Holdings: Kubernetes in Action

Kubernetes in Action: Anwendungen in Kubernetes-Clustern bereitstellen und verwalten

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Bibliographic Details
Main Author:	Lukša, Marko (Author)
Format:	Book
Language:	German English
Published:	München Hanser [2018]
Subjects:	Kubernetes Container DevOps Docker Microservices Orchestrierung Virtualisierung
Online Access:	http://www.hanser-fachbuch.de/9783446455108 Inhaltsverzeichnis
Item Description:	Auf dem Umschlag: Extra: E-Book inside. - Im Internet: Github-Repository zum Buch
Physical Description:	XXVIII, 642 Seiten Illustrationen, Diagramme
ISBN:	9783446455108 3446455108

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adam_text	INHALT VORWORT.............................................................................................................. XXI DER AUTOR............................................................................................................ XXII DANKSAGUNG ZUR ENGLISCHSPRACHIGEN AUSGABE ................................................. XXIII UEBER DIESES BUCH ............................................................................................. XXV ZIELGRUPPE........................................................................................................... XXV DER AUFBAU DIESES BUCHES.................................................................................. XXVI DER CODE ............................................................................................................ XXVII DAS FORUM ZUM BUCH......................................................................................... XXVIII SONSTIGE ONLINEQUELLEN...................................................................................... XXVIII TEIL I: UEBERBLICK................................................................................................. 1 1 EINFUEHRUNG IN KUBERNETES ....................................................................... 3 1.1 DER BEDARF FUER EIN SYSTEM WIE KUBERNETES .............................................. 4 1.1.1 VON MONOLITHISCHEN ANWENDUNGEN ZU MICROSERVICES ............... 4 1.1.2 EINE KONSISTENTE UMGEBUNG FUER ANWENDUNGEN BEREITSTELLEN . . . 8 1.1.3 UEBERGANG ZU CONTINUOUS DELIVERY: DEVOPS UND NOOPS............... 8 1.2 CONTAINERTECHNOLOGIEN.............................................................................. 10 1.2.1 WAS SIND CONTAINER? .................................................................... 10 1.2.2 DIE CONTAINERPLATTFORM DOCKER ................................................... 14 1.2.3 DIE DOCKER-ALTERNATIVE R K T ........................................................... 18 1.3 KUBERNETES................................................................................................. 19 1.3.1 DIE URSPRUENGE.............................................................................. 19 1.3.2 KUBERNETES IM UEBERBLICK............................................................. 19 1.3.3 DIE ARCHITEKTUR EINES KUBERNETES-CLUSTERS ................................ 21 1.3.4 ANWENDUNGEN AUF KUBERNETES AUSFUEHREN .................................. 22 1.3.5 VORTEILE DER VERWENDUNG VON KUBERNETES .................................. 24 1.4 ZUSAMMENFASSUNG.................................................................................... 27 2 ERSTE SCHRITTE MIT DOCKER UND KUBERNETES .............................................. 29 2.1 CONTAINERIMAGES MIT DOCKER ERSTELLEN, AUSFUEHREN UND TE ILE N ..................... 29 2.1.1 DOCKER INSTALLIEREN UND EINEN HELLO-WORLD-CONTAINER AUSFUEHREN .. 30 2.1.2 EINE TRIVIALE NODE.JS-ANWENDUNG ERSTELLEN .................................... 32 2.1.3 EINE DOCKER-DATEI FUER DAS IMAGE ERSTELLEN ...................................... 33 2.1.4 DAS CONTAINERIMAGE ERSTELLEN ......................................................... 33 2.1.5 DAS CONTAINERIMAGE AUSFUEHREN ....................................................... 36 2.1.6 DAS INNENLEBEN EINES LAUFENDEN CONTAINERS UNTERSUCHEN ............. 37 2.1.7 CONTAINER ANHALTEN UND ENTFERNEN.................................................. 39 2.1.8 DAS IMAGE ZU EINER REGISTRY HOCHLADEN .......................................... 39 2.2 KUBERNETES-CLUSTER EINRICHTEN....................................................................... 41 2.2.1 EINEN LOKALEN KUBERNETES-CLUSTER MIT EINEM KNOTEN MITHILFE VON MINIKUBE AUSFUEHREN.................................................................. 41 2.2.2 GEHOSTETE GKE-CLUSTER..................................................................... 43 2.2.3 EINEN ALIAS UND DIE BEFEHLSZEILENVERVOLLSTAENDIGUNG FUER KUBECTL EINRICHTEN ........................................................................................ 46 2.3 EINE ERSTE ANWENDUNG IN KUBERNETES AUSFUEHREN ........................................ 47 2.3.1 DIE NODE.JS-ANWENDUNG BEREITSTELLEN.............................................. 48 2.3.2 AUF DIE WEBANWENDUNG ZUGREIFEN .................................................. 51 2.3.3 DIE LOGISCHEN BESTANDTEILE DES SYSTEMS .......................................... 52 2.3.4 ANWENDUNGEN HORIZONTAL SKALIEREN................................................ 54 2.3.5 AUF WELCHEN KNOTEN LAEUFT DIE ANWENDUNG? .................................... 57 2.3.6 DAS KUBERNETES-DASHBOARD............................................................. 58 2.4 ZUSAMMENFASSUNG........................................................................................ 59 TEIL 11: GRUNDLAGEN................................................................................................... 61 3 PODS: CONTAINER IN KUBERNETES AUSFUEHREN................................................. 