# Docker/Kubanetes 実践コンテナ開発入門 第5章　Kubernates入門

# 自己紹介
ささきこうじ

2019/11 から Pythonでデータ分析(需要予測)の仕事をしています。
以前はJavaでインターネット損保の申込/契約者サイトを作ったり、保険契約者向けのAndroidアプリを作ったりしてました。

@coozy_corner
https://github.com


### Docker/Kubernetes に興味を持ったきっかけ
仕事の勉強用に、MacにPythonの機械学習環境(Anaconda)を入れたところ、趣味のRailsで使っていた npm (Node.jsのパッケージ管理)がバージョンアップできなくなった!
(Anacondaは Python3系に依存、npmはPython2系に依存。)

クリーンな環境で快適に開発したい!
↓
いろんな言語、アプリの開発環境を独立させたい
↓
dockerを使うとできるらしい

### 業務での Docker/Kubernates の活用
普段、Azure上の機械学習環境で作業している。時々、レスポンスが重くなるのでローカルの Windows/Docker上で開発している。
kubernetesは触ったことなし。

# 5.1 Kubernetesとは

Google が作ったコンテナの運用を自動化するためのコンテナオーケストレーションシステム

以下、クベと呼びます。

## オーケストレーションて何？

https://ja.wikipedia.org/wiki/オーケストレーション_(コンピュータ)
オーケストレーション（英: orchestration）は、複雑なコンピュータシステム/ミドルウェア/サービスの配備/設定/管理の自動化を指す用語。

## dockerdって何?
docker daemon のこと
仮想環境全体を制御する管理機能的役割を果たすコンポーネント。
縁の下の力持ち。OSで言うところのカーネル。


## クベで何ができるの?

こんなことができるようになる。

* 複数のDockerホストの管理
* コンテナのスケジューリング

* ローリングアップデート
* スケーリング / オートスケーリング

* コンテナの死活監視
* 障害時のセルフヒーリング

* サービスディスカバリ
* ロードバランシング
* データの管理
* ワークロードの管理
* ログの管理
* Infrastructure as Code
* その他エコシステムとの連携や拡張

https://thinkit.co.jp/article/13289

## Docker Swarm と何が違うの?

どちらも役割は同じ。
KubernetesはCompose/Stack/Swarmの機能を統合しつつ、より高度に管理できるもの。詳しくはこの後。
5.4 のノードのところでも少し触れます。

* Compose
マルチコンテナ運用
* Stack
サービスをグルーピングした単位。アプリケーション全体の構成。
* Swarm
Docker Hostのクラスタリング

※ 知り合いの話では、Swarm を本番環境で使うことはあまりないらしい。

# 5.2 ローカル環境でKubernetesを実行する

!Macで書籍の通りにインストールを行ったところ、kubectl でエラーが出た。

mac 10.14.6(Mojave)
bash 3.2.57
kubernates

kubectl apply -f
/usr/local/bin/kubectl: line 1: syntax error near unexpected token `<'
/usr/local/bin/kubectl: line 1: `<?xml version='1.0' encoding='UTF-8'?><Error><Code>NoSuchBucket</Code><Message>The specified bucket does not exist.</Message></Error>'

以下の通り homebrew でインストールしたら上手くいった。
https://scble.net/2019/03/27/kubectl-syntax-error-near-unexpected-token/

※

!ダッシュボードにサインインする方法がよくわからない
(書籍ではサインインの方法に関する記述なし。自己証明書を作ってhttpsでアクセスしないといけなくなったらしい）

http://localhost:8001/api/v1/namespaces/kube-system/services/https:kubernetes-dashboard:/proxy/#!/overview?namespace=default

Dashboardのサービスアカウントに管理者権限を付与する

こちらを参考に サインインをSKIPしました。
（開発で使う人はちゃんと設定してください。）

https://www.it-swarm.net/ja/kubernetes/kubernetes%E3%83%80%E3%83%83%E3%82%B7%E3%83%A5%E3%83%9C%E3%83%BC%E3%83%89%E3%81%AB%E3%82%B5%E3%82%A4%E3%83%B3%E3%82%A4%E3%83%B3%E3%81%99%E3%82%8B%E3%81%AB%E3%81%AF%E3%81%A9%E3%81%86%E3%81%99%E3%82%8C%E3%81%B0%E3%81%84%E3%81%84%E3%81%A7%E3%81%99%E3%81%8B%EF%BC%9F/833861828/


# 5.3 Kubernetes の概念

# 5.4 KubernetesクラスタとNode

## Nodeとは
クラスタの管理下のDockerホストのこと
クラスタにはMasterが最低１つ含まれる

GCPではGCE, AWSではEC2のインスタンスがNodeに当たる。パブリッククラウドではマスターノードはマネージドサービスで提供されており、あまり意識することはないとのこと。


※参考　Swarm
Swarmではマネージャーは管理人だけだなくワーカー(アプリケーション）の役割を持てる。
KubeではマスターNodeは管理しかしない。(選手兼監督はダメ）


# 5.5 Namespace
クラスタの中の入れ子となる仮想的なクラスタのこと
チーム開発で有用。

全てのオブジェクトはネームスペースに属しているとは限らない。

https://kubernetes.io/ja/docs/concepts/overview/working-with-objects/namespaces/

# 5.6 Pod
Dockerコンテナの集合体のこと。（１つのコンテナの場合もある）
Podは Nodeに配置される。


## 5.6.1 Podを作成してデプロイする

apiVersion: v1
kind: Pod # リソースの種類
metadata:
  name: simple-echo
spec: # リソースを定義
  containers: # Podを構成するコンテナ
  - name: nginx 
    image: gihyodocker/nginx:latest 
    env: 
    - name: BACKEND_HOST
      value: localhost:8080
    ports: # ローカルがEXPOSEするport
    - containerPort: 80 
  - name: echo
    image: gihyodocker/echo:latest
    ports:
    - containerPort: 8080

