[PT-BR] Tudo que você, desenvolvedor, precisa saber sobre Pods no Kubernetes

Imagem do banner obtida no Pixabay, autor lucasbieri.

Se destacar no mercado de trabalho depende de muitas variáveis e diferentes decisões ao longo da jornada profissional. Atualmente, no momento da escrita deste conteúdo, uma tecnologia vem se destacando forte no mercado e caso você, desenvolvedor, não saiba utilizá-la, com certeza ficará para trás.

O Kubernetes é uma plataforma open-source voltada para a orquestração de containers (e caso você não sabe o que é um container, e lembrando que container não é Docker, recomendo você deixar esta aba aberta e ir dar uma estudada rápida sobre containers antes de iniciar essa leitura) que automatiza o processo implantação, dimensionamento e operação dos aplicativos nos containers.

Este conteúdo faz parte de uma série de artigos onde é abordado todos os principais recursos do Kubernetes aos quais você deverá conhecer. E para começar essa série com o pé direito, seria impossível não começar com ele, a menor unidade do Kubernetes. Venha comigo aprender sobre os Pods.

O Pod, como mencionado anteriormente, representa a menor unidade de implantação no ecossistema do Kubernetes. Ele desempenha um papel crucial ao servir como um ambiente isolado que abriga um ou mais containers. É fundamental entender que o Kubernetes gerencia as aplicações em unidades chamadas Pods, e é dentro desses objetos do Kubernetes que os containers realmente operam.

Cada Pod possui seus próprios recursos dedicados, que incluem um endereço IP exclusivo, alocação de memória, capacidade de CPU e outros recursos essenciais. Esses recursos são alocados de forma independente para cada Pod, garantindo assim o isolamento e a autonomia das aplicações em execução.

Para aqueles que já possuem familiaridade com o conceito de containers, a transição para o entendimento dos Pods será bastante natural. No entanto, é crucial não confundir um Pod com um container individual, uma vez que os Pods podem conter um ou mais containers em seu interior. Vale ressaltar que, quando um Pod abriga mais de um container, esses containers operam em estreita colaboração, compartilhando os recursos alocados pelo Pod. Isso significa que eles compartilham o mesmo endereço IP, CPU e memória, tornando essencial a coordenação entre os containers dentro do mesmo Pod para garantir o funcionamento harmonioso da aplicação como um todo. Essa prática pode até parecer inicialmente um pouco estranha, porém é algo muito comum de ser feita.

O ciclo de vida de um Pod possui exatos 7 fases que podem ser encontradas abaixo:

• Pending: O Pod é criado, porém os containers internos a ele ainda não foram inicializados ou agendados para execução em um nó;
• ContainerCreating: Os containers estão sendo inicializados dentro do Pod;
• Running: O Pod está ativo, sem problemas, e processando as solicitações recebidas;
• Terminated: Todos os containers presentes dentro de um Pod foram encerrados ou o Pod sofreu uma falha;
• Succeeded: Fase posterior à Terminated, onde todos os containers dentro de um Pod foram concluídos com êxito;
• Failed: Pelo menos um container presente no Pod falhou;
• Unknown: O estado de vida do Pod não pôde ser identificado, ou seja, algo na comunicação com o nó sofreu falhas ou há problemas no cluster.

Agora que você tem uma noção sobre o que é um Pod e qual a função dele nesse ecossistema Kubernetes, vamos ao que você provavelmente entrou aqui procurando: "Como eu gerencio um Pod no Kubernetes?".

Gerenciando um Pod no Kubernetes

A primeira coisa que você deve ter instalado em sua máquina é a interface do kubectl. Com ela, é possível gerenciar tudo relacionado ao seu Kubernetes pelo terminal de forma simples. Caso você não a tenha, deixo abaixo um link para a documentação de como realizar essa instalação. O processo é bem simples e intuitivo!

Link para instalação do kubectl

Com ela instalada, se conecte ao seu ambiente de produção caso seja seu caso, ou caso queira criar um ambiente para estudos, recomendo a utilização do Minikube. Essa ferramenta permite a criação de um ambiente Kubernetes local onde você poderá testar e estudar todos os comandos. Deixo abaixo o link para instalação da mesma na sua máquina.

Link para instalação do Minikube

Antes de iniciarmos o aprendizado sobre gerenciamento de Pods, deixa eu te passar alguns comandos essenciais para te ajudar no processo de entendimento do Kubernetes.

