Introdução ao Kubernetes: Um Guia de Referência Rápida do kubectl

• Para usar o kubectl, você precisará de um cluster Kubernetes disponível para você. Para aprender a criar um cluster Kubernetes do zero, você pode consultar Como Criar um Cluster Kubernetes 1.11 Usando Kubeadm no Ubuntu 18.04. Alternativamente, você pode provisionar um cluster Kubernetes gerenciado em minutos usando o DigitalOcean Kubernetes. Para começar a criar um cluster Kubernetes gerenciado na DigitalOcean, consulte How to Create Kubernetes Clusters Using the Control Panel.
• Você também precisará de uma máquina remota na qual instalará e executará o kubectl. O kubectl pode ser executado em diversos sistemas operacionais.

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx
        ports:
        - containerPort: 80

Primeiro, atualize o índice local de pacotes e instale as dependências necessárias:

sudo apt-get update && sudo apt-get install -y apt-transport-https

Em seguida, adicione a chave GPG do Google Cloud ao APT e disponibilize o pacote kubectl no seu sistema:

curl -s https://packages.cloud.google.com/apt/doc/apt-key.gpg | sudo apt-key add -
echo "deb https://apt.kubernetes.io/ kubernetes-xenial main" | sudo tee -a /etc/apt/sources.list.d/kubernetes.list
sudo apt-get update

Por fim, instale o kubectl:

sudo apt-get install -y kubectl

Teste se a instalação foi bem-sucedida usando version:

kubectl version

O kubectl inclui um script de autocompletar no shell que você pode disponibilizar para o software de autocompletar do shell existente no sistema.

type _init_completion

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

kubectl completion bash >/etc/bash_completion.d/kubectl

kubectl TAB TAB

Output
annotate       apply          autoscale      completion     cordon         delete         drain          explain        kustomize      options        port-forward   rollout        set            uncordon
api-resources  attach         certificate    config         cp             describe
. . .

kubectl d TAB

Output
delete    describe  diff      drain

Um Namespace no Kubernetes é uma abstração que lhe permite subdividir seu cluster em vários clusters virtuais. Usando Namespaces, você pode dividir os recursos do cluster entre várias equipes e objetos de escopo de maneira apropriada. Por exemplo, você pode ter um Namespace prod para cargas de trabalho de produção e um Namespace dev para cargas de trabalho de desenvolvimento e teste.

Para buscar e imprimir uma lista de todos os Namespaces no cluster, use get namespace:

kubectl get namespace

Output
NAME              STATUS   AGE
default           Active   2d21h
kube-node-lease   Active   2d21h
kube-public       Active   2d21h
kube-system       Active   2d21h

Para definir um Namespace para o seu contexto atual, use set-context --current:

kubectl config set-context --current --namespace=nome_do_namespace

Para criar um Namespace, use create namespace:

kubectl create namespace namespace_name

Output
namespace/sammy created

De maneira similar, para excluir um Namespace, use delete namespace:

kubectl delete namespace nome_do_namespace

Para buscar todos os Pods em um determinado Namespace ou para realizar outras operações nos recursos de um determinado Namespace, certifique-se de incluir a flag --namespace:

kubectl get pods --namespace=nome_do_namespace

A abordagem recomendada para gerenciar cargas de trabalho no Kubernetes é confiar no design declarativo do cluster o máximo possível. Isso significa que, em vez de executar uma série de comandos para criar, atualizar, excluir e reiniciar a execução de Pods, você deve definir as cargas de trabalho, serviços e sistemas que deseja executar nos arquivos de manifesto YAML e fornecer esses arquivos ao Kubernetes, que cuidará do resto.

Na prática, isso significa usar o comando kubectl apply, que aplica uma configuração específica a um determinado recurso. Se o recurso de destino não existir, o Kubernetes criará o recurso. Se o recurso já existir, o Kubernetes salvará a revisão atual e atualizará o recurso de acordo com a nova configuração. Essa abordagem declarativa existe em contraste com a abordagem imperativa de executar o conjunto de comandos kubectl create, kubectl edit e kubectl scale para gerenciar recursos. Para saber mais sobre as diferentes maneiras de gerenciar os recursos do Kubernetes, consulte Gerenciamento de objetos do Kubernetes na documentação do Kubernetes.