63 3.1 EINFUEHRUNG IN PODS........................................................................................ 63 3.1.1 WOZU BENOETIGEN WIR PODS?............................................................... 64 3.1.2 GRUNDLAGEN VON P O D S....................................................................... 65 3.1.3 CONTAINER AUF PODS VERTEILEN........................................................... 66 3.2 PODS AUS YAML- UND ISON-DESKRIPTOREN ERSTELLEN ...................................... 69 3.2.1 DEN YAML-DESKRIPTOR EINES BESTEHENDEN PODS UNTERSUCHEN ........ 69 3.2.2 EINEN EINFACHEN YAML-DESKRIPTOR FUER EINEN POD SCHREIBEN ......... 71 3.2.3 EINEN POD MIT KUBECTL CREATE ERSTELLEN............................................ 73 3.2.4 ANWENDUNGSPROTOKOLLE ANZEIGEN ................................................... 74 3.2.5 ANFORDERUNGEN AN DEN POD SENDEN ................................................ 75 3.3 PODS MITHILFE VON LABELS ORDNEN.................................................................... 76 3.3.1 EINFUEHRUNG IN L ABELS....................................................................... 77 3.3.2 LABELS BEIM ERSTELLEN EINES PODS ANGEBEN .................................... 78 3.3.3 LABELS VORHANDENER PODS AE N D E RN ................................................... 79 3.4 EINE AUSWAHL DER PODS MITHILFE VON LABELSELEKTOREN AUFLISTEN ................... 80 3.4.1 PODS ANHAND EINES LABELSELEKTORS AUFLISTEN ................................... 80 3.4.2 LABELSELEKTOREN MIT MEHREREN BEDINGUNGEN ................................. 82 3.5 DIE PODZUWEISUNG MITHILFE VON LABELS UND SELEKTOREN EINSCHRAENKEN ......... 82 3.5.1 LABELS ZUR KLASSIFIZIERUNG VON ARBEITSKNOTEN ................................ 83 3.5.2 PODS BESTIMMTEN KNOTEN ZUWEISEN ................................................ 84 3.5.3 ZUWEISUNG ZU EINEM EINZELNEN KNOTEN.......................................... 84 3.6 PODS MIT ANMERKUNGEN VERSEHEN................................................................. 85 3.6.1 DIE ANMERKUNGEN ZU EINEM OBJEKT EINSEHEN ................................ 85 3.6.2 ANMERKUNGEN HINZUFUEGEN UND AE N D E RN .......................................... 86 3.7 RESSOURCEN MITHILFE VON NAMESPACES GRUPPIEREN ...................................... 86 3.7.1 DER BEDARF FUER NAMESPACES............................................................. 87 3.7.2 ANDERE NAMESPACES UND DIE ZUGEHOERIGEN PODS FIN D E N ................. 87 3.7.3 NAMESPACES ERSTELLEN ...................................................................... 88 3.7.4 OBJEKTE IN ANDEREN NAMESPACES VERWALTEN .................................... 89 3.7.5 DIE TRENNUNG DER NAMESPACES ....................................................... 90 3.8 PODS STOPPEN UND ENTFERNEN ........................................................................ 90 3.8.1 PODS UNTER ANGABE DES NAMENS LOESCHEN ........................................ 90 3.8.2 PODS MITHILFE VON LABELSELEKTOREN LOESCHEN .................................... 91 3.8.3 PODS DURCH ENTFERNEN EINES GANZEN NAMESPACES LOESCHEN ............. 91 3.8.4 ALLE PODS IN EINEM NAMESPACE LOESCHEN UND DEN NAMESPACE E RH ALTEN ........................................................................................... 92 3.8.5 (FAST) ALLE RESSOURCEN IN EINEM NAMESPACE LOESCHEN ..................... 92 3.9 ZUSAMMENFASSUNG ....................................................................................... 93 4 REPLIKATIONSCONTROLLER & CO.: VERWALTETE PODS BEREITSTELLEN .................. 95 4.1 PODS FUNKTIONSFAEHIG HALTEN .......................................................................... 96 4.1.1 AKTIVITAETSSONDEN.............................................................................. 96 4.1.2 HTTP-AKTIVITAETSSONDEN ERSTELLEN ................................................... 97 4.1.3 EINE AKTIVITAETSSONDE IN A KTION ....................................................... 98 4.1.4 WEITERE EIGENSCHAFTEN DER AKTIVITAETSSONDE FESTLEGEN ..................... 99 4.1.5 WIRKUNGSVOLLE AKTIVITAETSSONDEN ERSTELLEN .............................. 100 4.2 REPLIKATIONSCONTROLLER .................................................................................. 102 4.2.1 DIE FUNKTIONSWEISE VON REPLIKATIONSCONTROLLERN........................... 103 4.2.2 EINEN REPLIKATIONSCONTROLLER ERSTELLEN............................................ 105 4.2.3 DER REPLIKATIONSCONTROLLER IN A KTION.............................................. 106 4.2.4 PODS IN DEN GUELTIGKEITSBEREICH EINES REPLIKATIONSCONTROLLERS BRINGEN UND DARAUS ENTFERNEN ....................................................... 111 4.2.5 DAS POD-TEMPLATE AENDERN ............................................................... 114 4.2.6 PODS HORIZONTAL SKALIEREN ............................................................... 115 4.2.7 EINEN REPLIKATIONSCONTROLLER LOESCHEN.............................................. 117 4.3 REPLIKATIONSSAETZE ANSTELLE VON REPLIKATIONSCONTROLLERN VERWENDEN ............ 118 4.3.1 REPLIKATIONSSAETZE UND REPLIKATIONSCONTROLLER IM VERGLEICH .......... 118 4.3.2 EINEN REPLIKATIONSSATZ DEFINIEREN ................................................. 119 4.3.3 EINEN REPLIKATIONSSATZ ERSTELLEN UND UNTERSUCHEN......................... 120 4.3.4 DIE AUSDRUCKSSTAERKEREN LABELSELEKTOREN DES REPLIKATIONSSATZES .. 121 4.3.5 ZUSAMMENFASSUNG: REPLIKATIONSSAETZE............................................ 122 4.4 DAEMONSETS ZUR AUSFUEHRUNG EINER INSTANZ EINES PODS AUF JEDEM KNOTEN .. 122 4.4.1 EINEN POD AUF ALLEN KNOTEN AUSFUEHREN............................................ 122 4.4.2 EINEN POD NUR AUF EINIGEN KNOTEN AUSFUEHREN ................................ 