Введение в оркестрацию

Когда контейнеров становится много, нужна оркестрация. Изучите основы Kubernetes и Docker Swarm для управления кластерами.

#Что такое оркестрация контейнеров?

Оркестрация — автоматизация развёртывания, масштабирования и управления контейнеризированными приложениями.

Проблемы, которые решает оркестрация:

Масштабирование (горизонтальное, автоматическое)
Самовосстановление при сбоях
Балансировка нагрузки
Service discovery
Rolling updates и rollbacks
Управление конфигурациями и секретами
Распределение по хостам

#Docker Swarm

Docker Swarm — нативный инструмент оркестрации от Docker.

#Инициализация кластера

# Инициализация manager
docker swarm init --advertise-addr 192.168.1.100

# Получить команду для добавления worker
docker swarm join-token worker

# Добавить worker (выполнить на worker)
docker swarm join --token <token> 192.168.1.100:2377

# Добавить manager (выполнить на manager)
docker swarm join --token <manager-token> 192.168.1.100:2377

# Посмотреть узлы
docker node ls

# Информация об узле
docker node inspect self

#Развёртывание сервисов

# Создать сервис
docker service create \
  --name nginx \
  --replicas 3 \
  -p 80:80 \
  nginx:alpine

# Посмотреть сервисы
docker service ls

# Детали сервиса
docker service inspect nginx

# Логи сервиса
docker service logs nginx

# Масштабирование
docker service scale nginx=5

# Обновление образа
docker service update \
  --image nginx:1.25 \
  nginx

# Rolling update с настройками
docker service update \
  --image nginx:1.25 \
  --update-parallelism 1 \
  --update-delay 10s \
  --update-failure-action rollback \
  nginx

# Откат
docker service rollback nginx

# Удаление
docker service rm nginx

#Сети в Swarm

# Создать overlay сеть
docker network create \
  --driver overlay \
  --attachable \
  my-overlay

# Сервисы в overlay сети автоматически видят друг друга
docker service create \
  --name api \
  --network my-overlay \
  myapi:latest

docker service create \
  --name db \
  --network my-overlay \
  postgres:15

#Stacks (Docker Compose в Swarm)

# docker-stack.yml
version: '3.8'

services:
  web:
    image: nginx:alpine
    deploy:
      replicas: 3
      update_config:
        parallelism: 1
        delay: 10s
      resources:
        limits:
          cpus: '0.5'
          memory: 128M
    ports:
      - "80:80"
    depends_on:
      - api

  api:
    image: myapi:latest
    deploy:
      replicas: 5
      update_config:
        parallelism: 2
        delay: 10s
      resources:
        limits:
          cpus: '1'
          memory: 512M
    environment:
      - DATABASE_URL=postgresql://user:pass@db:5432/myapp

  db:
    image: postgres:15-alpine
    deploy:
      placement:
        constraints:
          - node.role == manager
    volumes:
      - postgres-data:/var/lib/postgresql/data
    environment:
      - POSTGRES_USER=user
      - POSTGRES_PASSWORD=pass

volumes:
  postgres-data:

# Развёртывание стека
docker stack deploy -c docker-stack.yml myapp

# Список стеков
docker stack ls

# Сервисы стека
docker stack services myapp

# Удаление стека
docker stack rm myapp

#Health Checks в Swarm

services:
  api:
    image: myapi:latest
    deploy:
      replicas: 3
      update_config:
        failure_action: rollback
    healthcheck:
      test: ["CMD", "curl", "-f", "http://localhost:8000/health"]
      interval: 30s
      timeout: 3s
      retries: 3
      start_period: 10s

#Kubernetes (K8s)

Kubernetes — система оркестрации с открытым исходным кодом от Google.