Lançando um Deployment

Por exemplo, para fazer o deploy de exemplo do Nginx em seu cluster, use apply e forneça o caminho para o arquivo de manifesto nginx-deployment.yaml:

kubectl apply -f nginx-deployment.yaml

Output
deployment.apps/nginx-deployment created

A flag -f é usada para especificar um nome de arquivo ou URL contendo uma configuração válida. Se você deseja aplicar todos os manifestos de um diretório, você pode usar a flag -k:

kubectl apply -k diretório_do_manifesto

Você pode acompanhar o status do deployment usando rollout status:

kubectl rollout status deployment/nginx-deployment

Output
Waiting for deployment "nginx-deployment" rollout to finish: 1 of 2 updated replicas are available...
deployment "nginx-deployment" successfully rolled out

Um alternativa ao rollout status é o comando kubectl get, juntamente com a flag -w (watch):

kubectl get deployment -w

Output
NAME               READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
nginx-deployment   0/2     2            0           3s
nginx-deployment   1/2     2            1           3s
nginx-deployment   2/2     2            2           3s

Usando rollout pause e rollout resume, você pode pausar e retomar o lançamento ou rollout de um Deployment:

kubectl rollout pause deployment/nginx-deployment

Output
deployment.extensions/nginx-deployment paused

kubectl rollout resume deployment/nginx-deployment

Output
deployment.extensions/nginx-deployment resumed

Modificando um Deployment em Execução

Se você quiser modificar um Deployment em execução, poderá fazer alterações no seu arquivo de manifesto e, em seguida, executar o kubectl apply novamente para aplicar a atualização. Por exemplo, vamos modificar o arquivo nginx-deployment.yaml para alterar o número de réplicas de 2 para 3:

. . .
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
. . .

O comando kubectl diff permite que você veja diferenças entre os recursos em execução no momento e as alterações propostas no arquivo de configuração fornecido:

kubectl diff -f nginx-deployment.yaml

Agora permita que o Kubernetes execute a atualização usando apply:

kubectl apply -f nginx-deployment.yaml

A execução de outro get deployment deve confirmar a adição de uma terceira réplica.

Se você executar apply novamente sem modificar o arquivo de manifesto, o Kubernetes detectará que nenhuma alteração foi feita e não executará nenhuma ação.

Usando o rollout history, você pode ver uma lista das revisões anteriores do Deployment:

kubectl rollout history deployment/nginx-deployment

Output
deployment.extensions/nginx-deployment
REVISION  CHANGE-CAUSE
1         <none>

Com rollout undo, você pode reverter um Deployment para qualquer uma das revisões anteriores:

kubectl rollout undo deployment/nginx-deployment --to-revision=1

Excluindo um Deployment

Para excluir um deployment em execução, use kubectl delete:

kubectl delete -f nginx-deployment.yaml

Output
deployment.apps "nginx-deployment" deleted

Você também pode usar um conjunto de comandos imperativos para manipular e gerenciar diretamente os recursos do Kubernetes.

Criando um Deployment

Use create para criar um objeto a partir de um arquivo, URL ou STDIN. Observe que, ao contrário de apply, se um objeto com o mesmo nome já existir, a operação irá falhar. A flag --dry-run lhe permite visualizar o resultado da operação sem realmente executá-la:

kubectl create -f nginx-deployment.yaml --dry-run

Output
deployment.apps/nginx-deployment created (dry-run)

Agora podemos criar o objeto:

kubectl create -f nginx-deployment.yaml

Output
deployment.apps/nginx-deployment created

Modificando um Deployment em Execução

Use scale para escalar o número de réplicas para o Deployment de 2 para 4:

kubectl scale --replicas=4 deployment/nginx-deployment

Output
deployment.extensions/nginx-deployment scaled

Você pode editar qualquer objeto localmente usando o kubectl edit. Isso abrirá o manifesto do objeto no seu editor padrão:

kubectl edit deployment/nginx-deployment

Você deve ver o seguinte arquivo de manifesto em seu editor:

# Please edit the object below. Lines beginning with a '#' will be ignored,
# and an empty file will abort the edit. If an error occurs while saving this file will be
# reopened with the relevant failures.
#
apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Deployment
. . . 
spec:
  progressDeadlineSeconds: 600
  replicas: 4
  revisionHistoryLimit: 10
  selector:
    matchLabels:
. . .

