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title: Google Kubernetes Engine
tags: GCP
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# Google Kubernetes Engine

## Agenda

* Overview
* Cluster
* Workload
* Service & Ingress
* Configuration
* Storage

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## GKE Overview

1. Google Kubernetes Engine，簡稱 GKE
2. 提供一個Kubernetes的代管環境，可以使用GCP的基礎架構在其中部署、管理和擴縮容器化應用
3. GKE環境包含多個機器(GCE)，這些機器組合在一起就形成叢集(Cluster)

### 使用GKE的優點

1. Google Cloud針對GCE提供的負載平衡功能
2. 於叢集中可指定Node Pool提高靈活性
3. 自動擴展收容叢集Node的數量
4. 節點自動修復

### GKE 價格

1. GKE 叢集管理費用：$0.10/小時
2. 每個專案可以有一個免費的Zonal叢集
3. Node費用依GCE價格計算，直到Node刪除為止

## GKE Cluster

1. 一個叢集至少包含一個Master和多個Node
2. 可以建立區域性或地區性的叢集
3. 可以選擇[Private Cluster](https://cloud.google.com/kubernetes-engine/docs/how-to/private-clusters)將Node與外部隔離

### GKE Master

1. 叢集的生命週期由GKE管理
2. 由`kubectl`呼叫Api-Server執行命令
3. Master負責調度Workloads，以及管理Workloads的生命週期、擴縮和升級
4. Master也管理Workload的Networking和Storage

### GKE Node

1. 建立叢集時，GKE使用會GCE instances(VM)
2. 每個Node都是標準的GCE機器類型，<br />可以在建立叢集時選擇
3. 可以建立先佔模式的Node Pool
4. 透過`nodeSelector`標籤，<br />將服務部署到特定Node Pool


### GKE 介面


### Create Cluster

gcloud container clusters create gt-test \
--zone=asia-east1 \
--num-nodes=1 \
--enable-autoscaling --max-nodes=3 --min-nodes=1 \
--machine-type=n1-standard-1 \
--disk-size=10g --disk-type=pd-standard \
--preemptible \
--enable-vertical-pod-autoscaling \
--enable-private-nodes --enable-ip-alias \
--master-ipv4-cidr="172.16.0.0/28" \
--network="audere-lab-vpc" --subnetwork="audere-lab-vpc-asia" \
--enable-master-authorized-networks --master-authorized-networks "59.120.226.200/32" \
--enable-basic-auth

## GKE Workload

+ 可以部署不同類型的Controller，常見的有：
+ Deployment(Stateless)
+ StatefulSet(Stateful)
+ DaemonSet
+ Job or CronJob

### [部署Stateless應用](https://cloud.google.com/kubernetes-engine/docs/how-to/stateless-apps)

建立 Deployment

kubectl create -f deployment.yaml

檢查 Deployment

kubectl describe deployment deployment-name

更新 Deployment

kubectl apply -f deployment.yaml

刪除 Deployment

kubectl delete -f deployment.yaml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: hostnames-deployment
  labels:
    app: hostnames
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: hostnames
  template:
    metadata:
      labels:
        app: hostnames
    spec:
      containers:
        - name: hostnames
          image: mirrorgooglecontainers/serve_hostname
          ports:
            - containerPort: 9376
              protocol: TCP

## Service & Ingress

### Service

+ 使用下列四種Service Type公開應用
+ ClusterIP
+ NodePort
+ LoadBalancer
+ ExternalName

1. ClusterIP（預設）：內部客戶端向內部IP發送請求
2. NodePort：客戶端使用Service指定的一個或多個nodePort值的Node的IP發送請求
3. LoadBalancer：客戶端向網路負載平衡的IP發送請求
4. ExternalName：內部客戶端使用Service的DNS名稱作為外部DNS名稱的別名
5. Headless：如果需要Pod分組，但不需要IP，就可以使用Headless Service

#### 使用不同類型的Service

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: hostnames-service
spec:
  type: ClusterIP | NodePort | LoadBalancer
  # clusterIP: None
  selector:
    app: hostnames
  ports:
    - name: hostnames
      port: 80
      targetPort: 9376

### Ingress

1. 建立Ingress時，GKE Ingress Controller會建立一組HTTP(S)Load Balancing
2. 可以綁定預先約定好的靜態外部IP
3. 可以對HTTP(S)設定TLS或SSL

apiVersion: networking.k8s.io/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  name: hostnames-ingress
  annotations:
    kubernetes.io/ingress.global-static-ip-name: "sample-external-ip"
    networking.gke.io/managed-certificates: "gcp-managed-certs"
spec:
  # tls:
  #   - secretName: secret-name
  rules:
  - http:
      paths: 
      - path:
        backend:
          serviceName: hostnames-service
          servicePort: hostnames

## Configuration

### ConfigMap

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: config-test
data:
  REDIS_HOST: "localhost"
  REDIS_PORT: "6379"

### Secret

apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  name: secret-test
type: Opaque
data:
  REDIS_USERNAME: YWRtaW4=
  REDIS_REQUIREPASS: MWYyZDFlMmU2N2Rm

## Storage

1. 如果應用需要儲存空間，可以使用Persistent Disk
2. Persistent Disk可以手動配置，也可以使用StorageClass動態配置

### PersistentVolume

1. 由GCE的Persistent Disk提供
2. 也可以將PersistentVolume與Cloud Volumes服務搭配使用
3. 透過可以透過PVC申請PV資源，或是由管理員建立

### StorageClass

1. 建立叢集時，GKE會建立標準磁碟類型的StorageClass
2. PVC未指定StorageClassName時，會使用預設的StorageClass
3. [Storage Provisioner](https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/storage/storage-classes/)

apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: pd-standard-test
provisioner: kubernetes.io/gce-pd
parameters:
  type: pd-standard
  fstype: ext4
volumeBindingMode: WaitForFirstConsumer

1. volumeBindingMode：控制綁定和動態分配的時機
2. volumeBindingMode: Immediate → 建立PVC即完成綁定和分配
3. volumeBindingMode: WaitForFirstConsumer → 使用PVC的Pod被建立才綁定和分配
4. 支持WaitForFirstConsumer的StorageClass：AWS、GCP、Azure

## Reference

[Google Kubernetes Engine 官方文件](https://cloud.google.com/kubernetes-engine/docs/how-to)
[Kubernetes 官方文件](https://kubernetes.io/docs/concepts/overview/)