golodnyj / practicum-k8s

Практикум: развертывание отказоустойчивого приложения в Managed Service for Kubernetes® и MDB

Требуемое окружение

В рамках практической работы окружение подготовлено в виде образа ВМ. Из этого образа будет создана виртуальная машина, на которой и будет выполняться работа. Для самостоятельного выполнения работы придется настроить окружение самостоятельно.

Для выполнения практической работы:

1. Установите следующие утилиты:

• yc (https://cloud.yandex.ru/docs/cli/quickstart);
• Terraform (https://learn.hashicorp.com/tutorials/terraform/install-cli);
• Docker (https://docs.docker.com/get-docker/);
• Kubectl (https://kubernetes.io/docs/tasks/tools/install-kubectl/);
• envsubst;
• git;
• ssh;
• curl.

2. Зарегистрироваться в Яндекс.Облаке (https://cloud.yandex.ru/);
3. Добавить в облако каталог, в котором будете создавать ресурсы.

Подготовка окружения

Шаг 0. Вход в облако

Видео: https://youtu.be/M0fXvr8h8bE

• Проверяем предсозданные ресурсы в облаке.

Шаг 1. Создание VM + Настройка консольной утилиты yc

Видео: https://youtu.be/_jKRNy0SJ5E

• Настраиваем доступ по протоколу SSH.
• Настраиваем консольную утилиту yc.

Настройка доступа по протоколу SSH

1. Убедитесь, что у вас есть SSH-ключ или сгенерируйте новый (подробная инструкция).

ssh-keygen -t rsa -b 2048 # генерация нового ssh-ключа
cat ~/.ssh/id_rsa.pub

2. Создайте в Консоли виртуальную машину из образа base-image:

• В каталоге нажмите кнопку Создать ресурс, выберите ресурс Виртуальная машина, введите имя lab-vm.
• В секции Выбор образа/загрузочного диска выберете вкладку Пользовательские, выберете загрузочный диск из образа base-image.
• В секции Диски у созданного диска выберите Тип диска SSD.
• В разделе Доступ выберите аккаунт sa-admin-<folder-id>, введите логин для входа на ВМ. Скопируйте SSH-ключ из файла ~/.ssh/id_rsa.pub.

3. Дождитесь создания ВМ (статуса Running);
4. Зайдите на страницу ВМ, убедитесь что привязан сервисный аккаунт sa-admin-<folder-id>, скопируйте публичный IPv4 адрес;
5. Войдите на созданную ВМ по SSH;
6. Дальнейшие команды выполняйте на созданной ВМ.

Настройка консольной утилиты yc для работы с Яндекс Облаком

1. В браузере вернитесь на страницу облака и скопируйте id каталога:

echo "export FOLDER_ID=folder-id-here" >> ~/.bashrc && . ~/.bashrc
echo $FOLDER_ID

3. Выполните в терминале команду yc config set folder-id $FOLDER_ID;

4. Выполните в терминале команду yc config set instance-service-account true, чтобы использовать yc от привязанного к ВМ сервисного аккаунта;

5. Чтобы проверить корректность настройки yc, выведите список виртуальных машин в каталоге с помощью команды:

yc compute instance list

Развертывание кластера PostgreSQL с помощью Terraform

Шаг 2. Используем Terraform

Видео: https://youtu.be/ZDYVsVMuZeQ

• Знакомимся с конфигурацией Terraform
• Инициализация Terraform и создание кластера PostgreSQL

Спецификация Terraform

1. На ВМ загружен репозиторий с файлами для практической работы. Обновите версию репозитория и сохраните путь к репозиторию в переменной окружения REPO:

echo "export REPO=/home/common/yandex-scale-2020-lab-k8s" >> ~/.bashrc && . ~/.bashrc
echo $REPO
cd $REPO
git pull

Инициализация Terraform и создание кластера PostgreSQL

1. Перейдите в каталог с описанием инфраструктуры приложения и инициализируйте Terraform:

cd $REPO/terraform/ && ls
terraform init

2. Разверните инфраструктуру с помощью Terraform:

terraform apply -var yc_folder=$FOLDER_ID -var user=$USER

3. На время развертывания кластера оставьте открытым терминал с запущенным Terraform и перейдите к следующему шагу. Позже мы проверим, что кластер создался.

