Wyobraź sobie Kubernetes, który zajmuje mniej niż 100 MB i potrzebuje tylko 512 MB RAM do działania. Właśnie tak lekki jest K3s, minimalistyczna dystrybucja Kubernetes, która rewolucjonizuje sposób, w jaki my, programiści, pracujemy z konteneryzacją.
W przeciwieństwie do tradycyjnego Kubernetes czy Minikube, które mogą być zasobożerne, K3s został zoptymalizowany do pracy w środowiskach o ograniczonych zasobach. Podczas gdy niektórzy programiści wahają się między rozwiązaniami takimi jak Minikube, Kind czy MicroK8s, K3s wyróżnia się swoją lekkością i wydajnością, szczególnie w zastosowaniach brzegowych i IoT.
W tym przewodniku pokażemy, jak rozpocząć pracę z lekkim Kubernetes, koncentrując się na praktycznych aspektach wdrożenia i codziennego użytkowania. Przeprowadzimy Cię przez proces instalacji, konfiguracji i pierwszego wdrożenia, pokazując, jak efektywnie wykorzystać te narzędzia w swoim środowisku programistycznym.
Dlaczego programiści potrzebują lekkiego Kubernetes
Tradycyjny Kubernetes, choć potężny i wszechstronny, stawia przed programistami liczne wyzwania, które mogą znacząco spowalniać ich codzienną pracę. Lekkie dystrybucje, takie jak K3s, MicroK8s czy Minikube, powstały właśnie jako odpowiedź na te trudności.
Wyzwania tradycyjnego Kubernetes dla programistów
Pełnowymiarowy Kubernetes, mimo swoich zalet, potrafi być prawdziwym wyzwaniem dla zespołów deweloperskich. Przede wszystkim, charakteryzuje się on stromą krzywą uczenia się, szczególnie dla programistów, którzy dopiero rozpoczynają swoją przygodę z orkiestracją kontenerów. Według raportów branżowych, większość organizacji potrzebuje miesięcy lub nawet lat, aby osiągnąć pełną biegłość w korzystaniu z tej technologii.
Kolejnym istotnym wyzwaniem są wysokie wymagania sprzętowe. Standardowa instalacja Kubernetes wymaga znacznych zasobów systemowych, zwłaszcza w konfiguracjach wysokiej dostępności. To sprawia, że testowanie lokalnych środowisk staje się problematyczne na przeciętnych komputerach deweloperskich.
Wielu programistów zgłasza również trudności z zaawansowanymi aspektami zarządzania:
- Bezpieczeństwo kontenerów wymaga szczególnej uwagi i wdrożenia odpowiednich praktyk
- Zarządzanie aplikacjami stanowymi w środowisku kontenerowym stanowi wyzwanie techniczne
- Monitorowanie i debugowanie rozproszonego systemu kontenerowego jest skomplikowane
Co więcej, aż 44% organizacji wskazuje na brak odpowiednich umiejętności jako główną barierę w adopcji Kubernetes. Niedobór specjalistów sprawia, że programiści często muszą samodzielnie zgłębiać tę technologię, co odciąga ich od głównych zadań programistycznych.
Korzyści z używania lekkiego Kubernetes w codziennej pracy
Lekkie dystrybucje Kubernetes, takie jak K3s, oferują programistom szereg istotnych korzyści. Przede wszystkim, eliminują one problem wysokich wymagań sprzętowych. K3s, w przeciwieństwie do standardowej wersji, może działać efektywnie nawet na urządzeniach o ograniczonych zasobach, co czyni go idealnym do pracy lokalnej.
Znaczącą zaletą jest też uproszczony proces instalacji i konfiguracji. Podczas gdy tradycyjny Kubernetes wymaga skomplikowanej konfiguracji i znajomości wielu komponentów, lekkie dystrybucje oferują szybki start praktycznie „od pudełka”. To pozwala programistom skupić się na tym, co naprawdę istotne – rozwijaniu aplikacji.
