與 k8s 叢集溝通的二進位 (binary) 工具

* **取得** k8s 各種不同資源資訊 (get: pod, service, ingress, ...)
* **取得** k8s 各種不同資源的詳細內容 (describe: pod, service, ingress, ...)
* **配置** k8s 運行資源 (create, apply, rollout, ...)
* **刪除** k8s 運行資源 (delete)
* **取得** log 檔案 (logs)

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# 2. Pod
### 應該會再整理一個所有指令的 cheat sheet

### 1. 如何創建Pod
可以透過kubectl創建Pod:
> 自己的理解: (乾脆直接用apply就好了呀XD，可能還是有差八～)
> kubectl apply可以創建 + 修改
> kubectl create只能創建一次

$ kubectl apply -f pod.yaml
## or
$ kubectl create -f pod.yaml

Pod YAML 範例:

$ vim pod.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx
  labels:
    env: test
spec:
  containers:
  - name: nginx
  - image: nginx

<br/>

### 2. QoS
[參考連結: QoS Classes of K8s Pods](https://medium.com/blutv/qos-classes-of-k8s-pods-722238a61c93)
看文章說考試還蠻常出現的，感覺頗重要的呦～

#### QoS的用途是甚麼呢？
- QoS是用來讓 scheduler 決定他的 scheduling 和安排pod的優先級，能夠藉由改變 resource request 和 limit 來設置 QoS

#### Kubernetes 創建一個Pod，會assign其中以下一個QoS class 給Pod:
* Guaranteed
* Burstable
* BestEffort

#### 1. Guaranteed:
* Pod裡容器都要設定limit，並且要設cpu、memory，若有一個容器有設requests，則所有容器都要設定，並且request值要等於limit。

> 如果容器只指定limit不指定require，就會安排與limit同樣大小的資源。

apiVersion: v1
kind: Pod
spec:
  containers:
  - image: nginx
    imagePullPolicy: Always
    name: qos-example
    resources:
      limits:
        cpu: 100m
        memory: 250mi
      requests:
        cpu: 100m
        memory: 250mi
  qosClass: Guaranteed

可以用 ```$kubectl describe po nginx``` 來看看Pod的相關資訊

除了直接編寫上面的yaml，也可以用指令產生，範例如下:

$ kubectl run nginx --image=nginx --limits cpu=1,memory=200Mi --restart=Never --dry-run=client -o yaml > pod.yaml
$ kubectl apply -f pod.yaml

#### 2. Burstable
* Pod 不滿足 Guaranteed 的QoS class的要求
* Pod 裡至少有一個容器有 memory 或 cpu request

#### 例子1:
limit value is more than request value

apiVersion: v1
kind: Pod
spec:
  containers:
  - image: nginx
    imagePullPolicy: Always
    name: qos-example
    resources:
      limits:
        cpu: 100m
        memory: 350mi
      requests:
        cpu: 100m
        memory: 250mi
  qosClass: Burstable

#### 例子2:
有兩個容器，其中一個容器有指定memory request為200MB，另一個沒有指定。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: qos-demo-4
  namespace: qos-example
spec:
  containers:
  - name: qos-demo-4-ctr-1
    image: nginx
    resources:
      requests:
        memory: "200Mi"

  - name: qos-demo-4-ctr-2
    image: redis

#### 3. BestEffort
* 對於所有的在Pod的容器必須沒有設置memory或cpu的require和limit

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: qos-demo-3
  namespace: qos-example
spec:
  containers:
  - name: qos-demo-3-ctr
    image: nginx

Priority: Guaranteed > Burstable > BestEffort

以上就是QoS的說明拉～

<br/>

### 3. Pod Scaling (這裡介紹 HPA 和 Deployment)

其他細節還蠻多的，改日有空再補寫...怕是沒時間了QQ
[Horizontal Pod Autoscaling - 這是API](https://kubernetes.io/docs/tasks/run-application/horizontal-pod-autoscale/)

[Deployment](https://kubernetes.io/docs/concepts/workloads/controllers/deployment/)

[鐵人30天](https://ithelp.ithome.com.tw/articles/10197046)

在k8s，HorizontalPodAutoscaler 會自動更新workload的資源(deployment、statefulset)，以符合需求，不同的是，vertical scaling是將既有的pod擴增它的資源。

HorizontalPodAutoscaler是由 Kubernetes API resource和controller組成。

電腦資源決定了controller的行為，HorizontalPodAutoscaler controller跑在control plane中，動態調整目標所需的資源(如: Deployment)。

K8s 如何做 Pod Autoscaling ?
答案是: 增加另一個一模一樣的Pod

> 備註: 將web app需要的東西，像是主要的web server，和其他輔助的database、使用者輸入、檔案處理和身分驗證等等的，拆成一個個container，包在同一個pod，輔助的容器稱為 **輔助型容器(Helpler Containers)**，這個Pod稱作 **Multi-Container Pod**

#### kind=Deployment
我們可利用deploy自動部屬一個容器應用的多份備份，和持續監控備份的數量，在cluster內維持使用者指定的備份數量。
> 當我們說一個Application時，其實指的就是一個Deployment

# helloworld-deployment.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
  labels:
    app: nginx
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.14.2
        ports:
        - containerPort: 80

* **replicas**: 指定要建立多少個相同的Pod，當pod少於此數量，k8s會自動增加pod，反之關掉，若故障也會自動刪除pod，增加另一個新的。
* **selector**: 指定此deployment的規則要適用到哪些pod，可依據pod的label選取。
* **template**: 指定此 deployment所建立pod的設定，重建後的pod以此設定重建，可直接將pod YAML內的metadata和spec貼上就行。

#### kind=HorizontalPodAutoscaler

# helloworld-hpa.yaml
apiVersion: autoscaling/v1
kind: HorizontalPodAutoscaler
metadata:
  name: helloworld-hpa
spec:
  scaleTargetRef:
    apiVersion: apps/v1beta2
    kind: Deployment
    name: helloworld-deployment
  minReplicas: 2
  maxReplicas: 5
  targetCPUUtilizationPercentage: 50

* **spec.scaleTargetRef**
指定 autoscaling 的對象
* **spec.targetCPUUtilizationPercentage**
以 helloworld-deployment 為例，我們指定 CPU 200m 的資源，代表當該 helloworld-pod CPU 使用率達到 100 m 時，HorizontalPodAutoscaler 就會幫我們新產生一個 Pod。