#การ Deploy Kubernetes ด้วย kind

kind หรือ Kubernetes IN Docker เป็นเครื่องมือสำหรับสร้าง Kubernetes Cluster บนเครื่อง Local โดยใช้ Docker Container เป็น Kubernetes Node

เหมาะสำหรับงานด้าน

  • เรียนรู้ Kubernetes
  • พัฒนาและทดสอบ Application
  • ทดสอบ Kubernetes Manifest
  • ทดสอบ Helm Chart
  • สร้าง Multi-node Cluster
  • ใช้ใน CI/CD Pipeline
  • ทดสอบ Container Image ก่อนขึ้น Production

จุดเด่นของ kind คือสร้าง Cluster ได้รวดเร็ว ใช้งานง่าย และลบ Cluster ได้โดยไม่กระทบ Environment หลักของเครื่อง

#Architecture ของ kind

แนวคิดของ kind สามารถอธิบายได้ดังนี้

Host Machine
     |
     v
Docker
     |
     +------------------------+
     |                        |
     v                        v
Control Plane              Worker Node
(Container)                (Container)
     |                        |
     +-----------+------------+
                 |
                 v
          Kubernetes Pods

กล่าวคือ Kubernetes Node แต่ละตัวจะทำงานอยู่ภายใน Docker Container

#1. สิ่งที่ต้องติดตั้ง

ก่อนเริ่มต้นควรติดตั้ง

Docker
kind
kubectl

ตรวจสอบ Docker

docker --version

ตรวจสอบ kind

kind version

ตรวจสอบ kubectl

kubectl version --client

#2. ติดตั้ง kind

#macOS

ติดตั้งด้วย Homebrew

brew install kind

#Windows

ติดตั้งด้วย Chocolatey

choco install kind

หรือ Winget

winget install Kubernetes.kind

#Linux

สามารถดาวน์โหลด Binary จากหน้า Release ของ kind แล้วนำไปไว้ใน PATH เช่น

chmod +x kind

sudo mv kind /usr/local/bin/kind

จากนั้นตรวจสอบ

kind version

#3. สร้าง Kubernetes Cluster

สร้าง Cluster แบบ Default

kind create cluster

ตรวจสอบ Cluster

kind get clusters

ผลลัพธ์ตัวอย่าง

kind

ตรวจสอบ Node

kubectl get nodes

ตัวอย่าง

NAME                 STATUS   ROLES           AGE   VERSION
kind-control-plane   Ready    control-plane   1m    v1.xx.x

ตรวจสอบข้อมูล Cluster

kubectl cluster-info

#4. สร้าง Cluster โดยกำหนดชื่อ

สามารถสร้างหลาย Cluster บนเครื่องเดียวกันได้

kind create cluster --name dev-cluster

ตรวจสอบ

kind get clusters

ตัวอย่าง

kind
dev-cluster

ดู Kubernetes Context

kubectl config get-contexts

เปลี่ยน Context

kubectl config use-context kind-dev-cluster

#5. สร้าง Multi-node Cluster

ในกรณีที่ต้องการจำลองระบบให้ใกล้เคียง Kubernetes จริงมากขึ้น สามารถสร้าง Worker Node หลายตัวได้

สร้างไฟล์

kind-config.yaml

kind: Cluster
apiVersion: kind.x-k8s.io/v1alpha4

nodes:
  - role: control-plane

  - role: worker

  - role: worker

สร้าง Cluster

kind create cluster   --name dev-cluster   --config kind-config.yaml

ตรวจสอบ Node

kubectl get nodes

ตัวอย่าง

NAME                        STATUS   ROLES
dev-cluster-control-plane   Ready    control-plane
dev-cluster-worker          Ready    <none>
dev-cluster-worker2         Ready    <none>