Lekki Kubernetes doskonale sprawdza się w:
- Automatyzacji procesów wdrażania bez przestojów
- Tworzeniu środowisk deweloperskich zbliżonych do produkcyjnych
- Szybkim testowaniu i eksperymentowaniu z nowymi rozwiązaniami
Istotną korzyścią jest też możliwość pracy w modelu ciągłego dostarczania (CI/CD). Jak zauważają eksperci, „ciągłe dostarczanie nie jest łatwe, ale możliwe do zrealizowania”. Lekkie dystrybucje Kubernetes znacząco ułatwiają wprowadzanie małych zmian w sposób ciągły, co ogranicza ryzyko pojawiania się błędów.
Dla programistów backend-owych znajomość Kubernetes staje się wręcz krytycznie ważna dla rozwoju kariery. Ponad 75% dużych firm już wdrożyło lub aktywnie wdraża tę technologię, a specjaliści posiadający te umiejętności są coraz bardziej poszukiwani na rynku pracy.
Przegląd najpopularniejszych lekkich dystrybucji Kubernetes
Na rynku dostępnych jest kilka lekkich dystrybucji Kubernetes, które zdobyły popularność wśród programistów. Każda z nich ma swoje unikalne cechy i przypadki użycia, które warto poznać przed dokonaniem wyboru.
Minikube – klasyczne rozwiązanie dla początkujących
Minikube to najbardziej rozpowszechnione narzędzie do instalacji lokalnego Kubernetes. Oferuje łatwy w użyciu przewodnik po instalacji i uruchamianiu pojedynczych środowisk Kubernetes na różnych systemach operacyjnych. Wdraża Kubernetes jako kontener, maszynę wirtualną lub bezpośrednio na sprzęcie, implementując punkt końcowy API Dockera, co przyspiesza przesyłanie obrazów kontenerów.
Minikube wyróżnia się zaawansowanymi funkcjami, takimi jak równoważenie obciążenia, montowanie systemów plików i FeatureGates. Jest idealny do uruchamiania lokalnego środowiska testowego, które umożliwia eksperymentowanie z nowymi rozwiązaniami bez obaw o nieprzewidziane problemy.
K3s – lekki i wydajny Kubernetes od Rancher
K3s to oficjalny projekt CNCF, który dostarcza lekką, ale potężną certyfikowaną dystrybucję Kubernetes, zaprojektowaną dla obciążeń produkcyjnych w środowiskach o ograniczonych zasobach. Został zapakowany jako pojedynczy plik binarny o rozmiarze mniejszym niż 100 MB, co zmniejsza zależności i kroki potrzebne do instalacji i uruchomienia klastra.
K3s wspiera zarówno architekturę ARM64, jak i ARMv7, co czyni go idealnym rozwiązaniem dla urządzeń takich jak Raspberry Pi czy serwery AWS. Jest doskonałym wyborem, jeśli potrzebujesz szybko uruchomić klaster Kubernetes w małym środowisku, takim jak urządzenia IoT, lokalny serwer lub środowisko o ograniczonych zasobach.
Kind (Kubernetes in Docker) – idealne do testowania
Kind (Kubernetes in Docker) pomaga uruchamiać klastry Kubernetes lokalnie i w potokach CI, używając kontenerów Docker jako „węzłów”. Zaprojektowany przede wszystkim do testowania Kubernetes, Kind jest otwartym oprogramowaniem certyfikowanym przez CNCF, które wspiera wielowęzłowe klastry o wysokiej dostępności.
Ta dystrybucja szczególnie dobrze sprawdza się w środowiskach CI/CD, umożliwiając tworzenie efemerycznych klastrów, które można łatwo tworzyć i niszczyć dynamicznie.
MicroK8s – propozycja od Canonical
MicroK8s, stworzony przez Canonical, to dystrybucja Kubernetes zaprojektowana do szybkiego uruchamiania, samoleczenia i wysokiej dostępności klastrów. Jest dostarczany jako pojedynczy pakiet, który można zainstalować w 42 różnych wersjach Linuksa.
