隨著容器化技術的普及，Kubernetes 成為容器協調的首選。本文將引導讀者使用 microk8s 和 AWS EKS 佈署容器化應用。首先，我們會簡述容器技術的優勢，並示範如何使用 Docker 建立容器映像檔。接著，介紹 Kubernetes 的核心概念，例如 Pod、Deployment 和 Service，並提供 microk8s 和 AWS EKS 的佈署步驟和組態範例。最後，我們將討論 ReplicaSet 的運作原理，並展望容器技術的未來發展。
使用 Kubernetes 佈署容器應用程式：microk8s 與 AWS EKS 實作
容器技術的興起徹底改變了軟體開發和佈署的方式，從傳統的虛擬機器到現代的容器化應用，技術的演進不僅提升了開發效率，也最佳化了資源利用。本文將探討如何使用 Kubernetes 佈署容器應用程式，並著重於 microk8s 和 AWS EKS 的實作。
虛擬機器到容器的轉變
在過去，虛擬機器（VM）是佈署應用程式的主要方式。虛擬機器允許在同一台實體主機上執行多個作業系統，提供了一個隔離的環境。然而，虛擬機器的缺點是啟動速度慢、資源消耗大，且管理複雜。
graph LR A[實體主機] --> B[虛擬機器1] A --> C[虛擬機器2] A --> D[虛擬機器N] B --> E[作業系統1] C --> F[作業系統2] D --> G[作業系統N]
圖表翻譯： 此圖示展示了虛擬機器的架構，實體主機上執行多個虛擬機器，每個虛擬機器內部執行各自的作業系統。
隨著容器技術的發展，這種情況得到了改善。容器是一種輕量級的虛擬化技術，它允許應用程式及其依賴項封裝在一起執行，而無需獨立的作業系統例項。容器共用主機的作業系統核心，因此比虛擬機器更輕量，啟動速度更快。
容器技術的優勢
- 高效利用資源：容器共用主機的作業系統，因此比虛擬機器更節省資源。
- 快速啟動：容器可以在幾秒鐘內啟動，而虛擬機器通常需要幾分鐘。
- 易於管理：容器可以使用 Docker 等工具輕鬆建立、佈署和管理。
使用 Docker 進行容器化
Docker 是目前最流行的容器化平台，它提供了一種簡單的方式來建立、佈署和執行容器。以下是使用 Docker 進行容器化的基本步驟：
安裝 Docker：首先需要在開發機器上安裝 Docker。
# 在 Ubuntu 上安裝 Docker sudo apt update sudo apt install docker.io -y sudo systemctl start docker sudo systemctl enable docker建立 Dockerfile：Dockerfile 是一個文字檔案，包含構建 Docker 映像的所有指令。
# 使用官方的 Python 映像作為基礎 FROM python:3.9-slim # 設定工作目錄 WORKDIR /app # 複製 requirements.txt COPY requirements.txt . # 安裝依賴項 RUN pip install --no-cache-dir -r requirements.txt # 複製應用程式碼 COPY . . # 暴露埠 EXPOSE 8000 # 執行應用程式 CMD ["python", "app.py"]內容解密：
FROM python:3.9-slim：使用官方的 Python 3.9 映像作為基礎映像。WORKDIR /app：在容器中設定工作目錄為/app。COPY requirements.txt .：將主機上的requirements.txt複製到容器的工作目錄。RUN pip install --no-cache-dir -r requirements.txt：安裝requirements.txt中指定的 Python 依賴項。COPY . .：將主機上的當前目錄內容複製到容器的工作目錄。EXPOSE 8000：宣告容器將監聽的埠。CMD ["python", "app.py"]：設定容器啟動時執行的預設命令。
構建和執行 Docker 映像：使用 Dockerfile 構建映像，並執行容器。
# 構建 Docker 映像 docker build -t my-python-app . # 執行 Docker 容器 docker run -p 8000:8000 my-python-app
Kubernetes 與容器協調
隨著應用程式規模的擴大，管理大量的容器變得越來越複雜。Kubernetes 是一個容器協調系統，可以自動化容器的佈署、擴充套件和管理。以下是 Kubernetes 的一些關鍵概念：
- Pod：Kubernetes 中最小的佈署單元，可以包含一個或多個容器。
- Deployment：管理 Pod 的建立、更新和刪除。
- Service：為 Pod 提供穩定的網路介面。
使用 microk8s 佈署應用程式
microk8s 是一個輕量級的 Kubernetes 發行版，適合開發和測試環境。以下是使用 microk8s 佈署應用程式的步驟：
安裝 microk8s：