123 4.5 PODS FUER ENDLICHE AUFGABEN .......................................................................... 126 4.5.1 JOBS................................................................................................... 127 4.5.2 EINEN JOB DEFINIEREN ........................................................................ 128 4.5.3 EIN JOB IN AKTION.............................................................................. 128 4.5.4 MEHRERE PODINSTANZEN IN EINEM JOB AUSFUEHREN ............................. 129 4.5.5 DIE ZEIT ZUM ABSCHLIESSEN EINES JOB-PODS BEGRENZEN ..................... 130 4.6 JOBS REGELMAESSIG ODER ZU EINEM SPAETEREN ZEITPUNKT AUSFUEHREN ................... 131 4.6.1 EINEN CRON-JOB ERSTELLEN ................................................................. 131 4.6.2 DIE AUSFUEHRUNG GEPLANTER JO B S ....................................................... 132 4.7 ZUSAMMENFASSUNG........................................................................................ 133 5 DIENSTE: PODS FINDEN UND MIT IHNEN KOMMUNIZIEREN .......................... 135 5.1 DIENSTE........................................................................................................... 136 5.1.1 DIENSTE ERSTELLEN.............................................................................. 137 5.1.2 DIENSTE FINDEN.................................................................................. 143 5.2 VERBINDUNGEN ZU DIENSTEN AUSSERHALB DES CLUSTERS .................................... 147 5.2.1 DIENSTENDPUNKTE.............................................................................. 147 5.2.2 MANUELL EINGERICHTETE DIENSTENDPUNKTE ........................................ 148 5.2.3 EINEN ALIAS FUER EINEN EXTERNEN DIENST ERSTELLEN............................. 150 5.3 DIENSTE FUER EXTERNE CLIENTS VERFUEGBAR M ACH EN ............................................ 151 5.3.1 EINEN NODEPORT-DIENST VERWENDEN.................................................. 151 5.3.2 EINEN DIENST UEBER EINEN EXTERNEN LOAD BALANCER VERFUEGBAR MACHEN ........................................................................................... 155 5.3.3 BESONDERE EIGENSCHAFTEN VON EXTERNEN VERBINDUNGEN ................. 157 5.4 DIENSTE UEBER EINE INGRESS-RESSOURCE EXTERN VERFUEGBAR MACHEN .................. 159 5.4.1 EINE INGRESS-RESSOURCE ERSTELLEN ................................................... 161 5.4.2 UEBER DEN INGRESS AUF DEN DIENST ZUGREIFEN .................................... 162 5.4.3 MEHRERE DIENSTE UEBER DENSELBEN DOMAENENNAMEN VERFUEGBAR MACHEN ........................................................................................... 163 5.4.4 EINEN INGRESS FUER TLS-DATENVERKEHR EINRICHTEN............................. 164 5.5 DIE BEREITSCHAFT EINES PODS ZUR ANNAHME VON VERBINDUNGEN SIGNALISIEREN 166 5.5.1 BEREITSCHAFTSSONDEN ........................................................................ 167 5.5.2 EINEM POD EINE BEREITSCHAFTSSONDE HINZUFUEGEN............................. 168 5.5.3 BEREITSCHAFTSSONDEN IN DER PRAXIS .................................................. 170 5.6 HEADLESS-DIENSTE ZUR ERMITTLUNG EINZELNER PODS ........................................ 172 5.6.1 EINEN HEADLESS-DIENST ERSTELLEN ..................................................... 172 5.6.2 PODS UEBER DNS FINDEN ..................................................................... 173 5.6.3 ALLE PODS FINDEN - AUCH DIEJENIGEN, DIE NICHT BEREIT SIND ............. 174 5.7 FEHLERBEHEBUNG BEI DIENSTEN ...................................................................... 175 5.8 ZUSAMMENFASSUNG........................................................................................ 176 6 VOLUMES: FESTPLATTENSPEICHER ZU CONTAINERN HINZUFUEGEN ....................... 177 6.1 VOLUMES......................................................................................................... 178 6.1.1 EIN BEISPIEL................................................................................ 178 6.1.2 ARTEN VON VOLUMES..................................................................... 180 6.2 GEMEINSAME DATENNUTZUNG DURCH DIE CONTAINER ........................................ 181 6.2.1 EMPTYDIR-VOLUMES .......................................................................... 181 6.2.2 EIN GIT-REPOSITORY ALS AUSGANGSPUNKT FUER EIN VOLUME VERWENDEN 184 6.3 ZUGRIFF AUF DATEIEN IM DATEISYSTEM DES ARBEITSKNOTENS ............................. 187 6.3.1 HOSTPATH-VOLUMES ...................................................................... 188 6.3.2 SYSTEMPODS MIT HOSTPATH-VOLUMES ............................................ 188 6.4 DAUERHAFTE SPEICHERUNG................................................................................ 190 6.4.1 EINE GCE PERSISTENT DISK IN EINEM POD-VOLUME ....................... 190 6.4.2 ANDERE ARTEN VON VOLUMES MIT ZUGRUNDE LIEGENDEM PERSISTENTEN SPEICHER........................................................................................... 193 6.5 PODS VON DER ZUGRUNDE LIEGENDEN SPEICHERTECHNOLOGIE ENTKOPPELN ........... 195 6.5.1 PERSISTENTE VOLUMES UND CLAIMS................................................ 195 6.5.2 EIN PERSISTENTES VOLUME ERSTELLEN.............................................. 196 6.5.3 MIT EINEM CLAIM EIN PERSISTENTES VOLUME BEANSPRUCHEN ........ 198 6.5.4 EINEN CLAIM IN EINEM POD VERW ENDEN ...................................... 200 6.5.5 VORTEILE DER VERWENDUNG VON PERSISTENTEN VOLUMES UND CLAIMS .. 201 6.5.6 PERSISTENTE VOLUMES WIEDERVERWENDEN..................................... 202 6.6 PERSISTENTE VOLUMES DYNAMISCH BEREITSTELLEN.............................................. 204 6.6.1 DIE VERFUEGBAREN SPEICHERTYPEN MIT SPEICHERKLASSEN DEFINIEREN .. 