Altere o valor das replicas de 4 para 2, depois salve e feche o arquivo.

Agora execute um get para inspecionar as alterações:

kubectl get deployment/nginx-deployment

Output
NAME               READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
nginx-deployment   2/2     2            2           6m40s

Escalamos o Deployment com êxito de volta para duas réplicas on-the-fly (ou seja, durante a operação). Você pode atualizar a maioria dos campos de um objeto do Kubernetes de maneira semelhante.

Outro comando útil para modificar objetos localmente é o kubectl patch. Usando o patch, você pode atualizar os campos de um objeto on-the-fly, sem precisar abrir o seu editor. O patch também permite atualizações mais complexas com várias estratégias de mesclagem e correção. Para saber mais sobre isso, consulte Update API Objects in Place Using kubectl patch.

O comando a seguir irá corrigir o objeto nginx-deployment para atualizar o campo replicas de 2 para 4; deploy é uma abreviação para o objeto deployment.

kubectl patch deploy nginx-deployment -p '{"spec": {"replicas": 4}}'

Output
deployment.extensions/nginx-deployment patched

Agora podemos inspecionar as alterações:

kubectl get deployment/nginx-deployment

Output
NAME               READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
nginx-deployment   4/4     4            4           18m

Você também pode criar um Deployment imperativamente usando o comando run. O run criará um Deployment usando uma imagem fornecida como parâmetro:

kubectl run nginx-deployment --image=nginx --port=80 --replicas=2

O comando expose permite expor rapidamente um Deployment em execução como um Serviço Kubernetes, permitindo conexões de fora do seu cluster Kubernetes:

kubectl expose deploy nginx-deployment --type=LoadBalancer --port=80 --name=nginx-svc

Output
service/nginx-svc exposed

Aqui, expusemos o Deployment nginx-deployment como um serviço LoadBalancer, abrindo a porta 80 para o tráfego externo e direcionando-a para a porta 80 do container. Nomeamos o serviço como nginx-svc. Usando o tipo de Serviço LoadBalancer, um balanceador de carga em nuvem é automaticamente provisionado e configurado pelo Kubernetes. Para obter o endereço IP externo do Serviço, use get:

kubectl get svc nginx-svc

Output
NAME        TYPE           CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP      PORT(S)        AGE
nginx-svc   LoadBalancer   10.245.26.242   203.0.113.0   80:30153/TCP   22m

Você pode acessar os containers Nginx em execução indo até o EXTERNAL-IP no seu navegador web.

Existem vários comandos que você pode usar para obter mais informações sobre cargas de trabalho em execução no seu cluster.

Inspecionando Recursos no Kubernetes

O kubectl get busca um determinado recurso do Kubernetes e exibe algumas informações básicas associadas a ele:

kubectl get deployment -o wide

Output
NAME               READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE   CONTAINERS   IMAGES   SELECTOR
nginx-deployment   4/4     4            4           29m   nginx        nginx    app=nginx

Como não fornecemos um nome de Deployment ou um Namespace, o kubectl busca todos os Deployments no Namespace atual. A flag -o fornece informações adicionais como CONTAINERS e IMAGES.

Além do get, você pode usar o describe para buscar uma descrição detalhada do recurso e dos recursos associados:

kubectl describe deploy nginx-deployment

Output
Name:                   nginx-deployment
Namespace:              default
CreationTimestamp:      Wed, 11 Sep 2019 12:53:42 -0400
Labels:                 run=nginx-deployment
Annotations:            deployment.kubernetes.io/revision: 1
Selector:               run=nginx-deployment
. . . 

O conjunto de informações apresentadas variará dependendo do tipo de recurso. Você também pode usar este comando sem especificar um nome de recurso; nesse caso, as informações serão fornecidas para todos os recursos desse tipo no Namespace atual.

