ebook img

Kubernetes Native Development: Develop, Build, Deploy, and Run Applications on Kubernetes PDF

409 Pages·2022·8.441 MB·English
Save to my drive
Quick download
Download
Most books are stored in the elastic cloud where traffic is expensive. For this reason, we have a limit on daily download.

Preview Kubernetes Native Development: Develop, Build, Deploy, and Run Applications on Kubernetes

Kubernetes Native Development Develop, Build, Deploy, and Run Applications on Kubernetes — Benjamin Schmeling Maximilian Dargatz Foreword by Markus Eisele Kubernetes Native Development Develop, Build, Deploy, and Run Applications on Kubernetes Benjamin Schmeling Maximilian Dargatz Foreword by Markus Eisele Kubernetes Native Development: Develop, Build, Deploy, and Run Applications on Kubernetes Benjamin Schmeling Maximilian Dargatz Bensheim, Germany Halle (Saale), Sachsen-Anhalt, Germany ISBN-13 (pbk): 978-1-4842-7941-0 ISBN-13 (electronic): 978-1-4842-7942-7 https://doi.org/10.1007/978-1-4842-7942-7 Copyright © 2022 by Benjamin Schmeling and Maximilian Dargatz This work is subject to copyright. All rights are reserved by the Publisher, whether the whole or part of the material is concerned, specifically the rights of translation, reprinting, reuse of illustrations, recitation, broadcasting, reproduction on microfilms or in any other physical way, and transmission or information storage and retrieval, electronic adaptation, computer software, or by similar or dissimilar methodology now known or hereafter developed. Trademarked names, logos, and images may appear in this book. Rather than use a trademark symbol with every occurrence of a trademarked name, logo, or image we use the names, logos, and images only in an editorial fashion and to the benefit of the trademark owner, with no intention of infringement of the trademark. The use in this publication of trade names, trademarks, service marks, and similar terms, even if they are not identified as such, is not to be taken as an expression of opinion as to whether or not they are subject to proprietary rights. While the advice and information in this book are believed to be true and accurate at the date of publication, neither the authors nor the editors nor the publisher can accept any legal responsibility for any errors or omissions that may be made. The publisher makes no warranty, express or implied, with respect to the material contained herein. Managing Director, Apress Media LLC: Welmoed Spahr Acquisitions Editor: Divya Modi Development Editor: Laura Berendson Coordinating Editor: Divya Modi Cover designed by eStudioCalamar Cover image designed by Freepik (www.freepik.com) Distributed to the book trade worldwide by Springer Science+Business Media New York, 1 New York Plaza, New York, NY 10004. Phone 1-800-SPRINGER, fax (201) 348-4505, e-mail [email protected], or visit www.springeronline.com. Apress Media, LLC is a California LLC and the sole member (owner) is Springer Science + Business Media Finance Inc (SSBM Finance Inc). SSBM Finance Inc is a Delaware corporation. For information on translations, please e-mail [email protected]; for reprint, paperback, or audio rights, please e-mail [email protected]. Apress titles may be purchased in bulk for academic, corporate, or promotional use. eBook versions and licenses are also available for most titles. For more information, reference our Print and eBook Bulk Sales web page at http://www.apress.com/bulk-sales. Any source code or other supplementary material referenced by the author in this book is available to readers on GitHub via the book’s product page, located at https://github.com/ Apress/Kubernetes- Native- Development. For more detailed information, please visit http:// www.apress.com/source- code. Printed on acid-free paper For our great families and spectacular wives. Table of Contents About the Authors ��������������������������������������������������������������������������������ix About the Technical Reviewer �������������������������������������������������������������xi Acknowledgments �����������������������������������������������������������������������������xiii Introduction ����������������������������������������������������������������������������������������xv Foreword ������������������������������������������������������������������������������������������xvii Chapter 1: The Impact of Kubernetes on Development ������������������������1 Objective and Prerequisites ����������������������������������������������������������������������������������2 How to Read This Book? ���������������������������������������������������������������������������������������3 Kubernetes Basics ������������������������������������������������������������������������������������������������4 What is Kubernetes? ���������������������������������������������������������������������������������������4 Getting Started with Kubernetes ���������������������������������������������������������������������5 The Kubernetes Architecture ���������������������������������������������������������������������������6 Basic Concepts in Kubernetes �����������������������������������������������������������������������15 Wrapping It Up ����������������������������������������������������������������������������������������������������54 Chapter 2: Application Design Decisions ��������������������������������������������59 The Local News Application ��������������������������������������������������������������������������������60 Architectural Decisions ���������������������������������������������������������������������������������������64 Dividing the Application into Subcomponents �����������������������������������������������65 Hexagonal Architecture – How to Structure Our Source Code? ��������������������68 Domain-Driven Design – The Road to Microservices? ����������������������������������75 Microservices – A Perfect Match? �����������������������������������������������������������������81 v Table of ConTenTs Technology Decisions ������������������������������������������������������������������������������������������88 Language, Runtime, and Frameworks �����������������������������������������������������������88 Packaging Approaches ��������������������������������������������������������������������������������104 Excursion: Discussing Non-functional Requirements for Kubernetes-Native Applications ������������������������������������������������������������������������114 Scalability – Following the Demand ������������������������������������������������������������115 Response Time and Availability �������������������������������������������������������������������118 Security – What Is Inside Our Image?