204 6.6.2 DIE SPEICHERKLASSE IN EINEM CLAIM ANGEBEN ............................. 205 6.6.3 DYNAMISCHE BEREITSTELLUNG OHNE ANGABE EINER SPEICHERKLASSE . . . 207 6.7 ZUSAMMENFASSUNG....................................................................................... 210 7 KONFIGURATIONSZUORDNUNGEN UND SECRETS: ANWENDUNGEN KONFIGURIEREN ............................................................................................... 213 7.1 KONFIGURATION VON ANWENDUNGEN IM ALLGEMEINEN....................................... 213 7.2 BEFEHLSZEILENARGUMENTE AN CONTAINER UEBERGEBEN ...................................... 215 7.2.1 DEN BEFEHL UND DIE ARGUMENTE IN DOCKER DEFINIEREN ................ 215 7.2.2 DEN BEFEHL UND DIE ARGUMENTE IN KUBERNETES UEBERSCHREIBEN ___ 217 7.3 UMGEBUNGSVARIABLEN FUER EINEN CONTAINER EINRICHTEN ................................ 219 7.3.1 EINE UMGEBUNGSVARIABLE IN EINER CONTAINERDEFINITION FESTLEGEN .. 220 7.3.2 IM WERT EINER VARIABLEN AUF ANDERE UMGEBUNGSVARIABLEN VERWEISEN ....................................................................................... 220 7.3.3 DIE NACHTEILE HARTKODIERTER UMGEBUNGSVARIABLEN .................... 221 7.4 DIE KONFIGURATION MIT EINER KONFIGURATIONSZUORDNUNG ENTKOPPELN ........... 221 7.4.1 EINFUEHRUNG IN KONFIGURATIONSZUORDNUNGEN .................................. 221 7.4.2 EINE KONFIGURATIONSZUORDNUNG ERSTELLEN........................................ 223 7.4.3 EINEN KONFIGURATIONSEINTRAG ALS UMGEBUNGSVARIABLE AN EINEN CONTAINER UEBERGEBEN ....................................................................... 226 7.4.4 ALLE EINTRAEGE EINER KONFIGURATIONSZUORDNUNG AUF EINMAL ALS UMGEBUNGSVARIABLEN UEBERGEBEN .................................................... 227 7.4.5 EINEN KONFIGURATIONSEINTRAG ALS BEFEHLSZEILENARGUMENT UEBERGEBEN ........................................................................................ 228 7.4.6 KONFIGURATIONSDATEIEN MITHILFE EINES CONFIGMAP-VOLUMES VERFUEGBAR M ACHEN ............................................................................ 229 7.4.7 DIE KONFIGURATION EINER ANWENDUNG OHNE NEUSTART AE N D E RN .......... 235 7.5 SENSIBLE DATEN MITHILFE VON GEHEIMNISSEN AN CONTAINER UEBERGEBEN.......... 237 7.5.1 EINFUEHRUNG IN GEHEIMNISSE............................................................. 238 7.5.2 DAS GEHEIMNIS DEFAULT-TOKEN ........................................................... 238 7.5.3 EIN GEHEIMNIS ERSTELLEN................................................................... 240 7.5.4 UNTERSCHIEDE ZWISCHEN KONFIGURATIONSZUORDNUNGEN UND GEHEIMNISSEN.................................................................................. 241 7.5.5 DAS GEHEIMNIS IN EINEM POD VERWENDEN ........................................ 243 7.5.6 GEHEIMNISSE ZUM ABRUFEN VON IM AGES .......................................... 247 7.6 ZUSAMMENFASSUNG........................................................................................ 248 8 VON ANWENDUNGEN AUS AUF PODMETADATEN UND ANDERE RESSOURCEN ZUGREIFEN....................................................................................................... 249 8.1 METADATEN UEBER DIE DOWNWARD-API UEBERGEBEN............................................ 249 8.1.1 DIE VERWENDBAREN M ETADATEN ......................................................... 250 8.1.2 METADATEN UEBER UMGEBUNGSVARIABLEN VERFUEGBAR M ACHEN .............. 251 8.1.3 METADATEN UEBER DATEIEN IN EINEM DOWNWARDAPI-VOLUME UEBERGEBEN ........................................................................................ 254 8.2 KOMMUNIKATION MIT DEM KUBERNETES-API-SERVER ........................................ 257 8.2.1 DIE REST-API VON KUBERNETES ......................................................... 258 8.2.2 VON EINEM POD AUS MIT DEM API-SERVER KOMMUNIZIEREN ............. 262 8.2.3 BOTSCHAFTERCONTAINER ZUR VEREINFACHUNG DER KOMMUNIKATION MIT DEM API-SERVER ........................................................................ 268 8.2.4 CLIENTBIBLIOTHEKEN ZUR KOMMUNIKATION MIT DEM API-SERVER ........ 270 8.3 ZUSAMMENFASSUNG........................................................................................ 273 9 DEPLOYMENTS: ANWENDUNGEN DEKLARATIV AKTUALISIEREN ........................... 275 9.1 ANWENDUNGEN IN PODS AKTUALISIEREN ........................................................... 276 9.1.1 ALTE PODS LOESCHEN UND ANSCHLIESSEND DURCH NEUE ERSETZEN ........... 277 9.1.2 NEUE PODS STARTEN UND DANACH DIE ALTEN LOESCHEN ........................... 277 9.2 AUTOMATISCHE SCHRITTWEISE AKTUALISIERUNG MIT EINEM REPLIKATIONSCONTROLLER .................................................................................. 279 9.2.1 DIE URSPRUENGLICHE VERSION DER ANWENDUNG AUSFUEHREN ................. 279 9.2.2 DIE SCHRITTWEISE AKTUALISIERUNG MIT KUBECTL DURCHFUEHREN ........... 281 9.2.3 WARUM IST KUBECTL ROLLING-UPDATE VERALTET? .................................... 285 9.3 DEPLOYMENTS ZUR DEKLARATIVEN VERWALTUNG VON ANWENDUNGEN ................... 287 9.3.1 EIN DEPLOYMENT ERSTELLEN................................................................. 287 9.3.2 EIN DEPLOYMENT AKTUALISIEREN......................................................... 290 9.3.3 EINE BEREITSTELLUNG ZURUECKNEHMEN .................................................. 294 9.3.4 DIE ROLLOUTRATE FESTLEGEN ................................................................. 297 9.3.5 DEN ROLLOUTVORGANG ANHALTEN ......................................................... 299 9.3.6 DAS ROLLOUT FEHLERHAFTER VERSIONEN VERHINDERN .............................. 301 9.4 ZUSAMMENFASSUNG........................................................................................ 306 10 STATEFULSETS: REPLIZIERTE STATUSBEHAFTETE ANWENDUNGEN BEREITSTELLEN . 