#Основные концепции

Концепция	Описание
Pod	Минимальная единица развёртывания (один или несколько контейнеров)
Deployment	Управление репликами Pod, rolling updates
Service	Стабильный endpoint для доступа к Pod
ConfigMap	Хранение конфигурации
Secret	Хранение секретов
Namespace	Логическое разделение кластера
Ingress	Внешний доступ к сервисам

#Установка Minikube (локальный K8s)

# macOS
brew install minikube

# Запуск кластера
minikube start

# Проверка
kubectl cluster-info
kubectl get nodes

#Pod

# pod.yml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: myapp-pod
  labels:
    app: myapp
spec:
  containers:
    - name: myapp
      image: myapp:1.0.0
      ports:
        - containerPort: 8000
      resources:
        limits:
          memory: "256Mi"
          cpu: "500m"
        requests:
          memory: "128Mi"
          cpu: "250m"
      livenessProbe:
        httpGet:
          path: /health
          port: 8000
        initialDelaySeconds: 30
        periodSeconds: 10
      readinessProbe:
        httpGet:
          path: /ready
          port: 8000
        initialDelaySeconds: 5
        periodSeconds: 5

# Создать Pod
kubectl apply -f pod.yml

# Посмотреть Pod
kubectl get pods

# Детали
kubectl describe pod myapp-pod

# Логи
kubectl logs myapp-pod

# Exec в Pod
kubectl exec -it myapp-pod -- bash

# Удалить
kubectl delete pod myapp-pod

#Deployment

# deployment.yml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: myapp-deployment
  labels:
    app: myapp
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: myapp
  template:
    metadata:
      labels:
        app: myapp
    spec:
      containers:
        - name: myapp
          image: myapp:1.0.0
          ports:
            - containerPort: 8000
          resources:
            limits:
              memory: "512Mi"
              cpu: "1"
          env:
            - name: DATABASE_URL
              valueFrom:
                secretKeyRef:
                  name: db-secret
                  key: url

# Создать Deployment
kubectl apply -f deployment.yml

# Посмотреть
kubectl get deployments
kubectl get replicasets
kubectl get pods

# Масштабирование
kubectl scale deployment myapp-deployment --replicas=5

# Обновление образа
kubectl set image deployment/myapp-deployment myapp=myapp:2.0.0

# Откат
kubectl rollout undo deployment/myapp-deployment

# Статус развёртывания
kubectl rollout status deployment/myapp-deployment

# История
kubectl rollout history deployment/myapp-deployment

#Service

# service.yml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: myapp-service
spec:
  selector:
    app: myapp
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 8000
  type: LoadBalancer  # или ClusterIP, NodePort

# Создать Service
kubectl apply -f service.yml

# Посмотреть
kubectl get services

# External IP (для LoadBalancer)
kubectl get service myapp-service -o jsonpath='{.status.loadBalancer.ingress[0].ip}'

#ConfigMap и Secret

# configmap.yml
apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: app-config
data:
  APP_ENV: production
  LOG_LEVEL: info
  MAX_CONNECTIONS: "100"

# secret.yml
apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  name: db-secret
type: Opaque
stringData:
  url: postgresql://user:password@db:5432/myapp
  password: supersecret

# Создать
kubectl apply -f configmap.yml
kubectl apply -f secret.yml

# Посмотреть
kubectl get configmaps
kubectl get secrets

# Значения (base64)
kubectl get secret db-secret -o yaml

#Ingress

# ingress.yml
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: myapp-ingress
  annotations:
    nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target: /
spec:
  rules:
    - host: myapp.example.com
      http:
        paths:
          - path: /
            pathType: Prefix
            backend:
              service:
                name: myapp-service
                port:
                  number: 80

# Создать
kubectl apply -f ingress.yml

# Посмотреть
kubectl get ingress

#Namespaces

# Создать namespace
kubectl create namespace production

# Развёртывание в namespace
kubectl apply -f deployment.yml -n production

# Посмотреть в namespace
kubectl get pods -n production

# Все namespace
kubectl get namespaces

#Сравнение Swarm и Kubernetes

Характеристика	Docker Swarm	Kubernetes
Сложность	Низкая	Высокая
Установка	Встроен в Docker	Требует настройки
Масштабирование	До ~1000 узлов	До ~5000 узлов
GUI	Нет (Portainer)	Dashboard, Rancher
Auto-scaling	Ограниченное	HPA, VPA
Service Mesh	Требует интеграции	Istio, Linkerd
Сообщество	Меньше	Огромное
Использование	Малые/средние проекты	Enterprise, production

