# Kubernetes 架構
### Overview Kubernetes 架構
#### 以Components 角度看Kubernetes
* Control Pane:用於管理其他Node、Service、Pod的工具，是由K8s Server擁有，也可以透過該原件排程等等。
* DNS Server: 賦予Node、Service、Pod的Domain Name。
* Kubelete: Node 透過該工具去管理Node 中的Service、Pod。
* etcd: 儲存各種k8s的狀態。
* Kube Proxy: 用於管理除了Server Node Network。
在K8s 分成兩種Node，K8s Server 與 agent兩種\[5]，***差別在於是否具有權限管理其他的Node***，也就是是否具有Control Pane 元件的Node。而Control Pane 主要能夠透過kubelete 去操作其他的Node中的Pod、Service...等等。
#### **以服務角度看Kubernetes**
在K8s定義下，Service 是抽象化一群Pod的意思，舉個例子一套系統會有各種DB、Message Queue、Functionalities 共由三個Pod，使用者可以定義這三個Pod 作為一組Service，稱Backend Service。
然而在實際的應用是由多個 Service 組成，像是一般網站至少有兩個Service，Frontend Service、Backend Service，以下圖為例，在k8s要組成一個應用則會有多個Service相互作用才能達成。
Service 主要分成四種網路型態\[1]:
* ClusterIP: Exposes the Service on a cluster-internal IP.
* NodePort: Exposes the Service on each Node's IP at a static port (the `NodePort`).
* LoadBalancer:Exposes the Service externally using a cloud provider's load balancer
* ExternalName:Maps the Service to the contents of the `externalName` field
**網路狀態看Kubernetes**
對於開發服務的工程師而言，各Container其實才是真的功能面的最小單位，如http, ssh, mqtt等。在k8s 中是把一群的container 視為最小單位(Pod)，換句話說以**維運**的角度整體服務才是最小單位。因此k8s 需要Mapping機制使得Container, Pod, Service 這之間可以對的上。以下圖為例，**k8s 中共分成3個component分別為Container, Pod, Service。在Container 的部分維運者需要為各功能取名，如http, mqtt, ssh 等功能名稱於Pod 設定檔，此時的Pod 就被視為一個單一功能。*****而Service則會將這些功能組合成一個服務，透過Mapping Pod 中所定義的名稱、Port組合*****。最後將服務的存取位置釋放給Node，也就是Endpoint 設定。**
對於在k8s 中除了Node 內部網路的設定，也還包含Cluster 中 Node 網路的設定，也就是 Ingress 。
Ingress 使用於External Client 實際Query 的請求Route，Client 不用特別指定使用的機器，而是開發者事先設定Cluster 的Routing。可參考下圖示例。
### 範例實作
由於k8s 本身的硬體需求比較龐大，因此各家機構紛紛推出自己的k8s開放工具，如Ubuntu基金會的Micro-K8s 或者 Rancher 的 k3s...等等，本範例使用k3s 進行解說，測試環境作業系統為ubuntu 20.04。共解說兩個範例1. Run A Service in K8s, 2. Run A Service in k8s agent。
**K8s ymal 檔案主要有幾個必填項目：**
* `apiVersion` - Which version of the Kubernetes API you're using to create this object
* `kind` - What kind of object you want to create
* `metadata` - Data that helps uniquely identify the object, including a `name` string, `UID`, and optional `namespace`
* `spec` - What state you desire for the object
**Attachment(1) nginx Pod config**
其中 pod中的 labels 非常重要，這裡決定Service 的selector 中要完全一樣才能夠成功mapping.
```yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: nginx-demo
labels:
app: nginx
spec:
containers:
- name: nginx
image: nginx:1.14.2
ports:
- containerPort: 80
```
#### Attachement(2) nginx Serivce config
Service 中 selector 指的是所選擇的Pod 名稱，然而也可以選擇多個但以下範例只填一個。在Service yaml 檔案中，需要住要 type 欄位，如果選擇NodePort 可以供外部電腦存取。
```yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: my-service
spec:
type: NodePort
selector:
app: nginx
ports:
- name: http
protocol: TCP
port: 80
targetPort: 80
nodePort: 30390
```
#### **執行 pod**
```shell
sudo kubectl apply -f nginx-pod.yaml
```
#### 執行service
```
sudo kubectl apply -f nginx-service.yaml
```
#### Describe Service
#### Test
* curl 10.42.0.50.80 -> 透過Endpoint : port 由server 內部進入
* curl 172.20.10.3:30390 -> curl external ip : nodePort
### Reference
\[1] \
\[2] \
\[3] \
\[4] Luksa, Marko. *Kubernetes in action*. Simon and Schuster, 2017.\
\[5]