307 10.1 STATUSBEHAFTETE PODS REPLIZIEREN................................................................... 307 10.1.1 MEHRERE REPLIKATE MIT JEWEILS EIGENEM SPEICHER AUSFUEHREN.......... 308 10.1.2 EINE UNVERAENDERLICHE IDENTITAET FUER JEDEN POD BEREITSTELLEN ........... 309 10.2 STATUSSAETZE..................................................................................................... 311 10.2.1 STATUSSAETZE UND REPLIKATIONSSAETZE IM VERGLEICH............................. 311 10.2.2 UNVERAENDERLICHE NETZWERKIDENTITAET................................................ 312 10.2.3 EIGENEN BESTAENDIGEN SPEICHER FUER JEDE PODINSTANZ ZUWEISEN ........ 314 10.2.4 GARANTIEN VON STATUSSAETZEN............................................................. 316 10.3 STATUSSAETZE N U TZ E N ....................................................................................... 317 10.3.1 DIE ANWENDUNG UND DAS CONTAINERIMAGE ERSTELLEN ....................... 317 10.3.2 DIE ANWENDUNG MITHILFE EINES STATUSSATZES BEREITSTELLEN ............. 318 10.3.3 DIE PODS UNTERSUCHEN ...................................................................... 323 10.4 PEERS IM STATUSSATZ FINDEN.............................................................................. 327 10.4.1 DIE PEER-ERMITTLUNG UEBER DNS EINRICHTEN ...................................... 329 10.4.2 EINEN STATUSSATZ AKTUALISIEREN ....................................................... 330 10.4.3 DEN CLUSTERDATENSPEICHER AUSPROBIEREN .......................................... 331 10.5 UMGANG MIT KNOTENAUSFAELLEN ...................................................................... 332 10.5.1 DIE TRENNUNG EINES KNOTENS VOM NETZWERK SIMULIEREN ............... 332 10.5.2 DEN POD MANUELL LOESCHEN................................................................. 334 10.6 ZUSAMMENFASSUNG.......................................................................................... 336 TEIL III: FORTGESCHRITTENE THEMEN.......................................................................... 337 11 INTERNE MECHANISMEN VON KUBERNETES ..................................................... 339 11.1 DIE ARCHITEKTUR............................................................................................ 339 11.1.1 DIE VERTEILTE NATUR DER KUBERNETES-KOMPONENTEN ......................... 340 11.1.2 VERWENDUNG VON ETCD ...................................................................... 343 11.1.3 AUFGABEN DES API-SERVERS............................................................... 346 11.1.4 BENACHRICHTIGUNGEN DES API-SERVERS UEBER RESSOURCENAENDERUNGEN 348 11.1.5 DER SCHEDULER.................................................................................. 350 11.1.6 DIE CONTROLLER IM CONTROLLER-MANAGER............................................ 352 11.1.7 DIE ROLLE DES KUBELETS .................................................................... 357 11.1.8 DIE ROLLE DES KUBERNETES-DIENSTPROXYS.......................................... 358 11.1.9 KUBERNETES-ADD-ONS........................................................................ 359 11.1.10 ZUSAMMENFASSUNG.......................................................................... 361 11.2 KOOPERATION DER CONTROLLER .......................................................................... 361 11.2.1 DIE BETROFFENEN KOMPONENTEN ......................................................... 361 11.2.2 DIE ABFOLGE DER EREIGNISSE............................................................... 362 11.2.3 CLUSTEREREIGNISSE BEOBACHTEN ......................................................... 364 11.3 LAUFENDE P O D S............................................................................................... 365 11.4 DAS PODNETZWERK............................................................................................ 366 11.4.1 ANFORDERUNGEN AN DAS NETZWERK .................................................... 366 11.4.2 FUNKTIONSWEISE DES NETZWERKS ....................................................... 368 11.4.3 C N I................................................................................................... 370 11.5 IMPLEMENTIERUNG VON DIENSTEN..................................................................... 370 11.5.1 DER KUBE-PROXY................................................................................ 370 11.5.2 IPTABLES-REGELN................................................................................ 371 11.6 CLUSTER MIT HOHER VERFUEGBARKEIT................................................................... 373 11.6.1 ANWENDUNGEN HOCHVERFUEGBAR M ACHEN............................................ 373 11.6.2 DIE KOMPONENTEN DER KUBERNETES-STEUEREBENE HOCHVERFUEGBAR MACHEN ............................................................................................ 374 11.7 ZUSAMMENFASSUNG........................................................................................ 377 12 SICHERHEIT DES KUBERNETES-API-SERVERS .................................................... 379 12.1 AUTHENTIFIZIERUNG.......................................................................................... 379 12.1.1 BENUTZER UND GRUPPEN..................................................................... 380 12.1.2 DIENSTKONTEN.................................................................................... 381 12.1.3 DIENSTKONTEN ERSTELLEN..................................................................... 382 12.1.4 EIN DIENSTKONTO MIT EINEM POD VERKNUEPFEN .................................. 384 12.2 ROLLENGESTUETZTE ZUGRIFFSSTEUERUNG............................................................... 