Ku­ber­netes: In­stal­la­ti­ons-Tutorial

Ku­ber­netes (auch K8s genannt) er­mög­licht eine ef­fi­zi­en­te Ver­wal­tung großer Con­tai­ner­men­gen und au­to­ma­ti­siert viele Prozesse in der Soft­ware­ent­wick­lung. Mit nur wenigen Schritten lässt sich ein leis­tungs­fä­hi­ger Ku­ber­netes-Cluster in­stal­lie­ren und direkt produktiv nutzen.

Schritt 1: System vor­be­rei­ten

Wir zeigen in diesem Tutorial ex­em­pla­risch die Ku­ber­netes-In­stal­la­ti­on unter Ubuntu.

Im ersten Schritt müssen wir das System vor­be­rei­ten, indem wir es auf den neuesten Stand bringen und alle not­wen­di­gen Ab­hän­gig­kei­ten in­stal­lie­ren. Öffnen Sie hierzu das Terminal und führen Sie zunächst ein System-Update durch, um si­cher­zu­stel­len, dass alle Pakete aktuell sind:

sudo apt update && sudo apt upgrade -y

An­schlie­ßend in­stal­lie­ren Sie die wich­tigs­ten Hilfs­pro­gram­me, die für die In­stal­la­ti­on von Ku­ber­netes und Minikube benötigt werden. Hierzu können Sie folgenden Befehl nutzen:

sudo apt install -y curl wget apt-transport-https ca-certificates gnupg lsb-release

Diese Tools sorgen dafür, dass Sie externe Quellen sicher nutzen und weitere Soft­ware­pa­ke­te pro­blem­los her­un­ter­la­den und in­stal­lie­ren können.

Schritt 2: kubectl in­stal­lie­ren

Ku­ber­netes arbeitet mit ver­schie­de­nen Servern: dem Master und ver­schie­de­nen Nodes. Diese müssen nicht zwingend auf un­ter­schied­li­chen phy­si­schen Servern liegen. Virtuelle Maschinen lassen es zu, dass Sie auch auf einem einzelnen Computer mehrere Ku­ber­netes-Kno­ten­punk­te ak­ti­vie­ren können. Gerade für Test­zwe­cke hat sich das kos­ten­lo­se Programm Minikube bewährt. Es er­mög­licht, auch lokal mit Ku­ber­netes zu arbeiten. Da Minikube eine virtuelle Maschine oder Docker benötigt, ist das Programm auf einen Hy­per­vi­sor oder die Container-Software an­ge­wie­sen. Außerdem ist das Tool kubectl notwendig.

Zunächst in­stal­lie­ren Sie daher kubectl (Kube Control) auf Ihrem System. Dieses Programm benötigen Sie, um Cluster zu verwalten.

curl -LO "https://dl.k8s.io/release/$(curl -Ls https://dl.k8s.io/release/stable.txt)/bin/linux/arm64/kubectl"
chmod +x kubectl
sudo mv kubectl /usr/local/bin/

Schritt 3: Docker in­stal­lie­ren

Bevor Sie Minikube verwenden können, müssen Sie si­cher­stel­len, dass Docker auf Ihrem System in­stal­liert ist. Docker dient dabei als Container-Runtime und er­mög­licht es Minikube, Ku­ber­netes-Cluster ohne Vir­tua­li­sie­rungs­soft­ware zu betreiben. In­stal­lie­ren Sie Docker mit folgendem Befehl:

sudo apt install -y docker.io

Um Docker ohne Root-Rechte nutzen zu können, fügen Sie Ihr Be­nut­zer­kon­to der Docker-Gruppe hinzu:

sudo usermod -aG docker $USER
newgrp docker

Eventuell müssen Sie sich ab- und wieder anmelden, damit die Grup­pen­zu­ge­hö­rig­keit aktiv wird. Testen Sie die In­stal­la­ti­on ab­schlie­ßend mit:

docker run hello-world

Wenn eine kurze Er­folgs­mel­dung erscheint, ist Docker korrekt in­stal­liert und ein­satz­be­reit für Minikube.