# 在 Ubuntu 上安裝 microk8s sudo snap install microk8s --classic啟用必要的外掛：
# 啟用 DNS 和 Dashboard 外掛 microk8s enable dns dashboard佈署應用程式：建立一個 Deployment 資源來佈署應用程式。
apiVersion: apps/v1 kind: Deployment metadata: name: my-python-app spec: replicas: 3 selector: matchLabels: app: my-python-app template: metadata: labels: app: my-python-app spec: containers: - name: my-python-app image: my-python-app:latest ports: - containerPort: 8000內容解密：
apiVersion和kind：定義了 Kubernetes 資源的版本和型別。metadata.name：指定了 Deployment 的名稱。spec.replicas：指定了要執行的 Pod 副本數量。spec.selector.matchLabels和spec.template.metadata.labels：用於匹配 Pod 和 Deployment。spec.template.spec.containers：定義了 Pod 中的容器。
應用組態：使用
kubectl應用組態檔案。# 應用 Deployment 組態 microk8s kubectl apply -f deployment.yaml
在 AWS EKS 上佈署 Kubernetes 應用程式
AWS EKS（Elastic Kubernetes Service）是 AWS 提供的託管 Kubernetes 服務，可以簡化 Kubernetes 叢集的管理。以下是將應用程式佈署到 AWS EKS 的步驟：
建立 EKS 叢集：使用 AWS 管理控制檯或 AWS CLI 建立 EKS 叢集。
# 使用 eksctl 建立 EKS 叢集 eksctl create cluster --name my-eks-cluster --region us-west-2組態 kubectl：組態
kubectl以連線到 EKS 叢集。# 更新 kubeconfig aws eks --region us-west-2 update-kubeconfig --name my-eks-cluster佈署應用程式：使用與 microk8s 相同的 Deployment 組態檔案，將應用程式佈署到 EKS 叢集。
# 應用 Deployment 組態 kubectl apply -f deployment.yaml
隨著容器技術和 Kubernetes 的不斷發展，未來將會有更多的工具和平台出現，以簡化容器化應用程式的開發和佈署。開發者需要持續學習和掌握這些新技術，以保持競爭力。
參考資料
透過本文的介紹，讀者應該對使用 Kubernetes 佈署容器應用程式有了更深入的瞭解，並能夠在實際專案中應用這些知識。
Kubernetes與Docker的關聯及容器化技術深入解析
前言
隨著現代軟體開發的快速演進，容器化技術已成為業界的主流選擇。其中，Docker與Kubernetes分別扮演了容器執行環境與容器協調的重要角色。本文將探討Docker與Kubernetes的基本概念、技術細節以及實務應用。
Docker與容器基礎
容器技術的核心優勢
容器技術相較於傳統虛擬化技術具有諸多優勢：
- 輕量化：容器分享主機作業系統核心，無需額外資源
- 快速佈署：容器啟動時間遠低於虛擬機器
- 環境一致性：開發、測試與生產環境保持高度一致
實作：建立第一個容器映像檔
步驟一：建立基礎作業系統容器
要建立一個完整的容器映像檔，首先需要一個基礎的作業系統環境。以下是一個典型的Dockerfile範例，用於建立一個包含nginx的容器映像檔：
# 使用官方Ubuntu作為基礎映像檔
FROM ubuntu:latest
# 更新軟體包列表並安裝nginx
RUN apt-get update && apt-get install -y nginx
# 複製自定義的index.html到容器中
COPY index.html /var/www/html/
# 暴露80埠
EXPOSE 80
# 設定容器啟動時執行的命令
CMD ["nginx", "-g", "daemon off;"]
內容解密：
FROM ubuntu:latest：指定使用最新的Ubuntu官方映像檔作為基礎RUN apt-get update && apt-get install -y nginx：在容器中安裝nginx服務COPY index.html /var/www/html/：將主機上的index.html複製到容器中EXPOSE 80：宣告容器需要暴露的埠號CMD ["nginx", "-g", "daemon off;"]：設定容器啟動時執行的預設命令
建置映像檔
執行以下命令建置映像檔：
docker build -t my-nginx-image .
