CI and CD ด้วย Docker, Image Registry และ Kubernetes บน Localhost(Window 10)

เพื่อให้เข้าใจการทำงานของ CI และ CD ก่อนที่จะทำการส่ง Code ของเราขึ้น Cloud โดยผูกขั้นตอนต่างๆ เข้ากับ Tool อย่างพวก Jenkins จึงชวนทุกคนมา เล่น Docker, Image Registry และ Kubernetes บนเครื่อง Local ที่ไม่ว่าจะเล่นอย่างไรก็ยังไม่ต้องเสียค่าใช้จ่ายให้ Cloud Provider

0. Python web app

เครียมแอพของเราที่จะ deploy ขึ้น server ซึ่งในทีนี้เราจะใช้ภาษา python ดังนั้นเราต้องเตรียม environment โดยเริ่มจากโหลด python จากนั้นจึงเตรียม library สำหรับแอพของเราด้วยการรันคำสั่ง

pip install --trusted-host pypi.org --trusted-host files.pythonhosted.org flask

เราเตรียม Code ที่เป็น python webapp ง่ายๆที่ใช้บริการ Framework ที่ชื่อว่า Flask

from flask import Flask

app = Flask(__name__)

@app.route('/')
def homepage():
    return "Welcome to my webpage"

if __name__ == '__main__':
    app.run(host='0.0.0.0', port='5000')

โดยเราสามารถรัน application ของเราด้วย command ด้านล่างนี้ซึ่งถ้าไม่มีปัญหาอะไร เราจะสามารถเรียก application ของเราผ่าน browser ด้วย URL: http://127.0.0.1:5000/ ซึ่งแสดงคำว่า "Welcome to my webpage" ออกมา

python app.py

1. Docker

ทีนี้เราพร้อมที่จะเอา application ของเราส่งขึ้น Docker ที่อยู่บนเครื่องของเราเอง พระเอกของงานนี้คือ Docker Desktop บน window 10 โดยสามารถ Download ได้จาก docker-ce-desktop-windows เมื่อโหลดเสร็จแล้ว รบกวนกดที่ Switch to Linux containers เพราะจากที่ลองใช้ Window container แล้วมัน crash ตัวมันเองบ่อยๆ

พอโหลดแล้วสิ่งที่เราต้องเตรียมต่อไปก็คือ Dockerfile ซึ่งเป็นโครงสร้างเพื่อสร้าง image ขึ้นมา

1.1 Image

เราสามารถทดสอบว่า Dockerfile ที่เราเขียนขึ้นมานั้นทำงานได้ถูกต้องด้วยการสั่ง Command ด้านล่าง

docker image build -t oujai/myweb .

1.2 Container

และสามารถ Run application ให้สามารถใช้งานได้ด้วยการ

docker container run oujai/myweb

1.3 Command เพิ่มเติม

$ docker container ls
$ docker logs [CONTAINER ID]
$ docker exec -it [CONTAINER ID] /bin/sh
$ docker exec -it [CONTAINER ID] /bin/bash

$ docker ps -q | xargs docker stats

Standard command
$ docker image ls
$ docker container ls
$ docker container run oujai/myweb:1.0.0

Run in background service
$ docker container run -d oujai/myweb:1.0.0
$ curl localhost:5000
$ docker container stop 1052821d0562

Connect port
$ docker container run -d -p 8080:5000 oujai/myweb:1.0.0
$ curl -s localhost:8080

Start shell
$ docker container ls
$ docker container exec -it e53fed3d19fa /bin/sh
# curl localhost:5000
$ docker container stop e53fed3d19fa

Map local directory
$ docker container run -d -p 8080:5000 -v $(pwd):/app oujai/myweb:1.0.0
$ echo "hi" > a.log
$ docker container exec -it b0c5377138ec /bin/sh
$ echo "hello" > b.log

2. Image Registry

ความสำคัญของ Image Registry คือ เป็นสถานที่เก็บ Image ที่เราสร้างขึ้น และปล่อยให้ผู้ใช้คนอื่นๆสามารถดึง Image ของเราไปใช้งานได้ผ่าน Docker หรือผ่าน Kubernetes ก็ได้ โดยทั่วไปเราสามารถส่ง Image เราขึ้นไปด้วย Command docker image push [imagename] ซึ่งจะส่ง Image ของเราไปที่ https://hub.docker.com/ แต่กรณีที่เราไม่สามารถเอา image ไปวางที่นี่ได้ ไม่ว่าจะเพราะ Code ของบริษัทหรืออะไรก็ตามแต่ เราก็สามารถเอา Image ไปวางไว้ที่ Local Image Registry ได้

