Kubernetes คือ ตอนที่ 3 : การควบคุม Kubernetes Workloads

Kubernetes หรือที่เรียกกันทั่วไปว่า K8s ได้รับแรงผลักดันอย่างมากในชุมชน DevOps เนื่องจากความสามารถอันแข็งแกร่งในการจัดการแอปพลิเคชันคอนเทนเนอร์ตามขนาดในการทำแอพ ความลับของ Kubernetes คือสถาปัตยกรรมและแนวคิดเกี่ยวกับปริมาณงาน (Workloads) เมื่อคุณได้เข้าสู่โลกของ Docker แล้ว คุณก็ได้เห็นว่าแอปพลิเคชันสามารถ “containerized” ได้อย่างไร ตอนนี้ ลองนึกภาพระบบนิเวศที่ให้คุณจัดการคอนเทนเนอร์เหล่านี้ เพื่อให้แน่ใจว่าคอนเทนเนอร์สื่อสารได้อย่างมีประสิทธิภาพ ปรับขยายได้ และทนทานต่อข้อผิดพลาดในการทำแอพ นี่คือจุดที่ Kubernetes เปล่งประกาย

บทความนี้จะเจาะลึกเกี่ยวกับปริมาณงาน (Workloads) ของ Kubernetes โดยมุ่งเน้นที่การปรับใช้และการจัดการแอปพลิเคชันในการทำแอพภายในแพลตฟอร์มการจัดการที่มีประสิทธิภาพนี้

1. ทำความเข้าใจเกี่ยวกับปริมาณงาน (Workloads) Kubernetes

ภาระงาน (Workloads) คือออบเจ็กต์ Kubernetes ที่กำหนดกฎการปรับใช้สำหรับคอนเทนเนอร์ทั่วทั้งคลัสเตอร์ วัตถุประสงค์หลักของปริมาณงาน (Workloads) Kubernetes คือเพื่อให้แน่ใจว่าสำเนาแอปพลิเคชันตามจำนวนที่ระบุทำงานเพื่อให้ตรงกับระดับบริการที่จำเป็น

มีปริมาณงาน (Workloads) หลายประเภทใน Kubernetes ได้แก่ Pods, Deployments, ReplicaSets, StatefulSets, DaemonSets, Jobs และ CronJobs

1. Pods:ออบเจ็กต์ Kubernetes ที่เล็กที่สุดและเรียบง่ายที่สุด พ็อดแสดงถึงอินสแตนซ์เดียวของกระบวนการที่กำลังทำงานอยู่ในคลัสเตอร์ และสามารถมีหนึ่งหรือหลายคอนเทนเนอร์ได้
2. Deployments:อ็อบเจ็กต์นี้อธิบายสถานะที่ต้องการสำหรับ Pods หรือ ReplicaSets นอกจากนี้ยังสามารถอัปเดต Pods และตัวจำลองได้อีกด้วย
3. ReplicaSets:ระดับถัดไปที่เพิ่มจาก Pods คือ ReplicaSet ช่วยให้มั่นใจได้ว่าจำนวนของแบบจำลอง Pod ที่ระบุจะทำงานในเวลาใดก็ตาม
4. StatefulSets:เวิร์กโหลดนี้ใช้สำหรับแอปพลิเคชันที่ต้องการตัวระบุเครือข่ายที่เสถียร พื้นที่เก็บข้อมูลถาวรที่เสถียร และการปรับใช้และการปรับขนาดที่สง่างาม
5. DaemonSets: DaemonSet ช่วยให้แน่ใจว่าโหนดทั้งหมดหรือโหนดเฉพาะรันสำเนาของ Pod เมื่อมีการเพิ่มหรือลบโหนด ระบบจะปรับ Pods ให้สอดคล้องกัน
6. Jobs:งานสร้างพ็อดตั้งแต่หนึ่งพ็อดขึ้นไปและตรวจสอบให้แน่ใจว่าจำนวนพ็อดสำเร็จตามจำนวนที่กำหนด
7. CronJobs:สิ่งนี้จัดการงานตามเวลา ชวนให้นึกถึงยูทิลิตี้ cron ในระบบปฏิบัติการแบบ Unix

2. การปรับใช้ (Deploying) แอปพลิเคชันโดยใช้ Kubernetes

ลองนำแนวคิดเหล่านี้ไปใช้จริงโดยปรับใช้แอปง่ายๆ เราจะใช้แอปพลิเคชัน Node.js ที่บรรจุด้วย Docker สำหรับคำแนะนำนี้

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nodejs-deployment
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nodejs
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nodejs
    spec:
      containers:
      - name: nodejs
        image: node:14
        ports:
        - containerPort: 8080

ไฟล์ YAML นี้ประกาศการปรับใช้ที่ควบคุมพ็อดที่จำลองแล้วสามรายการ แต่ละ Pod จะเรียกใช้คอนเทนเนอร์เดียวที่ดึงมาจากnode:14อิมเมจ ซึ่งเป็นอิมเมจ Docker อย่างเป็นทางการสำหรับ Node.js

เมื่อคุณเขียนรายการการปรับใช้ของคุณแล้ว คุณสามารถใช้คำสั่ง kubectl apply เพื่อสร้างการปรับใช้:

$ kubectl apply -f nodejs-deployment.yaml

เอาต์พุตคำสั่งตรวจสอบการสร้างการปรับใช้:

deployment.apps/nodejs-deployment created

การปรับใช้จะสร้างและจัดการ ReplicaSet โดยอัตโนมัติซึ่งจะสร้างพ็อด คุณสามารถตรวจสอบทรัพยากรเหล่านี้ได้ด้วยคำสั่ง kubectl ต่อไปนี้:

$ kubectl get deployments
$ kubectl get replicasets
$ kubectl get pods

3. การทำงานกับการปรับใช้ (Deployments) StatefulSets DaemonSets

การปรับใช้ StatefulSets และ DaemonSets แสดงถึงเวิร์กโหลด Kubernetes หลักสามประเภท และเป็นเครื่องมือในการจัดการสถานะที่ต้องการของแอปพลิเคชัน

การปรับใช้จะจัดการแอปพลิเคชันไร้สัญชาติและรักษาจำนวนแบบจำลอง (copies) ของแอปพลิเคชันเหล่านี้ตามจำนวนที่กำหนด เหมาะอย่างยิ่งสำหรับแอปพลิเคชันไร้สัญชาติที่สามารถปรับขนาดในแนวนอนและสามารถทนต่อการรีสตาร์ทเนื่องจากไม่รักษาสถานะใด ๆ ระหว่างเซสชัน

ในทางกลับกัน StatefulSets ได้รับการออกแบบมาสำหรับแอปพลิเคชันที่มีสถานะซึ่งต้องการตัวระบุเครือข่ายที่ไม่ซ้ำใคร พื้นที่เก็บข้อมูลถาวรที่เสถียร และการสั่งซื้อ การปรับใช้และการปรับขนาดที่สง่างาม

DaemonSets ทำให้แน่ใจว่าทุกโหนดในคลัสเตอร์ของคุณเรียกใช้สำเนาของพ็อดเฉพาะ หากมีการเพิ่มโหนดใหม่ไปยังคลัสเตอร์ DaemonSet จะเพิ่มพ็อดที่จำเป็นให้กับโหนดเหล่านั้น หากโหนดถูกลบออกจากคลัสเตอร์ พ็อดเหล่านั้นจะถูกรวบรวมขยะ

4. การเปิดตัว (Rollout) และการย้อนกลับ (Rollback) ของการปรับใช้ (Deployments)

หนึ่งในคุณสมบัติที่ทรงพลังของ Kubernetes คือความสามารถในการเปิดตัวการอัปเดตแอปพลิเคชันของคุณได้อย่างราบรื่น ทำให้มั่นใจได้ว่าจะไม่มีการหยุดทำงาน

เมื่อคุณอัปเดตการปรับใช้ Kubernetes จะจัดการ “rolling update” ตามค่าเริ่มต้น ในระหว่างการอัปเดตแบบต่อเนื่อง การทำให้ใช้งานได้ค่อยๆ แทนที่ Pod ของเวอร์ชันเก่าด้วย Pod ของเวอร์ชันใหม่ หากมีการเปิดเผยการปรับใช้ต่อสาธารณะ บริการจะโหลดสมดุลการรับส่งข้อมูลเฉพาะกับ Pod ที่มีในระหว่างการอัปเดต

การเปิดตัวสามารถทริกเกอร์ได้โดยการอัปเดตเทมเพลต Pod ของการทำให้ใช้งานได้ โดยทั่วไปเพื่อเปลี่ยนอิมเมจคอนเทนเนอร์ที่อยู่ข้างใต้

หากมีข้อผิดพลาดในการเปิดตัว Kubernetes จะมีคุณลักษณะการย้อนกลับ คุณสามารถดูประวัติการเปิดตัวและย้อนกลับไปยังการแก้ไขก่อนหน้าในประวัติ

5. งาน (Jobs) และ CronJobs

ในขณะที่ Deployments, StatefulSets และ DaemonSets จัดการแอปพลิเคชันที่ใช้เวลานาน Jobs จะจัดการแอปพลิเคชันที่มีอายุสั้นและเรียกใช้จนจบ หากงานล้มเหลว Kubernetes สามารถลองใหม่ได้

CronJobs เป็นงานตามเวลา ชวนให้นึกถึงยูทิลิตี้ cron ในระบบปฏิบัติการแบบ Unix CronJob เรียกใช้งานตามตารางเวลาที่กำหนดในรูปแบบ Cron ซึ่งมีประโยชน์สำหรับการเรียกใช้งานตามกำหนดเวลาปกติ เช่น การสำรองข้อมูลหรือการส่งอีเมล

---

Kubernetes มีทรัพยากรปริมาณงาน (Workloads) ที่หลากหลายสำหรับการทำแอพ โดยแต่ละแอปพลิเคชันมีจุดประสงค์ที่แตกต่างกัน การควบคุมทรัพยากรเหล่านี้ช่วยให้คุณสามารถปรับใช้ ปรับขนาด และจัดการแอปพลิเคชันที่มีความพร้อมใช้งานสูงในการทำแอพ ทำให้มั่นใจได้ถึงความทนทานต่อข้อผิดพลาดและการอัปเดตที่ราบรื่น การทำความเข้าใจแนวคิดเหล่านี้เป็นพื้นฐานในการเรียนรู้ Kubernetes และยอมรับกระบวนทัศน์ใหม่ของการจัดคอนเทนเนอร์ในการทำแอพ

---

Kubernetes คืออะไร

Kubernetes คือ ตอนที่ 2 : การติดตั้งและการกำหนดค่า Kubernetes

Kubernetes คือ ตอนที่ 4 : บริการ (Services) และระบบเครือข่าย (Networking)