## 5.6.2 Podを操作する

### Podの一覧

kubectl get pod

### Pod内の標準出力
`kubectl logs -f simple-echo -c echo`

### Podの削除
`kubectl delete pod simple-echo`

マニュフェストファイルベースでPod削除もできる。

apiVersion: v1
kind: Pod # リソースの種類
metadata:
  name: simple-echo
spec: # リソースを定義
  containers: # Podを構成するコンテナ
  - name: nginx 
    image: gihyodocker/nginx:latest 
    env: 
    - name: BACKEND_HOST
      value: localhost:8080
    ports: # ローカルがEXPOSEするport
    - containerPort: 80 
  - name: echo
    image: gihyodocker/echo:latest
    ports:
    - containerPort: 8080

# 5.7 ReplicaSet

同一のPodを複数実行する仕組み

apiVersion: apps/v1
kind: ReplicaSet
metadata:
  name: echo 
  labels:
    app: echo 
spec:
  replicas: 3 # 作成するPod数
  selector:
    matchLabels:
      app: echo 
  template: # template以下はPodリソースにおけるspec定義と同じ
    metadata:
      labels:
      
      ~

kubectl get pod
NAME         READY   STATUS              RESTARTS   AGE
echo-hwxd5   0/2     ContainerCreating   0          13s
echo-jks9g   0/2     ContainerCreating   0          13s
echo-thfnt   0/2     ContainerCreating   0          13s

WebアプリケーションのようなステートレスなPodに向いている。

## ReplicaSetの削除

delete -f simple-replicaset.yaml

# 5.8 Deployment
Replicasetを管理するためのリソース。
ステートレスなアプリケーションを管理するのに向いている。
（ステートフルなアプリケーションは次節のStatefulSet）


DeploymentはReplicasetの世代管理(リビジョン付け)ができる。

## 5.8.1 ReplicaSetライフサイクル
Deploymentのマニュフェストファイルで管理する

* 指定されたPod数の確保
* 新しいバージョンのPodへの入れ替え
* 以前のバージョンのPodへのロールバック

**Pod数を変更してもリビジョンは変わらない。**
そのほかのコンテナ定義を更新するとリビジョンが変わる。

## 5.8.2 ロールバック

特定のリビジョンの確認

kubectl rollout history deployment echo --revision=1

ロールバック
やらかしてしまった時も安心

kubectl rollout undo deployment echo

# 5.9 Service
クラスタで　Podの集合(特にReplicaSet)に対する経路やサービスディスカバリ(名前解決)を提供するためのリソース

### 特定のラベルを持つPodのみトラフィックのターゲットとする例

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: echo 
spec:
  selector: # ターゲットとするPodを指定する
    app: echo
    release: summer
  ports:
    - name: http
      port: 80


## 5.9.1 ClusterIP Service
クラスタ上の内部IPアドレスにServiceを公開できる。Podから別のPodへアクセスできる。（外からは見えない)

https://medium.com/google-cloud/kubernetes-nodeport-vs-loadbalancer-vs-ingress-when-should-i-use-what-922f010849e0

## 5.9.2 NodePort Service
クラスタ外からアクセスできるサービス。ClusterIP Serviceにグローバルなportを開けたもの。

クラスタ上にDBサーバーを構築し、外部から参照したりする。

## 5.9.3 LoadBalancer Service
GCP, AWSなどのみ利用できるサービス。
詳しくは次節で。

## 5.9.4 ExternalName Service
クラスタ内から外部のホストを解決するためのエイリアスを提供する

# 5.10 Ingress
NodePort Service では　L4層（TCPとか)までしか扱えない。
L7層(HTTPとか)の制御をするための仕組み。


## Ingressを利用する準備

nginx_ingress_controller が必要。
書籍のURLは404

以下を参考にデプロイできました。
https://kubernetes.github.io/ingress-nginx/deploy/#docker-for-mac

## 5.10.1 Ingressを通じたアクセス

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  name: echo
spec:
  rules:
  - host: ch05.gihyo.local # ルーティングさせたいホスト
    http:
      paths:
      - path: /
        backend:
          serviceName: echo
          servicePort: 80

アクセスを確認しようとしたら、503エラーになった。
Ingressの目的のルーティングはできているので深追いせず。

curl http://localhost -H 'Host: ch05.gihyo.local'
<html>
<head><title>503 Service Temporarily Unavailable</title></head>
<body>
<center><h1>503 Service Temporarily Unavailable</h1></center>
<hr><center>openresty/1.15.8.2</center>
</body>
</html>

※ -H はhttpヘッダの指定。Hostヘッダは　ドメインの特定のサーバ上のWebサーバへの疎通する時に使う。

その他にもリダイレクト,SSLなどのHTTP制御ができる。

# 感想
今のところKubernatesを業務で使う予定はないが、
コンテナの考え方の概要がわかったので、ECSなどを使う時にも役に立ちそう。

5章だけだと概念的な内容が多くて理解しにくいので、5章は軽く流して6章に入って復習しながらがいいかもしれない。

HackMDを初めて使ってみたが、なかなか使い勝手が良かった。