Schritt 4: Minikube in­stal­lie­ren und starten

In einem nächsten Schritt in­stal­lie­ren Sie Minikube direkt in einer kom­pa­ti­blen Version und nutzen Docker dabei als Treiber. Laden Sie zunächst die passende Version von Minikube herunter, machen Sie die Datei aus­führ­bar und ver­schie­ben Sie sie in ein Sys­tem­ver­zeich­nis, sodass der Befehl global verfügbar ist:

curl -LO https://storage.googleapis.com/minikube/releases/latest/minikube-linux-arm64
chmod +x minikube-linux-arm64
sudo mv minikube-linux-arm64 /usr/local/bin/minikube

Nach der In­stal­la­ti­on können Sie mit dem folgenden Befehl über­prü­fen, ob Minikube korrekt ein­ge­rich­tet wurde:

minikube version

An­schlie­ßend starten Sie Minikube mit dem folgenden Kommando:

minikube start --driver=docker

Minikube nutzt in diesem Szenario Docker als Container-Runtime und erstellt den Ku­ber­netes-Cluster direkt innerhalb der Docker-Umgebung. Beim Starten von Minikube sollte kubectl au­to­ma­tisch korrekt kon­fi­gu­riert werden. Um von der Kom­man­do­zei­le in ein GUI zu wechseln, geben Sie einen weiteren Befehl ein. Dieser öffnet das Dashboard im Stan­dard­brow­ser.

minikube dashboard

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Schritt 5: Ku­ber­netes nutzen

Wenn Sie Minikube gestartet haben, hat das Programm au­to­ma­tisch einen Cluster mit einem einzelnen Node erstellt. Dies können Sie mit einer Anfrage an kubectl über­prü­fen:

kubectl get nodes

Über das Dashboard können Sie nun De­ploy­ments erstellen. Klicken Sie auf den Create-Knopf (das Plus oben rechts), gelangen Sie zu einem web­ba­sier­ten Editor. Im JSON- oder YAML-Format können Sie dort ein De­ploy­ment erstellen. Haben Sie dies erledigt, generiert Ku­ber­netes au­to­ma­tisch mehrere Pods. Anpassen können Sie die ge­wünsch­te Anzahl, indem Sie das De­ploy­ment skalieren. Die ent­spre­chen­de Funktion finden Sie nach einem Klick auf den Button mit drei Punkten neben dem De­ploy­ment.

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Al­ter­na­tiv können Sie De­ploy­ments auch über das Terminal erzeugen. Hierfür müssen die Inhalte al­ler­dings bereits in einem Docker-Image in­te­griert sein, das man in einem Re­po­si­to­ry abgelegt hat.

kubectl create deployment --image=[Pfad zum Image]

Über Kom­man­do­zei­len­be­feh­le lassen sich zahl­rei­che In­for­ma­tio­nen beziehen.

Welche De­ploy­ments gibt es?

kubectl get deployments

Wie viele Pods gibt es?

kubectl get pods

Welche Services gibt es?

kubectl get services

Welche Nodes sind aktiv?

kubectl get nodes

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Schritt 6: De­ploy­ment ver­öf­fent­li­chen

Bisher haben Sie Ihr De­ploy­ment zwar gestartet, aber noch nicht ver­öf­fent­licht. Eine Ver­öf­fent­li­chung ver­an­lasst man, indem man einen Service erstellt:

kubectl expose deploy test-deployment

Auf diese Weise hat man den Service aber nur innerhalb des Clusters ver­öf­fent­licht. Um auch von außerhalb des Clusters auf das De­ploy­ment zugreifen zu können, fügt man zu­sätz­li­che Flags ein:

kubectl expose deploy test-deployment --type=LoadBalancer --port=8080

Mit Minikube kann man den Service dann starten:

minikube service test-deployment

Wer den Service wieder löschen möchte, findet auch dafür den richtigen Befehl:

kubectl delete service test-deployment

Auch das De­ploy­ment kann wieder gelöscht werden:

kubectl delete deployment test-deployment

Um Minikube schließ­lich zu beenden, stoppt man den Prozess:

minikube stop

Wer gar nicht mehr mit der VM oder der Container-Runtime arbeiten möchte, der kann diese auch löschen.

minikube delete

Im Anschluss sind auch die vor­ge­nom­me­nen Ein­stel­lun­gen und er­stell­ten De­ploy­ments und Pods entfernt. Startet man Minikube erneut, arbeitet man wieder mit einem leeren Cluster.