Obter informações sobre o Cluster Kubernetes ao qual você está utilizando:

kubectl cluster-info

Obter todos os contextos configurados no kubeconfig:

kubectl config get-contexts

Contextos são os ambientes configurados aos quais a interface do kubectl pode gerenciar. Imagine que você trabalhe para uma empresa que possui um ambiente Kubernetes e queira, em casa, ter além da conexão com o ambiente da empresa, ter também um ambiente local com Minikube para estudar Kubernetes. Os contextos separam esses dois ambientes e você pode utilizá-los de forma única, a partir da seleção de um contexto que pode ser feito utilizando o comando abaixo:

kubectl config use-context CONTEXT_NAME

Obter o contexto atual em execução:

kubectl config current-context

Agora que você já tem uma base legal sobre Pods e inicialização do seu ambiente Kubernetes, vamos iniciar o estudo de gerenciamento dos Pods.

Caso você queira visualizar os Pods presentes no seu cluster Kubernetes, utilize:

kubectl get pods

Esse comando retorna todos os Pods presentes no namespace atual ao qual você está trabalhando. Caso queira especificar um namespace, basta utilizar a flag -n seguida do nome do namespace conforme abaixo:

kubectl get pods -n NAMESPACE_NAME

Caso queira visualizar todos os Pods presentes em todos os namespaces, basta utilizar da flag -A ou --all-namespaces conforme apresentado abaixo:

kubectl get pods -A

kubectl get pods --all-namespaces

Para visualizar um Pod específico, utilizamos:

kubectl get pods -n NAMESPACE_NAME POD_NAME

Ainda temos uma outra opção bem legal. Você deve ter percebido que, ao utilizar algum dos comandos acima, o resultado é uma tabela com as colunas Namespace, Name, Ready, Status, Restarts e Age. Porém, ainda é possível visualizar informações super importantes como o IP do Pod e o Node em que aquele Pod está sendo executado. Para isso, utilize da flag -o seguida do valor wide conforme apresentado abaixo:

kubectl get pods -o wide

Legal né? Agora vamos adentrar mais ainda no gerenciamento. Existem diversos momentos em que é necessário visualizar informações mais específicas de um Pod em execução. Para isso, utilize abaixo:

kubectl describe pods NOME_POD

Esse comando acima retornará diversas informações do Pod especificado, como endereço IP, configurações do mesmo e muitas outras. Continuando, uma outra prática interessante é visualizar o manifesto daquele Pod, ou seja, o arquivo .yaml (ou JSON) que define as configurações e parâmetros do mesmo. Para realizar isso é bem simples:

kubectl get pods POD_NAME -o yaml

Uma prática muito comum na criação dos Pods é atribuir a eles Labels. Para buscar os Pods de uma label específica é muito simples. Basta utilizar da flag -L seguida do nome da label.

kubectl get pods -L LABEL_NAME

Agora vamos para outra operação além de visualizar. Para você deletar um Pod existente, utilize do comando abaixo:

kubectl delete pods POD_NAME

E para criar um Pod, como eu faço? Para essa operação, existem algumas formas de realizá-la. Vamos passo a passo listando elas.

A primeira, e mais simples talvez, é utilizar diretamente uma imagem e as configurações default para um Pod. Para isso, basta executar o comando abaixo:

kubectl run POD_NAME --image IMAGE_NAME -n NAMESPACE_NAME

Algumas imagens pedem flags específicas, como por exemplo, um webserver como o NGINX solicita como flag a porta ao qual o Pod utilizará. Para criar um NGINX por exemplo, você pode fazer da seguinte forma:

kubectl run POD_NAME --image nginx --port 80 -n NAMESPACE_NAME

OBS.: Sempre busque a forma de criação para a imagem ao qual você deseja utilizar.

A segunda forma de criação, e a mais utilizada pelo mercado, é através de um manifesto, ou seja, um arquivo .yaml (ou JSON) que define as configurações do Pod que será criado. Veja um exemplo simples abaixo:

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-nginx
spec:
  containers:
  - name: cont-nginx
    image: nginx
    ports:
      - containerPort: 80

Analisando o manifesto acima, temos:

• apiVersion: Versão da API do Kubernetes;
• kind: Tipo do objeto Kubernetes, nesse caso, Pod;
• metadata: Dados do Pod que será criado, como o name, labels, etc.
• spec: Configurações do Pod que será criado, como por exemplo, os dados do(s) container(s) em execução dentro do Pod.