#6. Deploy Application แรกด้วย Nginx

สร้างไฟล์

deployment.yaml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment

metadata:
  name: nginx

spec:
  replicas: 2

  selector:
    matchLabels:
      app: nginx

  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx

    spec:
      containers:
        - name: nginx
          image: nginx:alpine

          ports:
            - containerPort: 80

Deploy

kubectl apply -f deployment.yaml

ตรวจสอบ Deployment

kubectl get deployments

ตรวจสอบ Pod

kubectl get pods

ดูรายละเอียด Deployment

kubectl describe deployment nginx

#7. สร้าง Kubernetes Service

Pod อาจถูกสร้างใหม่และ IP สามารถเปลี่ยนได้ ดังนั้นควรใช้ Service เป็นจุดเชื่อมต่อกับ Application

สร้างไฟล์

service.yaml

apiVersion: v1
kind: Service

metadata:
  name: nginx-service

spec:
  selector:
    app: nginx

  ports:
    - port: 80
      targetPort: 80

  type: ClusterIP

Deploy

kubectl apply -f service.yaml

ตรวจสอบ

kubectl get services

#8. เปิด Application ด้วย port-forward

วิธีที่ง่ายที่สุดสำหรับ Local Development คือ

kubectl port-forward service/nginx-service 8080:80

จากนั้นเปิด Browser

http://localhost:8080

Flow การทำงาน

Browser
   |
   v
localhost:8080
   |
   v
kubectl port-forward
   |
   v
Kubernetes Service
   |
   v
Pods

#9. เปิด Port จาก kind Cluster ไปยัง Host

kind รองรับ extraPortMappings

สร้างไฟล์

kind-config.yaml

kind: Cluster
apiVersion: kind.x-k8s.io/v1alpha4

nodes:
  - role: control-plane

    extraPortMappings:
      - containerPort: 30080
        hostPort: 8080
        protocol: TCP

  - role: worker

  - role: worker

สร้าง Cluster

kind create cluster   --name web-cluster   --config kind-config.yaml

จากนั้นสร้าง Service แบบ NodePort

apiVersion: v1
kind: Service

metadata:
  name: nginx-service

spec:
  type: NodePort

  selector:
    app: nginx

  ports:
    - port: 80
      targetPort: 80
      nodePort: 30080

Deploy

kubectl apply -f deployment.yaml

kubectl apply -f service.yaml

เปิด

http://localhost:8080

จุดสำคัญคือ

extraPortMappings.containerPort

ต้องตรงกับ

Service.nodePort

#10. Deploy Docker Image ที่ Build เอง

สมมติ Application มี Dockerfile

FROM nginx:alpine

COPY ./html /usr/share/nginx/html

Build Image

docker build -t my-web:v1 .

แต่ Image ที่ Build บน Host ยังไม่อยู่ใน kind Node

จึงต้อง Load Image เข้า Cluster

kind load docker-image my-web:v1

ถ้า Cluster มีชื่อ

kind load docker-image my-web:v1   --name dev-cluster

จากนั้นสร้าง Deployment

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment

metadata:
  name: my-web

spec:
  replicas: 2

  selector:
    matchLabels:
      app: my-web

  template:
    metadata:
      labels:
        app: my-web

    spec:
      containers:
        - name: my-web
          image: my-web:v1
          imagePullPolicy: IfNotPresent

          ports:
            - containerPort: 80

Deploy

kubectl apply -f deployment.yaml

สำหรับ Local Image ควรใช้ Version Tag เช่น v1, v2 แทน latest และกำหนด imagePullPolicy: IfNotPresent หรือ Never ตามความเหมาะสม

#11. Workflow สำหรับ Local Development

Workflow ที่ใช้งานได้จริงคือ

Source Code
    |
    v
docker build
    |
    v
Docker Image
    |
    v
kind load docker-image
    |
    v
kubectl apply
    |
    v
Deployment
    |
    v
Pods
    |
    v
Service
    |
    v
Browser / Postman / API Client

ตัวอย่าง

docker build -t my-api:v1 .

kind load docker-image my-api:v1   --name dev-cluster

kubectl apply -f k8s/

kubectl get pods

kubectl port-forward service/my-api 8080:80

#12. Update Application

Build Image Version ใหม่

docker build -t my-web:v2 .

