O objetivo desse artigo é explicar e demonstrar sobre os objectos DaemonSet, Deployment e StatefulSet no Kubernetes, a principal ferramenta de orquestração de containers. Para os testes iremos utilizar um cluster kubernetes local usando o kind.
Para a criação do seu cluster local usando kind você pode seguir esse link. Nesse cluster será criado um nó como ControlPlane e outros dois nós como DataPlane.
Pré Requisitos
Para conseguir acompanhar esse artigo será necessário os seguintes pré requisitos abaixo:
- Ter um cluster kubernetes no nossso caso utilizaremos o kind.
- Ter o kubectl instalado.
Para os exemplos iremos criar um namespace onde serão feitos nossos testes. Para criar esse namespace executar o comando abaixo:
kubectl create ns app
DaemonSet
O que é?
O DaemonSet é um tipo de controlador no Kubernetes que garante que uma cópia de um determinado Pod seja executada em cada node de um cluster. Ele é especialmente útil para rodar serviços que precisam estar presentes em todos os nós, como agentes de monitoramento, logs ou sistemas de rede.
Quando usar?
- Monitoramento e Logging: Se você precisa coletar logs ou métricas de todos os nós, o DaemonSet é ideal.
- Networking: Usado para implantar ferramentas de rede, como CNI(Container Network Interface) por exemplo o weave-net, que devem estar presentes em todos os nós.
Exemplo de uso:
Para esse primeiro exemplo vamos criar um arquivo chamado daemonset.yaml com o conteúdo abaixo:
apiVersion: apps/v1
kind: DaemonSet
metadata:
name: fluent-bit
namespace: app
spec:
selector:
matchLabels:
name: fluent-bit
template:
metadata:
labels:
name: fluent-bit
spec:
containers:
- name: fluent-bit
image: fluent/fluent-bit:latest
resources:
limits:
memory: 200Mi
cpu: 100m
Para aplicar o exemplo acima executar o comando abaixo:
kubectl apply -f daemonset.yaml
Neste exemplo, o DaemonSet implementa um agente do fluent-bit para coletar logs de cada nó do cluster. Esse exemplo é apenas para mostrar o funcionamento do daemonset não pretendemos fazer testes com o agente do fluent-bit.
Para verificar o funcionamento dos pods executar o comando abaixo:
kubectl get pods -n app
Deverá retornar uma saída similar a imagem abaixo:
Como temos apenas dois nós que executam como DataPlane foram criados apenas dois pods do fluent-bit. Para retornar o nome dos nós que os pods estão executando adicionar a flag -o wide conforme imagem abaixo:
O comando abaixo mostra quantos daemonsets estão executando no cluster:
kubectl get daemonset -n app
Deployment
O que é?
O Deployment é o controlador mais utilizado no Kubernetes para gerenciar a criação e a escalabilidade de réplicas de Pods.
Quando usar?
- Aplicações Stateless: Ideal para a maioria das aplicações web, APIs ou microservices que não mantêm estado interno entre diferentes réplicas.
Exemplo de uso:
Nesse segundo exemplo vamos criar um arquivo chamado deployment.yaml com o conteúdo abaixo:
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: nginx
namespace: app
labels:
app: nginx
spec:
replicas: 10
selector:
matchLabels:
app: nginx
template:
metadata:
labels:
app: nginx
spec:
containers:
- name: nginx
image: nginx:1.21.1
ports:
- containerPort: 80
Para aplicar o manifesto acima executar o comando:
kubectl apply -f deployment.yaml
Aqui, o Deployment define dez réplicas de um container NGINX. Em caso de falha de um Pod, o Deployment cria automaticamente uma nova réplica para garantir a disponibilidade.
Para verificar a execução dos pods executar o comando abaixo:
kubectl get pods -n app
Na configuração default do kubernetes podemos verificar que os pods se distribuem entre os nós conforme imagem abaixo:
O comando abaixo mostra informações do deployment:
kubectl get deployment -n app
StatefulSet
O que é?
O StatefulSet é semelhante ao Deployment, mas é utilizado para gerenciar aplicações stateful, onde a persistência dos dados são importantes. O StatefulSet garante que os Pods sejam implantados e escalonados de maneira previsível.
Quando usar?
- Bancos de Dados: Ideal para bancos de dados distribuídos, como MySQL, Postgress ou qualquer aplicação que exija persistência de dados entre os pods. Também utilizado para aplicações que necessitam de um sequência lógica.
Exemplo de uso:
Nesse terceiro exmeplo vamos criar um arquivo chamado statefulset.yaml com o conteúdo abaixo:
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
name: web
namespace: app
spec:
serviceName: "nginx"
replicas: 3
selector:
matchLabels:
app: nginx
template:
metadata:
labels:
app: nginx
spec:
containers:
- name: nginx
image: k8s.gcr.io/nginx:latest
ports:
- containerPort: 80
volumeMounts:
- name: www
mountPath: /usr/share/nginx/html
volumeClaimTemplates:
- metadata:
name: www
spec:
accessModes: ["ReadWriteOnce"]
resources:
requests:
storage: 1Gi
Neste exemplo, um StatefulSet é usado para criar três réplicas de um container NGINX, cada uma com um volume de armazenamento persistente separado.
Para verificar a execução dos pods executar o comando abaixo:
kubectl get pods -n app
Outro ponto que podemos verificar é a sequência lógica na subida dos pods sendo que o primeiro pods foi o web-0, o segundo web-1 e o terceiro web-2 isso pode ser uma premissa para alguma aplicação.
O comando abaixo mostra informações do statefulset:
kubectl get statefulset -n app
Bônus: Replicaset
O ReplicaSet é um objecto que tem como responsabilidade manter um número especifico de réplicas num deployment. Ele é criado automaticamente quando criamos um deployment. Abaixo o comando para verificar o replicaset:
kubectl get replicaset -n app
Outro ponto do replicaset é que sempre que é feito um novo deploy sempre será criado um novo replicaset e as replicas estarão disponiveis no novo replicaset. Abaixo vamos similar um novo deployment executando o comando abaixo:
kubectl set image deploy/nginx nginx=nginx:1.19 -n app
Na imagem abaixo podemos perceber que foi criado um novo replicaset e os pods do deployment foram transferidos para esse novo replicaset.
Conclusão
O principal objetivo desse artigo foi demonstrar o que é e como utilizar os seguintes objectos deployment, daemonset, stateful e replicaset no kubernetes.
Espero que esse artigo tenha sido útil pra você que mexe há pouco ou muito tempo com Kubernetes.