เนื่องจากเรามี Docker บนเครื่องแล้ว เราจึงสามารถเสก Application อะไรก็ได้บนเครื่องเรา ซึ่งเราก็จะเสก Image Registry version 2 ขึ้นมาใช้งานบนเครื่องเราเอง ขั้นตอนง่ายๆ ก็คือการ Run command ด้านล่าน โดยลองสังเกตุดูดีๆ จะเห็นว่าเราเปิด port 8080 ใช้งาน

$ docker run -d -p 8080:5000 --name registry --restart=always registry:2 

เมื่อเราได้ Image Registry ขึ้นมาแล้วเราก็สามารถ ส่ง Image ของเราขึ้นไปได้เลยโดย Commanhd ด้านล่างซึ่งจะเห็นว่า เรามีการเพิ่ม [localhost:8080/] ซึ่งเป็น path ของ Local Image Registry ที่เราพึ่งสร้างขึ้นมาเมื่อตั่งกี้นี่เอง

$ docker image build -t localhost:8080/asnpahp/myweb . 
$ docker image tag localhost:8080/asnpahp/myweb localhost:8080/asnpahp/myweb
$ docker image push localhost:8080/asnpahp/myweb

$ docker container run localhost:8080/asnpahp/myweb

เราสามารถเช็คว่าเราได้ทำการ push Image เข้า Registry เรียบร้อยแล้วโดยการเช็คที่ URL http://localhost:8080/v2/_catalog เราก็จะเห็น Image ที่ชื่อ asnpahp/myweb โพล่ขึ้นมา!!!

3. Kubernetes

เมื่อเราต้องการใช้งาน Kubernetes เราสามารถ Enable Kubernetes มาใช้งานได้โดยเข้าไปตั้งค่าใน Docker Desktop โดยกดที่ Settings > Kubernetes > Enable Kubernetes > Apply & Restart ซึ่งถ้าหากเรา Run command ด้านล่าง ก็จะเห็นว่า Docker ทำการโหลด Image พวก K8S มารันภายในเครื่องเรา

docker image ls

สุดท้ายแล้ว เราก็พร้อมที่จะเอา application myweb ขึ้น Kubernetes โดยใช้ไฟล์ deployment.yaml และ สร้างทางเข้า application ผ่านไฟล์ service.yaml

$ kubectl apply -f deployment.yaml
$ kubectl get deployment

$ kubectl apply -f service.yaml
$ kubectl get service

แถม Command ที่ใช้บ่อยๆของ Kubernetes

แสดง pods
$ kubectl get pods
$ kubectl get pods | findstr myweb

ดูรายละเอียด pods
$ kubectl describe pods
$ kubectl describe pods [pod id]

ลบ pods
$ kubectl delete pods [pod id]

แสดง services
$ kubectl get services

เข้าถึง containers ผ่าน shell
$ kubectl exec -it [pod id] /bin/sh

แสดง logs
$ kubectl logs -f [pod id]
$ kubectl logs --max-log-requests=8 -f -l app=myweb > mylog.log

การ Install ทั้ง Docker และ Kubernetes จะแอบแก้ไขไฟล์ C:\Windows\System32\drivers\etc\hosts ให้เราอัติโนมัติ

# Added by Docker Desktop
192.168.48.118 host.docker.internal
192.168.48.118 gateway.docker.internal

# To allow the same kube context to work on the host and the container:
127.0.0.1 kubernetes.docker.internal

4. Additional

เมื่อเรามี Kubernetes เราสามารถเสก Kubernetes Dashboard ขึ้นมาใช้งานได้ด้วยคำสั่งด้านล่าง

$ kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/dashboard/v2.0.0/aio/deploy/recommended.yaml
$ kubectl proxy

สามารถเข้าใช้งาน Dashboard ด้วย URL http://localhost:8001/api/v1/namespaces/kubernetes-dashboard/services/https:kubernetes-dashboard:/proxy/. ซึ่งก่อนที่จะเข้าไปดูข้อมูลได้นั้นเราต้องไปเอา token จาก command ด้านล่างมาใส่ในหน้า login

$ kubectl -n kube-system describe secret default

หรือถ้าใช้ Visural Studio Code แล้วหละก็แนะนำ Extension สองตัวนี้โลดดดดด Docker กับ Kubernetes