Load เข้า Cluster

kind load docker-image my-web:v2   --name dev-cluster

Update Deployment

kubectl set image deployment/my-web   my-web=my-web:v2

ตรวจสอบ Rollout

kubectl rollout status deployment/my-web

ดูประวัติ

kubectl rollout history deployment/my-web

Rollback

kubectl rollout undo deployment/my-web

#13. Scale Application

เพิ่มจำนวน Pod

kubectl scale deployment nginx   --replicas=5

ตรวจสอบ

kubectl get pods

ดูแบบ Real-time

kubectl get pods -w

#14. ดู Log

ดู Log ของ Pod

kubectl logs <pod-name>

ดูแบบ Real-time

kubectl logs -f <pod-name>

ดู Log ผ่าน Deployment

kubectl logs deployment/nginx

#15. เข้าไปใน Container

kubectl exec -it <pod-name> -- /bin/sh

ใช้สำหรับ Debug Application ภายใน Pod

#16. Troubleshooting

คำสั่งที่ใช้บ่อย

kubectl get pods

kubectl get pods -o wide

kubectl describe pod <pod-name>

kubectl logs <pod-name>

kubectl get events   --sort-by=.metadata.creationTimestamp

ถ้า Pod เป็น

ImagePullBackOff

และกำลังใช้ Local Image ให้ตรวจสอบว่า Load Image เข้า Cluster แล้วหรือไม่

kind load docker-image my-app:v1   --name dev-cluster

#17. ดู Resource ทั้งหมด

kubectl get all

ดูทุก Namespace

kubectl get pods -A

#18. ใช้ Namespace แยก Environment

สร้าง Namespace

kubectl create namespace development

Deploy

kubectl apply   -f deployment.yaml   -n development

ตรวจสอบ

kubectl get pods   -n development

แนวทางนี้สามารถใช้แยก

development
testing
staging

#19. ใช้ ConfigMap

สร้าง ConfigMap

kubectl create configmap app-config   --from-literal=APP_ENV=development

ใช้ใน Deployment

env:
  - name: APP_ENV
    valueFrom:
      configMapKeyRef:
        name: app-config
        key: APP_ENV

#20. ใช้ Secret

สร้าง Secret

kubectl create secret generic app-secret   --from-literal=DB_PASSWORD=my-password

ใช้ใน Deployment

env:
  - name: DB_PASSWORD
    valueFrom:
      secretKeyRef:
        name: app-secret
        key: DB_PASSWORD

ในระบบจริงไม่ควร Commit Secret แบบ Plain Text ลง Git Repository

#21. Folder Structure ที่แนะนำ

my-project/
│
├── src/
│
├── Dockerfile
│
├── kind-config.yaml
│
└── k8s/
    ├── namespace.yaml
    ├── configmap.yaml
    ├── secret.yaml
    ├── deployment.yaml
    └── service.yaml