Обзор кластера Managed K8S и создание группы узлов

Шаг 3. Создаем группу узлов

Видео: https://youtu.be/PfjaBv7X4o8

• Обзор созданного кластера
• Создание группы узлов

Обзор созданного кластера

1. Перейдите в раздел Консоли Managed Service for Kubernetes. В нем вы увидете созданный кластер с названием lab-k8s.
2. Зайдите на страницу кластера. Обратите внимание на подключенные сервисные аккаунты:

• Сервисный аккаунт k8s-cluster-manager-<folder-id> используется для ресурсов, необходимых кластеру.
• Сервисный аккаунт k8s-image-puller-<folder-id> используется в качестве сервисного аккаунта для аутентификации в Container Registry на нодах кластера.

3. Обратите внимание, что создан зональный кластер, а значит создан один экземпляр мастера Kubernetes.

Создание группы узлов

1. Перейдите на вкладку Группы узлов и создайте группу узлов с именем lab-k8s-group и одним узлом:

• В разделе Доступ введите логин для входа на ВМ. Скопируйте SSH-ключ из файла ~/.ssh/id_rsa.pub.

2. Пока создается группа узлов, проверьте результаты работы Terraform и подготовьте докер образ с приложением. Оставьте окно браузера открытым и перейдите в консоль.

Проверка кластера PostgreSQL

Шаг 4. Проверяем кластер

Видео: https://youtu.be/NWNnuzBxFD8

• Сохраните переменные
• Проверьте кластер PostgreSQL

Проверка кластера PostgreSQL

1. Вернитесь к терминалу с запущенным Terraform. По завершении работы в секции Outputs отобразятся данные о кластере.

2. Сохраните данные о кластере в переменные окружения:

echo "export DATABASE_URI=database_uri-here" >> ~/.bashrc
echo "export DATABASE_HOSTS=database_hosts-here" >> ~/.bashrc
. ~/.bashrc
echo $DATABASE_URI
echo $DATABASE_HOSTS

3. Проверьте результат работы Terraform:

yc managed-postgresql cluster list
yc managed-postgresql cluster get <ID>

Проверка кластера K8S

Шаг 5. Проверяем кластер

Видео: https://youtu.be/z_mvuhNOhzw

• Добавить переменные окружения
• Добавить учетные данные

Добавление переменных окружения

1. На странице браузера, где создавалась группа узлов, проверьте, что создание группы завершено.
2. В терминале проверьте, что кластер доступен к использованию:

yc managed-kubernetes cluster list
echo "export K8S_ID=k8s-id-here" >> ~/.bashrc && . ~/.bashrc
echo $K8S_ID
yc managed-kubernetes cluster --id=$K8S_ID get
yc managed-kubernetes cluster --id=$K8S_ID list-node-groups

Добавление учетных данных в конфигурационный файл Kubectl

yc managed-kubernetes cluster get-credentials --id=$K8S_ID --external

Конфигурация будет записана в файл ~/.kube/config, проверим его содержимое:

cat ~/.kube/config

Подготовка Docker-образов

Шаг 6. Работаем с Docker

Видео: https://youtu.be/dArqkeLksQk

• Создать Container Registry
• Собрать Docker-образ

Создание Container Registry

1. Создайте реестр: yc container registry create --name lab-registry;
2. Сохраните id реестра:

echo "export REGISTRY_ID=registry-id-here" >> ~/.bashrc && . ~/.bashrc

2. Проверьте наличие реестра через терминал:

yc container registry list
yc container registry get $REGISTRY_ID

3. Настройте аутентификацию в docker:

yc container registry configure-docker
cat ~/.docker/config.json

Файл config.json содержит вашу конфигурацию после авторизации:

{
  "credHelpers": {
    "container-registry.cloud.yandex.net": "yc",
    "cr.cloud.yandex.net": "yc",
    "cr.yandex": "yc"
  }
}

Сборка и загрузка Docker-образов в Container Registry

1. Перейдите к исходникам приложения:

cd $REPO/app && ls

2. Соберите образ приложения:

sudo docker build . --tag cr.yandex/$REGISTRY_ID/lab-demo:v1
sudo docker images

3. Загрузите образ

sudo docker push cr.yandex/$REGISTRY_ID/lab-demo:v1

Просмотр списка Docker-образов

1. Получите список Docker-образов в реестре командой yc container image list.