386 12.2.1 DAS RBAC-AUTORISIERUNGS-PLUG-IN.................................................... 386 12.2.2 RBAC-RESSOURCEN............................................................................ 388 12.2.3 ROLLEN UND ROLLENBINDUNGEN........................................................... 391 12.2.4 CLUSTERROLLEN UND CLUSTERROLLENBINDUNGEN .................................... 395 12.2.5 STANDARDCLUSTERROLLEN UND -CLUSTERROLLENBINDUNGEN ....................... 404 12.2.6 BERECHTIGUNGEN BEDACHTSAM GEW AEHREN .......................................... 406 12.3 ZUSAMMENFASSUNG........................................................................................ 407 13 SICHERHEIT DER CLUSTERKNOTEN UND DES NETZWERKS .................................. 409 13.1 DIE NAMESPACES DES HOSTKNOTENS IN EINEM POD VERW ENDEN ....................... 409 13.1.1 DEN NETZWERKNAMESPACE DES KNOTENS IN EINEM POD VERWENDEN .. 410 13.1.2 BINDUNG AN EINEN HOSTPORT OHNE VERWENDUNG DES HOST-NETZWERKNAMESPACE ............................................................... 411 13.1.3 DEN PID- UND DEN IPC-NAMESPACE DES KNOTENS VERWENDEN .......... 413 13.2 DEN SICHERHEITSKONTEXT EINES CONTAINERS EINRICHTEN .................................. 414 13.2.1 EINEN CONTAINER UNTER EINER BESTIMMTEN BENUTZER-ID AUSFUEHREN .. 415 13.2.2 DIE AUSFUEHRUNG EINES CONTAINERS ALS ROOT VERHINDERN ................... 416 13.2.3 PODS IM PRIVILEGIERTEN MODUS AUSFUEHREN ........................................ 417 13.2.4 EINEM CONTAINER EINZELNE KERNELFAEHIGKEITEN HINZUFUEGEN ............. 418 13.2.5 FAEHIGKEITEN VON EINEM CONTAINER ENTFERNEN ............................ 420 13.2.6 PROZESSE AM SCHREIBEN IM DATEISYSTEM DES CONTAINERS HINDERN .. 421 13.2.7 GEMEINSAME NUTZUNG VON VOLUMES DURCH CONTAINER MIT VERSCHIEDENEN BENUTZER-IDS ........................................................... 422 13.3 DIE BEARBEITUNG DER SICHERHEITSMERKMALE IN EINEM POD EINSCHRAENKEN .... 424 13.3.1 PODSICHERHEITSRICHTLINIEN................................................................. 424 13.3.2 DIE RICHTLINIEN RUNASUSER, FSGROUP UND SUPPLEMENTALGROUPS _ 427 13.3.3 ZULAESSIGE, UNZULAESSIGE UND STANDARDFAEHIGKEITEN FESTLEGEN ........... 429 13.3.4 DIE VERWENDBAREN ARTEN VON VOLUMES EINSCHRAENKEN .............. 430 13.3.5 BENUTZERN UND GRUPPEN UNTERSCHIEDLICHE PODSICHERHEITSRICHTLINIEN ZUW EISEN................................................ 431 13.4 DAS PODNETZWERK ISOLIEREN............................................................................ 434 13.4.1 DIE NETZWERKISOLIERUNG IN EINEM NAMESPACE AKTIVIEREN ............. 435 13.4.2 EINZELNEN PODS IM NAMESPACE DIE VERBINDUNG ZU EINEM SERVERPOD ERLAUBEN ........................................................................ 435 13.4.3 DAS NETZWERK ZWISCHEN KUBERNETES-NAMESPACES ISOLIEREN .......... 436 13.4.4 VERWENDUNG DER CIDR-SCHREIBWEISE ZUR ISOLIERUNG ................. 438 13.4.5 DEN AUSGEHENDEN DATENVERKEHR VON PODS EINSCHRAENKEN ............... 438 13.5 ZUSAMMENFASSUNG ....................................................................................... 439 14 DIE COMPUTERRESSOURCEN EINES PODS VERWALTEN ...................................... 441 14.1 RESSOURCEN FUER DIE CONTAINER EINES PODS ANFORDERN .................................... 441 14.1.1 PODS MIT RESSOURCENANFORDERUNGEN ERSTELLEN........................... 442 14.1.2 EINFLUSS DER RESSOURCENANFORDERUNGEN AUF DIE ZUTEILUNG ZU KNOTEN ....................................................................................... 443 14.1.3 DER EINFLUSS DER CPU-ANFORDERUNGEN AUF DIE CPU-ZEITZUTEILUNG .. 448 14.1.4 BENUTZERDEFINIERTE RESSOURCEN DEFINIEREN UND ANFORDERN ........ 448 14.2 DIE VERFUEGBAREN RESSOURCEN FUER EINEN CONTAINER EINSCHRAENKEN ................. 449 14.2.1 HARTE GRENZWERTE FUER DIE VON EINEM CONTAINER VERWENDETEN RESSOURCEN FESTLEGEN ...................................................................... 449 14.2.2 UEBERSCHREITEN DER GRENZWERTE ....................................................... 451 14.2.3 GRENZWERTE AUS DER SICHT DER ANWENDUNGEN IN DEN CONTAINERN .. 452 14.3 QOS-KLASSEN FUER P O D S.................................................................................... 454 14.3.1 DIE QOS-KLASSE EINES PODS FESTLEGEN.......................................... 454 14.3.2 AUSWAHL DES ZU BEENDENDEN PROZESSES BEI ZU WENIG SPEICHER .... 457 14.4 STANDARDANFORDERUNGEN UND -GRENZWERTE FUER DIE PODS IN EINEM NAMESPACE FESTLEGEN ................................................................................... 458 14.4.1 DER GRENZWERTBEREICH .................................................................... 459 14.4.2 EINEN GRENZWERTBEREICH ERSTELLEN ................................................. 460 14.4.3 DIE GRENZWERTE DURCHSETZEN...................................................... 461 14.4.4 STANDARDANFORDERUNGEN UND -GRENZWERTE ANWENDEN................ 462 14.5 DIE IN EINEM NAMESPACE INSGESAMT VERFUEGBAREN RESSOURCEN BESCHRAENKEN 463 14.5.1 RESSOURCENKONTINGENTE .................................................................. 463 14.5.2 KONTINGENTE FUER PERSISTENTEN SPEICHER FESTLEGEN ........................... 465 14.5.3 DIE HOECHSTZAHL DER OBJEKTE IN EINEM NAMESPACE BESCHRAENKEN . . . 466 14.5.4 KONTINGENTE FUER EINZELNE PODSTATUS UND QOS-KLASSEN FESTLEGEN . . . 467 14.6 DIE RESSOURCENNUTZUNG DER PODS UEBERW ACHEN............................................ 468 14.6.1 DIE TATSAECHLICHE RESSOURCENNUTZUNG ERFASSEN ............................... 468 14.6.2 VERLAUFSDATEN DES RESSOURCENVERBRAUCHS SPEICHERN UND ANALYSIEREN ...................................................................................... 470 14.7 ZUSAMMENFASSUNG........................................................................................ 