O explain permite que você puxe rapidamente campos configuráveis para um determinado tipo de recurso:

kubectl explain deployment.spec

Ao acrescentar campos adicionais, você pode mergulhar mais fundo na hierarquia de campos:

kubectl explain deployment.spec.template.spec

Obtendo Acesso ao Shell de um Container

Para obter acesso ao shell de um container em execução, use exec. Primeiro, encontre o Pod que contém o container em execução ao qual você deseja acessar:

kubectl get pod

Output
nginx-deployment-8859878f8-7gfw9   1/1     Running   0          109m
nginx-deployment-8859878f8-z7f9q   1/1     Running   0          109m

Vamos fazer um exec para o primeiro Pod. Como este Pod possui apenas um container, não precisamos usar a flag -c para especificar em qual container gostaríamos de fazer o exec.

kubectl exec -i -t nginx-deployment-8859878f8-7gfw9 -- /bin/bash

Output
root@nginx-deployment-8859878f8-7gfw9:/#

Agora você tem acesso ao shell do container Nginx. A flag -i passa o STDIN para o container e -t fornece um TTY interativo. O traço duplo -- atua como um separador para o comando kubectl e o comando que você deseja executar dentro do container. Neste caso, estamos executando o /bin/bash.

Para executar comandos dentro do container sem abrir um shell completo, omita as flags -i e -t e substitua o comando que você deseja executar em vez de /bin/bash:

kubectl exec nginx-deployment-8859878f8-7gfw9 ls

Output
bin
boot
dev
etc
home
lib
lib64
media
. . .

Buscando Logs

Outro comando útil é o logs, que imprime logs de Pods e containers, incluindo containers finalizados.

Para transmitir logs para a saída do seu terminal, você pode usar a flag -f:

kubectl logs -f nginx-deployment-8859878f8-7gfw9

Output
10.244.2.1 - - [12/Sep/2019:17:21:33 +0000] "GET / HTTP/1.1" 200 612 "-" "203.0.113.0" "-"
2019/09/16 17:21:34 [error] 6#6: *1 open() "/usr/share/nginx/html/favicon.ico" failed (2: No such file or directory), client: 10.244.2.1, server: localhost, request: "GET /favicon.ico HTTP/1.1", host: "203.0.113.0", referrer: "http://203.0.113.0"
. . .

Este comando continuará sendo executado no seu terminal até ser interrompido com um CTRL+C. Você pode omitir a flag -f se quiser imprimir a saída do log e sair imediatamente.

Você também pode usar a flag -p para buscar logs de um container terminado. Quando esta opção é usada dentro de um Pod que tinha uma instância anterior do container em execução, logs imprimirá a saída do container finalizado:

kubectl logs -p nginx-deployment-8859878f8-7gfw9

A flag -c lhe permite especificar o container do qual você deseja buscar logs, se o Pod tiver vários containers. Você pode usar a flag --all-containers=true para buscar logs de todos os containers no Pod.

Redirecionamento de Porta e Proxying

Para obter acesso de rede a um Pod, você pode usar o port-forward:

sudo kubectl port-forward pod/nginx-deployment-8859878f8-7gfw9 80:80

Output
Forwarding from 127.0.0.1:80 -> 80
Forwarding from [::1]:80 -> 80

Neste caso, usamos sudo porque a porta 80 local é uma porta protegida. Para a maioria das outras portas, você pode omitir o sudo e executar o comando kubectl como seu usuário do sistema.

Aqui redirecionamos a porta 80 local (que antecede os dois pontos) para a porta 80 do container do Pod (após os dois pontos).

Você também pode usar deploy/nginx-deployment como tipo e nome do recurso para o qual redirecionar. Se você fizer isso, a porta local será redirecionada para o Pod selecionado pelo Deployment.

O comando proxy pode ser usado para acessar o servidor de API do Kubernetes localmente:

kubectl proxy --port=8080

Output
Starting to serve on 127.0.0.1:8080

Em outro shell, use curl para explorar a API:

curl http://localhost:8080/api/

Output
{
  "kind": "APIVersions",
  "versions": [
    "v1"
  ],
  "serverAddressByClientCIDRs": [
    {
      "clientCIDR": "0.0.0.0/0",
      "serverAddress": "203.0.113.0:443"
    }
  ]

Feche o proxy pressionando CTRL-C.

Este guia aborda alguns dos comandos mais comuns do kubectl que você pode usar ao gerenciar um cluster Kubernetes e as cargas de trabalho deployadas nele.

Você pode aprender mais sobre o kubectl consultando a documentação de referência oficial do Kubernetes.

Existem muitos outros comandos e variações que você pode achar úteis como parte do seu trabalho com o kubectl. Para saber mais sobre todas as suas opções disponíveis, você pode executar:

kubectl --help