• В результате в таблице отборазятся ID образа, дата его создания и другие данные.

Развертывание приложения и балансировщика нагрузки в k8s

Шаг 7. Работаем с kubectl

Видео: https://youtu.be/q5NR5wJwPpQ

1. Просмотрите файлы конфигурации:

cd $REPO/k8s-files && ls
cat lab-demo.yaml.tpl
cat load-balancer.yaml

2. В файле lab-demo.yaml.tpl замените значение переменных:

• Переменные DATABASE_URI и DATABASE_HOSTS получены в результате работы terraform на четвертом шаге.
• REGISTRY_ID получали ранее с помощью команды yc container registry list.

envsubst \$REGISTRY_ID,\$DATABASE_URI,\$DATABASE_HOSTS <lab-demo.yaml.tpl > lab-demo.yaml
cat lab-demo.yaml

3. Убедитесь что все переменные окружения из файла lab-demo.yaml.tpl заменились на реальные значения в файле lab-demo.yaml

4. Разверните ресурсы:

kubectl apply -f lab-demo.yaml
kubectl describe deployment lab-demo

kubectl apply -f load-balancer.yaml
kubectl describe service lab-demo

5. Как только балансировщик нагрузки полноценно развернется и получит внешний URL (поле LoadBalancer Ingress), проверим работоспособность сервиса в браузере.

Изменения в архитектуре сервиса для обеспечения отказоустойчивости

Шаг 8. Изменения в архитектуре сервиса

Видео: https://youtu.be/c9yXNJPfeuo

После выполнения всех шагов имеем:

• MDB PostgreSQL с одним хостом.
• Managed Kubernetes с зональным мастером (1 хост) и группой узлов из одного узла.
• одну реплику приложения, запущенную в k8s.

Отказоустойчивый MDB PostgreSQL

В MDB можно увеличить количество хостов в кластере без остановки работы.

1. Перейдите во вкладку Managed Service for PostgreSQL в UI, выберите созданный кластер, во вкладке Хосты добавьте хост.
2. Выберите зону доступности, отличную от той, которая используется для первого хоста.
3. Убедитесь, что у хостов в кластере достаточно ресурсов, чтобы обрабатывать возвросшую нагрузку при отказе одного или нескольких хостов.

Отказоустойчивый Managed Kubernetes

Необходимо создать региональный мастер, состоящий из трех хостов. Тип мастера уже созданного кластера поменять нельзя, поэтому придется создать новый кластер.

1. Перейдите во вкладку Managed Service for Kubernetes и создайте новый кластер.
2. Выберите тип мастера Региональный.
3. Создайте группу узлов с тремя узлами.
4. Убедитесь, что у хостов в группе узлов достаточно ресурсов, чтобы обрабатывать возвросшую нагрузку при отказе одного или нескольких хостов.

Отказоустойчивое приложение

При развертывании приложения в k8s вы указывали одну реплику, теперь надо увеличить количество реплик до трех. Созданный балансировщик нагрузки будет распределять нагрузку по всем трем репликам.

Удаление ресурсов

Шаг 9. Удаление ресурсов

Видео: https://youtu.be/CaDWyC0Mpvo

• Удаление ресурсов из кластера k8s.
• Удаление кластера k8s.
• Удаление базы данных в Terraform.
• Удаление реестра и Docker-образов.
• Удаление ВМ с настроенным окружением.

Удаление ресурсов из кластера k8s

kubectl delete -f load-balancer.yaml
kubectl delete -f lab-demo.yaml

Удаление кластера k8s

yc managed-kubernetes cluster list
yc managed-kubernetes cluster delete lab-k8s
yc managed-kubernetes cluster list

Удаление базы данных в Terraform

cd $REPO/terraform
terraform destroy -var yc_folder=$FOLDER_ID -var user=$USER
yc managed-postgresql cluster list

Удаление реестра и Docker-образов

Перейдите во вкладку Container Registry в Консоли, выберите реестр lab-registry и удалите в нем все образы. После этого вернитесь к списку реестров, нажмите раскрывающееся меню для реестра lab-registry и удалите реестр.

Удаление ВМ с настроенным окружением

В консоли перейдите во вкладку Compute, нажмите раскрывающееся меню для ВМ lab-vm и удалите эту ВМ.