474 15 AUTOMATISCHE SKALIERUNG VON PODS UND CLUSTERKNOTEN ......................... 475 15.1 AUTOMATISCHE HORIZONTALE PODSKALIERUNG .................................................... 476 15.1.1 DER VORGANG DER AUTOMATISCHEN SKALIERUNG .................................. 476 15.1.2 SKALIERUNG AUF DER GRUNDLAGE DER CPU-NUTZUNG ........................... 479 15.1.3 SKALIERUNG AUF DER GRUNDLAGE DER SPEICHERNUTZUNG ...................... 486 15.1.4 SKALIERUNG AUF DER GRUNDLAGE ANDERER MESSGROESSEN ....................... 486 15.1.5 GEEIGNETE MESSGROESSEN FUER DIE AUTOMATISCHE SKALIERUNG AUSW AEHLEN........................................................................................ 488 15.1.6 HERUNTERSKALIEREN AUF NULL REPLIKATE.............................................. 489 15.2 AUTOMATISCHE VERTIKALE PODSKALIERUNG ......................................................... 489 15.2.1 RESSOURCENANFORDERUNGEN AUTOMATISCH EINRICHTEN ....................... 489 15.2.2 RESSOURCENANFORDERUNGEN VON LAUFENDEN PODS AE N D E RN ................. 490 15.3 HORIZONTALE SKALIERUNG VON CLUSTERKNOTEN .................................................. 490 15.3.1 DER CLUSTER-AUTOSKALIERER ............................................................... 490 15.3.2 DEN CLUSTER-AUTOSKALIERER AKTIVIEREN.............................................. 492 15.3.3 DIE UNTERBRECHUNG VON DIENSTEN BEIM HERUNTERSKALIEREN DES CLUSTERS MINIMIEREN ................................................................. 493 15.4 ZUSAMMENFASSUNG........................................................................................ 495 16 ERWEITERTE PLANUNG...................................................................................... 497 16.1 PODS MITHILFE VON MAENGELN UND TOLERIERUNGEN VON BESTIMMTEN KNOTEN FERNHALTEN ..................................................................................................... 497 16.1.1 MAENGEL UND TOLERIERUNGEN ............................................................. 498 16.1.2 EINEM KNOTEN BENUTZERDEFINIERTE MAENGEL HINZUFUEGEN ................... 500 16.1.3 TOLERIERUNGEN ZU PODS HINZUFUEGEN.................................................. 500 16.1.4 VERWENDUNGSZWECKE FUER MAENGEL UND TOLERIERUNGEN ..................... 501 16.2 KNOTENAFFINITAET ............................................................................................. 502 16.2.1 FESTE KNOTENAFFINITAETSREGELN AUFSTELLEN .......................................... 503 16.2.2 KNOTENPRIORITAETEN BEI DER ZUTEILUNG EINES P O D S ............................. 505 16.3 PODS MIT AFFINITAETS- UND ANTIAFFINITAETSREGELN AUF DENSELBEN KNOTEN UNTERBRINGEN................................................................................................. 508 16.3.1 PODAFFINITAETSREGELN ZUR BEREITSTELLUNG VON PODS AUF DEMSELBEN K NOTEN............................................................................................. 509 16.3.2 PODS IM SELBEN SCHALTSCHRANK, IN DERSELBEN VERFUEGBARKEITSZONE ODER DERSELBEN GEOGRAFISCHEN REGION BEREITSTELLEN ....................... 511 16.3.3 PRAEFERENZEN STATT FESTER REGELN FUER DIE PODAFFINITAET ANGEBEN ......... 513 16.3.4 PODS MIT ANTIAFFINITAETSREGELN VONEINANDER GETRENNT HALTEN ........... 514 16.4 ZUSAMMENFASSUNG...................................................................................... 516 17 BEST PRACTICES FUER DIE ANWENDUNGSENTWICKLUNG .................................... 519 17.1 DAS GESAMTBILD............................................................................................. 519 17.2 DER LEBENSZYKLUS EINES PODS ...................................................................... 521 17.2.1 BEENDIGUNG UND VERLEGUNG VON ANWENDUNGEN . ............................ 521 17.2.2 TOTE ODER TEILWEISE TOTE PODS NEU BEREITSTELLEN .............................. 524 17.2.3 PODS IN EINER BESTIMMTEN REIHENFOLGE STARTEN .............................. 525 17.2.4 LEBENSZYKLUSHOOKS ........................................................................ 527 17.2.5 PODS HERUNTERFAHREN ...................................................................... 531 17.3 DIE ORDNUNGSGEMAESSE VERARBEITUNG ALLER CLIENTANFORDERUNGEN SICHERSTELLEN ................................................................................................. 535 17.3.1 UNTERBRECHUNGEN VON CLIENTVERBINDUNGEN BEIM HOCHFAHREN EINES PODS VERHINDERN .................................................................... 535 17.3.2 UNTERBRECHUNGEN VON CLIENTVERBINDUNGEN BEIM HERUNTERFAHREN EINES PODS VERHINDERN .................................................................... 535 17.4 EINFACHE AUSFUEHRUNG UND HANDHABUNG VON ANWENDUNGEN IN KUBERNETES . 540 17.4.1 EINFACH ZU HANDHABENDE CONTAINERIMAGES ERSTELLEN ..................... 540 17.4.2 IMAGES SAUBER KENNZEICHNEN ......................................................... 541 17.4.3 MEHRDIMENSIONALE STATT EINDIMENSIONALER LABELS ......................... 541 17.4.4 RESSOURCEN MIT ANMERKUNGEN BESCHREIBEN .................................. 542 17.4.5 GRUENDE FUER DIE BEENDIGUNG EINES PROZESSES ANGEBEN ................... 542 17.4.6 ANWENDUNGSPROTOKOLLE .................................................................. 544 17.5 EMPFOHLENE VORGEHENSWEISEN FUER ENTWICKLUNG UND TESTS........................... 546 17.5.1 ANWENDUNGEN WAEHREND DER ENTWICKLUNG AUSSERHALB VON KUBERNETES AUSFUEHREN .................................................................... 546 17.5.2 MINIKUBE FUER DIE ENTWICKLUNG ....................................................... 547 17.5.3 VERSIONSSTEUERUNG UND MANIFESTE ZUR AUTOMATISCHEN BEREITSTELLUNG VON RESSOURCEN ....................................................... 549 17.5.4 KSONNET ALS ALTERNATIVE ZU YAML- UND JSON-MANIFESTEN ............. 