#Когда что использовать

#Docker Swarm

✅ Подходит для:

Малых и средних проектов
Команд, уже использующих Docker
Быстрого развёртывания без сложностей
Локальных кластеров разработки

❌ Не подходит для:

Очень больших кластеров (>1000 узлов)
Сложных требований к auto-scaling
Multi-cloud развёртываний

#Kubernetes

✅ Подходит для:

Enterprise production-сред
Больших кластеров
Сложных микросервисных архитектур
Multi-cloud и hybrid-cloud
Требований к auto-scaling

❌ Не подходит для:

Простых проектов с 1-2 сервисами
Команд без DevOps-ресурсов
Быстрого прототипирования

#Managed Kubernetes

#AWS EKS

# Установка eksctl
brew install eksctl

# Создание кластера
eksctl create cluster \
  --name my-cluster \
  --region us-east-1 \
  --nodegroup-name standard-workers \
  --node-type t3.medium \
  --nodes 3

# Подключение kubectl
aws eks update-kubeconfig --name my-cluster --region us-east-1

#Google GKE

# Создание кластера
gcloud container clusters create my-cluster \
  --num-nodes=3 \
  --zone us-central1-a

# Подключение kubectl
gcloud container clusters get-credentials my-cluster --zone us-central1-a

#Azure AKS

# Создание кластера
az aks create \
  --resource-group my-resource-group \
  --name my-cluster \
  --node-count 3 \
  --enable-addons monitoring

# Подключение kubectl
az aks get-credentials --resource-group my-resource-group --name my-cluster

#Best Practices

#1. Используйте resource limits

resources:
  limits:
    memory: "512Mi"
    cpu: "1"
  requests:
    memory: "256Mi"
    cpu: "500m"

#2. Health checks обязательны

livenessProbe:
  httpGet:
    path: /health
    port: 8000
  initialDelaySeconds: 30
  periodSeconds: 10

readinessProbe:
  httpGet:
    path: /ready
    port: 8000
  initialDelaySeconds: 5
  periodSeconds: 5

#3. Не используйте latest

# ✅ Хорошо
image: myapp:v1.0.0

# ❌ Плохо
image: myapp:latest

#4. Используйте namespaces

kubectl create namespace production
kubectl create namespace staging
kubectl create namespace development

#5. Helm для управления релизами

# Установка Helm
brew install helm

# Создание чарта
helm create myapp

# Установка
helm install myapp ./myapp -n production

# Обновление
helm upgrade myapp ./myapp -n production

# Откат
helm rollback myapp -n production

#Конец курса

Поздравляем! Вы прошли полный курс по Docker от основ до production и оркестрации.

Что дальше:

Практикуйтесь на реальных проектах
Изучите Helm для управления K8s
Рассмотрите сервис-меши (Istio, Linkerd)
Освойте GitOps (ArgoCD, Flux)

Концепция

Описание

Pod

Минимальная единица развёртывания (один или несколько контейнеров)

Deployment

Управление репликами Pod, rolling updates

Service

Стабильный endpoint для доступа к Pod

ConfigMap

Хранение конфигурации

Secret

Хранение секретов

Namespace

Логическое разделение кластера

Ingress

Внешний доступ к сервисам

Характеристика

Docker Swarm

Kubernetes

Сложность

Низкая

Высокая

Установка

Встроен в Docker

Требует настройки

Масштабирование

До ~1000 узлов

До ~5000 узлов

GUI

Нет (Portainer)

Dashboard, Rancher

Auto-scaling

Ограниченное

HPA, VPA

Service Mesh

Требует интеграции

Istio, Linkerd

Сообщество

Меньше

Огромное

Использование

Малые/средние проекты

Enterprise, production