內容解密：
docker build：Docker建置映像檔的命令-t my-nginx-image：為建置的映像檔命名.：指定Dockerfile所在的目錄
執行容器
建置完成後，可以使用以下命令執行容器：
docker run -d -p 8080:80 my-nginx-image
內容解密：
docker run：執行容器的命令-d：後台執行容器-p 8080:80：將主機的8080埠對映到容器的80埠my-nginx-image：要執行的映像檔名稱
Kubernetes基礎概念與實務應用
Kubernetes架構核心元件
- Node（節點）：叢集中的工作節點
- Pod（容器組）：Kubernetes中最小的可佈署單元
- Namespace（名稱空間）：用於資源隔離的邏輯分割槽
- Service（服務）：提供穩定的網路介面給客戶端存取
實作：佈署第一個Kubernetes應用程式
步驟一：建立Deployment設定檔
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: nginx-deployment
spec:
replicas: 3
selector:
matchLabels:
app: nginx
template:
metadata:
labels:
app: nginx
spec:
containers:
- name: nginx
image: nginx:latest
ports:
- containerPort: 80
內容解密：
apiVersion和kind：指定Kubernetes API版本和資源型別replicas: 3：設定副本數量為3selector.matchLabels：定義如何選擇要管理的Podtemplate.spec.containers：定義容器規格
步驟二：套用設定檔
kubectl apply -f deployment.yaml
內容解密：
kubectl apply：套用設定檔到叢集的命令-f deployment.yaml：指定要套用的設定檔
步驟三：驗證佈署結果
kubectl get deployments
kubectl get pods
內容解密：
kubectl get deployments：檢視Deployment狀態kubectl get pods：檢視Pod狀態
進階應用：擴充套件與管理
ReplicaSet詳解
ReplicaSet是Kubernetes中用於管理Pod副本數量的控制器。以下是一個典型的ReplicaSet設定檔範例：
apiVersion: apps/v1
kind: ReplicaSet
metadata:
name: nginx-rs
spec:
replicas: 5
selector:
matchLabels:
app: nginx
template:
metadata:
labels:
app: nginx
spec:
containers:
- name: nginx
image: nginx:latest
內容解密：
replicas: 5：設定所需的Pod副本數量selector.matchLabels：定義如何選擇要管理的Podtemplate：定義要建立的Pod範本
您的任務
- 嘗試建立自己的容器映像檔並佈署到Kubernetes叢集
- 實驗不同的ReplicaSet組態以瞭解其對Pod管理的影響
- 探索Kubernetes的其他進階功能，如StatefulSet和DaemonSet
隨著容器化技術的持續發展，未來將有更多創新應用出現。建議持續關注相關技術的發展，如：
- 容器網路與安全性的進展
- Serverless容器技術的演進
- 多叢集管理的最佳實踐
透過持續學習和實踐，您將能夠在容器化技術領域保持領先地位，並為企業帶來更大的價值。