549 17.5.5 CONTINUOUS INTEGRATION UND CONTINUOUS DELIVERY (CI/CD) ........... 550 17.6 ZUSAMMENFASSUNG....................................................................................... 551 16 KUBERNETES ERWEITERN.................................................................................. 553 18.1 EIGENE API-OBJEKTE DEFINIEREN .................................................................... 553 18.1.1 EIGENE RESSOURCENDEFINITIONEN....................................................... 554 18.1.2 BENUTZERDEFINIERTE RESSOURCEN MIT BENUTZERDEFINIERTEN CONTROLLERN AUTOMATISIEREN............................................................. 558 18.1.3 BENUTZERDEFINIERTE OBJEKTE VALIDIEREN............................................ 562 18.1.4 EINEN BENUTZERDEFINIERTEN API-SERVER FUER BENUTZERDEFINIERTE OBJEKTE BEREITSTELLEN ...................................................................... 562 18.2 KUBERNETES MIT DEM KUBERNETES-DIENSTKATALOG ERWEITERN ......................... 564 18.2.1 DER DIENSTKATALOG............................................................................ 565 18.2.2 DER API-SERVER DES DIENSTKATALOGS UND DER CONTROLLER-MANAGER .. 566 18.2.3 DIENSTBROKER UND DIE API OPENSERVICEBROKER ............................... 567 18.2.4 DIENSTE BEREITSTELLEN UND NUTZEN ................................................... 568 18.2.5 AUFHEBEN DER BINDUNG UND DER BEREITSTELLUNG.............................. 571 18.2.6 VORTEILE DES DIENSTKATALOGS............................................................. 571 18.3 PLATTFORMEN AUF DER GRUNDLAGE VON KUBERNETES .......................................... 572 18.3.1 DIE CONTAINERPLATTFORM RED HAT OPENSHIFT .................................... 572 18.3.2 DEIS WORKFLOW UND H ELM ................................................................. 575 18.4 ZUSAMMENFASSUNG........................................................................................ 578 ANHANG A: VERWENDUNG VON KUBECTL FUER MEHRERE CLUSTER .............................. 579 A.L UMSCHALTEN ZWISCHEN MINIKUBE UND GOOGLE KUBERNETES ENGINE .............. 579 A.L.L UMSCHALTEN ZU M INIKUBE ................................................................ 579 A.L.2 UMSCHALTEN ZU GKE ........................................................................ 579 A. 2 VERWENDUNG VON KUBECTL FUER MEHRERE CLUSTER ODER NAMESPACES .............. 580 A.2.1 DEN SPEICHERORT DER KONFIGURATIONSDATEI FESTLEGEN ....................... 580 A.2.2 DER INHALT DER KONFIGURATIONSDATEI................................................. 580 A.2.3 KONFIGURATIONSEINTRAEGE AUFLISTEN, HINZUFUEGEN UND AENDERN ........... 581 A.2.4 VERWENDUNG VON KUBECTL MIT VERSCHIEDENEN CLUSTERN, BENUTZERN UND KONTEXTEN ............................................................... 583 A.2.5 UMSCHALTEN ZWISCHEN KONTEXTEN ................................................... 583 A.2.6 KONTEXTE UND CLUSTER AUFLISTEN ....................................................... 584 A. 2.7 KONTEXTE UND CLUSTER LOESCHEN......................................................... 584 ANHANG B: EINEN CLUSTER MIT MEHREREN KNOTEN MIT KUBEADM ERSTELLEN ........ 585 B. L DAS BETRIEBSSYSTEM UND DIE ERFORDERLICHEN PAKETE EINRICHTEN .................. 585 B. L.L DIE VIRTUELLE MASCHINE ERSTELLEN..................................................... 585 B.L.2 DEN NETZWERKADAPTER FUER DIE VM EINRICHTEN.................................. 586 B.L.3 DAS BETRIEBSSYSTEM INSTALLIEREN..................................................... 587 B.L.4 DOCKER UND KUBERNETES INSTALLIEREN ............................................... 590 B.L.5 DIE VM KLONEN ............................................................................... 591 B.2 DEN MASTER MIT KUBEADM KONFIGURIEREN .................................................... 593 B.2.1 AUSFUEHRUNG DER KOMPONENTEN DURCH KUBEADM ............................ 594 B.3 ARBEITSKNOTEN MIT KUBEADM EINRICHTEN ...................................................... 595 B. 3.1 DAS CONTAINERNETZWERK EINRICHTEN ................................................. 596 B. 4 VOM LOKALEN COMPUTER AUF DEN CLUSTER ZUGREIFEN ..................................... 597 ANHANG C: ANDERE CONTAINERLAUFZEITUMGEBUNGEN VERWENDEN ....................... 599 C. L DOCKER DURCH RKT ERSETZEN ........................................................................... 599 C. L.L KUBERNETES ZUR VERWENDUNG VON RKT EINRICHTEN ............................ 599 C.L.2 RKT IN MINIKUBE AUSPROBIEREN......................................................... 600 C.2 ANDERE CONTAINERLAUFZEITEN UEBER DIE CRI VERWENDEN ............................... 602 C.2.1 CRI-0 ............................................................................................... 602 C.2.2 ANWENDUNGEN IN VMS STATT IN CONTAINERN AUSFUEHREN .................. 602 ANHANG D: CLUSTERVERBUND .................................................................................. 603 D.L DER KUBERNETES-CLUSTERVERBUND................................................................... 603 D.2 DIE ARCHITEKTUR............................................................................................. 604 D.3 VERBUND-API-OBJEKTE .................................................................................... 605 D.3.1 VERBUNDVERSIONEN DER KUBERNETES-RESSOURCEN........ ...................... 605 D.3.2 FUNKTIONSWEISE VON VERBUNDRESSOURCEN ........................................ 606 ANHANG E: KUBERNETES-RESSOURCEN IN DIESEM BUCH.......................................... 609 IN D EX...................................................................................................................... 613
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