Deploy ทั้ง Folder

kubectl apply -f k8s/

#22. ตัวอย่าง Full Deployment

#kind-config.yaml

kind: Cluster
apiVersion: kind.x-k8s.io/v1alpha4

nodes:
  - role: control-plane

  - role: worker

  - role: worker

สร้าง Cluster

kind create cluster   --name demo   --config kind-config.yaml

สร้างไฟล์

app.yaml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment

metadata:
  name: nginx

spec:
  replicas: 3

  selector:
    matchLabels:
      app: nginx

  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx

    spec:
      containers:
        - name: nginx
          image: nginx:alpine

          ports:
            - containerPort: 80

---

apiVersion: v1
kind: Service

metadata:
  name: nginx

spec:
  selector:
    app: nginx

  ports:
    - port: 80
      targetPort: 80

Deploy

kubectl apply -f app.yaml

ตรวจสอบ

kubectl get deployment

kubectl get pods

kubectl get service

เปิด Service

kubectl port-forward service/nginx 8080:80

เปิด Browser

http://localhost:8080

#23. ลบ Resource

ลบ Application

kubectl delete -f app.yaml

ลบ Deployment

kubectl delete deployment nginx

ลบ Service

kubectl delete service nginx

#24. ลบ kind Cluster

Cluster Default

kind delete cluster

Cluster ที่กำหนดชื่อ

kind delete cluster --name dev-cluster

ตรวจสอบ

kind get clusters

#25. kind กับ Minikube ต่างกันอย่างไร

คุณสมบัติ kind Minikube
จุดประสงค์ Dev / Test / CI Local Kubernetes
Node Container VM หรือ Container
Multi-node รองรับ รองรับ
Startup เร็ว เร็วถึงปานกลาง
CI/CD เหมาะมาก ใช้ได้
Local Image kind load docker-image มี Workflow ของ Minikube
การสร้าง/ลบ Cluster รวดเร็ว รวดเร็ว
Kubernetes Lab เหมาะมาก เหมาะมาก

ถ้า Workflow ใช้ Docker อยู่แล้ว และต้องสร้าง/ทำลาย Cluster บ่อย ๆ kind เป็นตัวเลือกที่เหมาะมาก

#26. kind เหมาะกับ Production หรือไม่

kind เหมาะกับ

Development
Testing
CI/CD
Training
Kubernetes Lab
Helm Testing
Manifest Validation

แต่โดยทั่วไปไม่ควรใช้เป็น Production Kubernetes Cluster

สำหรับ Production อาจเลือก

Amazon EKS
Google Kubernetes Engine
Azure Kubernetes Service
Kubernetes with kubeadm
RKE2
k3s

ตามลักษณะของระบบ

#27. Workflow ก่อนขึ้น Production

Developer
   |
   v
Source Code
   |
   v
Docker Build
   |
   v
kind Local Cluster
   |
   +--> Unit Test
   |
   +--> Integration Test
   |
   +--> Kubernetes Manifest Test
   |
   +--> Helm Test
   |
   v
Container Registry
   |
   v
Staging Kubernetes
   |
   v
Production Kubernetes

kind จึงมีบทบาทสำคัญในฐานะ Local Kubernetes Environment ก่อนนำ Application ขึ้น Kubernetes จริง

#คำสั่ง kind และ kubectl ที่ใช้บ่อย

# สร้าง Cluster
kind create cluster

# สร้าง Cluster พร้อมชื่อ
kind create cluster --name dev-cluster

# ดู Cluster
kind get clusters

# Load Local Image
kind load docker-image my-app:v1   --name dev-cluster

# ดู Node
kubectl get nodes

# Deploy Resource
kubectl apply -f k8s/

# ดู Pod
kubectl get pods

# ดู Service
kubectl get services

# ดู Log
kubectl logs deployment/my-app

# Forward Port
kubectl port-forward service/my-app 8080:80

# ลบ Cluster
kind delete cluster --name dev-cluster

#สรุป

ขั้นตอนหลักของการ Deploy Kubernetes ด้วย kind คือ

Install Docker
      |
      v
Install kind + kubectl
      |
      v
Create Cluster
      |
      v
Build Docker Image
      |
      v
Load Image to kind
      |
      v
kubectl apply
      |
      v
Deployment
      |
      v
Pods
      |
      v
Service
      |
      v
Test Application

kind เป็นเครื่องมือที่เหมาะมากสำหรับผู้ที่ต้องการเรียน Kubernetes และสำหรับทีมพัฒนาที่ต้องการ Local Kubernetes Cluster ที่สร้างได้รวดเร็ว ใช้ทรัพยากรไม่มาก และสามารถนำไปประยุกต์ใช้กับ CI/CD Pipeline ได้อย่างสะดวก

#References