Ainda existem diversas outras definições que podem ser inseridas dentro deste manifesto. Irei deixar abaixo um link para a documentação do Kubernetes onde você pode encontrá-las. Porém saiba que criar Pods desta forma que estamos informando não é comum, para ser sincero é legal saber como funciona mas você nem vai utilizar dessa maneira no seu dia a dia. A criação dos Pods utilizam de outros objetos do Kubernetes que vão deixar todo o processo mais inteligente, como os ReplicaSets e os Deployments que serão explicados em outros artigos dessa série.

Link para a documentação dos Pods

Continuando, "eu criei um arquivo .yaml, mas como crio o Pod necessariamente com isso?". Simples, basta executar o comando abaixo:

kubectl apply -f FILE_NAME.yaml

Esse comando aplica as configurações do manifesto definido no Cluster Kubernetes. Para visualizar seu Pod em execução, você pode usar algum dos comandos que listam os Pods citados acima ou pode usar o comando abaixo:

kubectl get all

Esse comando vai retornar todos os objetos presentes no ambiente Kubernetes, como os Pods, Deployments, etc.
Assim como no Docker, utilizando Kubernetes você também pode criar um container e interagir com ele acessando-o. Para isso, utilize da flag -ti para acessar o modo interativo.

kubectl run -ti POD_NAME --image NOME_IMAGE

Um exemplo para você testar é usar a imagem alpine e acessar seu bash:

kubectl run -ti POD_NAME --image alpine

Porém, você não vai em diversos momentos criar um Pod e acessar um container dele na mesma hora. Os comandos acima fazem isso (criam e acessam). Você pode, quando quiser, acessar um container que já está em execução. Para isso, basta utilizar do comando abaixo para "atachar" em um container dentro de um Pod:

kubectl attach POD_NAME -c CONTAINER_NAME -ti

Aqui nós temos um ponto super importante para comentar. O comando attach se conecta ao processo principal do container. Em containers que utilizam imagens que não são destinadas a servir como um ambiente de linha de comando, a conexão ocorre conforme o esperado. No entanto, em containers que são executados como daemons, ou seja, em que o processo principal do container não é um ambiente de linha de comando (como o shell bash), mas sim um serviço em segundo plano, como é o caso do NGINX, a conexão se comporta de maneira "anômala" porque não há um shell bash disponível nesse contexto. Nestes casos, recorremos para outro comando, o exec. Com ele é possível realizar a execução de comandos dentro do container. Nos exemplos abaixo, podemos utilizar o exec para acessar o shell bash de um container NGINX ou visualizar o conteúdo da página HTML respectivamente, em vez de nos conectarmos diretamente ao processo principal.

kubectl exec -ti CONTAINER_NAME -- bash

kubectl exec -ti CONTAINER_NAME -- cat /usr/share/nginx/html/index.html

As coisas estão ficando legais em! Mas calma que ainda temos muito conteúdo pela frente!

Continuando, vamos falar agora sobre uma flag com um comportamento que inicialmente pode causar estranheza, mas que depois você entenderá um de seus usos. A flag dry-run=client simula a execução de algo, ou seja, ela mostra o resultado da execução porém não faz a execução do comando em si. Estranho né? Mas vamos pensar no seguinte contexto. Imagina que você quer criar um manifesto de um Pod a partir de uma imagem e não sabe por onde começar. Seria muito legal ter um escopo base, porém como ter esse escopo sem ter que criar um Pod e visualizar seu manifesto? Simples, utilizando a flag dry-run=client você vai simular a criação do container e assim, visualizar seu manifesto sem tê-lo criado.

kubectl run POD_NAME --image IMAGE_NAME --dry-run=client -o yaml

Caso queira salvar o manifesto em algum arquivo, basta executar o comando no formato abaixo:

kubectl run POD_NAME --image IMAGE_NAME --dry-run=client -o yaml > manifesto.yaml

Perceba que o comando acima gera um arquivo .yaml no final. Caso o manifesto que você queira salvar seja em JSON, altere o comando para criar um arquivo JSON no final.

Bom, chegamos ao fim do nosso estudo sobre Pods. Será abordado em breve os outros objetos do Kubernetes que você deve conhecer e estudar sobre. Esse formato de artigo é pensado para passar de forma mais rápida e direta o que todo desenvolvedor precisa conhecer. Caso queira se especializar nos Pods do Kubernetes, recomendo uma leitura mais minuciosa em toda a parte teórica presente na documentação do mesmo ao qual deixo o link abaixo:

Documentação sobre os Pods do Kubernetes

Espero que tenha gostado e até a próxima!