MicroK8s wyróżnia się prostotą, solidnością i kompletnością. Jako jedyna opcja wśród lekkich dystrybucji oferuje instalację za pomocą jednego polecenia, automatyczne tworzenie klastrów o wysokiej dostępności i automatyczne aktualizacje. Jest idealnym rozwiązaniem dla programistów, testerów, małych przedsiębiorstw oraz osób chcących poznać świat Kubernetes bez konieczności konfigurowania skomplikowanej infrastruktury.
Szybki start z K3s – krok po kroku
Proces wdrożenia K3s został zaprojektowany z myślą o programistach szukających szybkiego startu z Kubernetes. W przeciwieństwie do tradycyjnych dystrybucji, K3s umożliwia uruchomienie pełnoprawnego klastra zaledwie kilkoma poleceniami.
Instalacja K3s na różnych systemach operacyjnych
K3s oferuje wyjątkowo prosty proces instalacji dzięki wygodnemu skryptowi dostępnemu pod adresem https://get.k3s.io. Na systemach opartych na systemd lub openrc, instalacja sprowadza się do wykonania jednego polecenia:
curl -sfL https://get.k3s.io | sh -
Przede wszystkim, po wykonaniu tej komendy:
- Usługa K3s zostanie skonfigurowana do automatycznego restartu po ponownym uruchomieniu maszyny
- Zainstalowane zostaną dodatkowe narzędzia, w tym
kubectl,crictl,ctr,k3s-killall.shorazk3s-uninstall.sh - Plik konfiguracyjny kubeconfig zostanie zapisany w
/etc/rancher/k3s/k3s.yaml
Aby dostosować instalację, możemy użyć różnych parametrów. Na przykład, jeśli planujemy później korzystać z MetalLB, warto wyłączyć wbudowany load balancer:
curl -sfL https://get.k3s.io | INSTALL_K3S_EXEC="--disable=servicelb" sh -s -
Podstawowa konfiguracja klastra
Po instalacji pojedynczego węzła otrzymujemy w pełni funkcjonalny klaster Kubernetes zawierający wszystkie niezbędne komponenty: magazyn danych, płaszczyznę kontrolną, kubelet oraz środowisko uruchomieniowe kontenerów.
Aby dodać kolejne węzły robocze do klastra, należy najpierw uzyskać token węzła z serwera głównego, który znajduje się w pliku /var/lib/rancher/k3s/server/node-token. Następnie wykonujemy na węźle roboczym:
curl -sfL https://get.k3s.io | K3S_URL=https://adres-serwera:6443 K3S_TOKEN=token-węzła sh -
Warto pamiętać, że każda maszyna musi mieć unikalną nazwę hosta. Jeśli maszyny nie mają unikalnych nazw hostów, możemy użyć zmiennej środowiskowej K3S_NODE_NAME.
W celu optymalizacji wydajności, szczególnie na Raspberry Pi czy innych urządzeniach o ograniczonych zasobach, warto zmodyfikować parametry jądra, dodając do pliku /boot/cmdline.txt:
cgroup_enable=cpuset cgroup_memory=1 cgroup_enable=memory
Pierwsze wdrożenie aplikacji
Po uruchomieniu klastra możemy sprawdzić jego stan:
sudo kubectl get nodes
Aby wdrożyć pierwszą aplikację, na przykład serwer nginx, wystarczą dwa proste polecenia:
sudo kubectl create deployment nginx --image=nginx
sudo kubectl expose deployment nginx --type=LoadBalancer --name=nginx --port=80
Te komendy utworzą deployment serwera nginx oraz udostępnią go na zewnątrz klastra poprzez LoadBalancer. Po kilku chwilach aplikacja będzie dostępna pod adresem IP przydzielonym przez system równoważenia obciążenia.
Jeśli chcemy sprawdzić status naszego wdrożenia, możemy użyć:
sudo kubectl get pods
sudo kubectl get services
W ten sposób w kilka minut otrzymujemy działający klaster Kubernetes z pierwszą uruchomioną aplikacją, co stanowi idealne środowisko do rozpoczęcia pracy z konteneryzacją dla programistów.