����������������������������������������������������������125 Modularity – Separation of Concerns ����������������������������������������������������������127 Platform Independence – Decoupling Applications from Kubernetes ���������132 Cleaning Up �������������������������������������������������������������������������������������������������134 Wrapping It Up ��������������������������������������������������������������������������������������������������135 Chapter 3: Developing on and with Kubernetes �������������������������������137 One Size Fits All? ����������������������������������������������������������������������������������������������138 Revisiting the Local News Application ��������������������������������������������������������������140 The Journey to Kubernetes-Native Development ���������������������������������������������141 1 : Docker-Less ��������������������������������������������������������������������������������������������������143 Considerations ���������������������������������������������������������������������������������������������143 Coding Example �������������������������������������������������������������������������������������������144 Advantages to Be Preserved �����������������������������������������������������������������������146 2 : Dev-to-Docker �����������������������������������������������������������������������������������������������148 Considerations ���������������������������������������������������������������������������������������������148 Coding Examples �����������������������������������������������������������������������������������������149 Challenges ���������������������������������������������������������������������������������������������������158 3 : Dev-to-K8s ����������������������������������������������������������������������������������������������������160 Considerations ���������������������������������������������������������������������������������������������160 Coding Examples �����������������������������������������������������������������������������������������162 Wrapping It Up ��������������������������������������������������������������������������������������������������196 vi Table of ConTenTs Chapter 4: Writing Kubernetes- Native Applications �������������������������199 The Kubernetes Downward API – Who Am I? And If So, How Many? ����������������200 How Can Our Application Access This Information? ������������������������������������202 Interacting with the Kubernetes API �����������������������������������������������������������������207 The RESTful Kubernetes API ������������������������������������������������������������������������208 Using Client Libraries to Access the API ������������������������������������������������������210 Defining Our Own Kubernetes Resource Types �������������������������������������������������218 The Custom Resource Definition (CRD) – Schema for Your Custom Resource������������������������������������������������������������������������������������������������������221 Kubectl vs� User Interface ���������������������������������������������������������������������������224 Attempt 1 – Let the Backend Do the Job �����������������������������������������������������225 Attempt 2 – Extending the Feed-Scraper ����������������������������������������������������230 Attempt 3 – Writing a Custom Controller �����������������������������������������������������232 Attempt 4 – Let the Kubernetes Job Do the Job������������������������������������������236 Cleaning Up �������������������������������������������������������������������������������������������������239 What Is a Kubernetes-Native Application? ��������������������������������������������������������239 Everything Is a Resource – So Treat It Like That �����������������������������������������240 Don’t Reinvent the Wheel – Make Use of Kubernetes’ Capabilities Whenever Possible ��������������������������������������������������������������������������������������240 Wrapping It Up ��������������������������������������������������������������������������������������������������241 Chapter 5: Kubernetes-Native Pipelines �������������������������������������������243 Deployment Environments ��������������������������������������������������������������������������������246 Development �����������������������������������������������������������������������������������������������247 Integration ���������������������������������������������������������������������������������������������������247 Test ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������248 Preproduction ����������������������������������������������������������������������������������������������248 Production ���������������������������������������������������������������������������������������������������248 Deployment Environments in Kubernetes ���������������������������������������������������249 vii Table of ConTenTs Container Builds ������������������������������������������������������������������������������������������������252 Why Is Kubernetes a Good Fit for Container Builds? �����������������������������������253 Kubernetes Pipelines ����������������������������������������������������������������������������������������254 What Is a Pipeline? ��������������������������������������������������������������������������������������254 Why Is Kubernetes a Good Fit to Run Pipelines? �����������������������������������������254 What Is Tekton? �������������������������������������������������������������������������������������������255 Building a Pipeline for the News-Backend ��������������������������������������������������257 Generic vs� Specific Pipelines ���������������������������������������������������������������������288 GitOps����������������������������������������������������������������������������������������������������������������289 Adapting the Pipeline for GitOps ������������������������������������������������������������������291 Set Up the GitOps Tool ArgoCD ��������������������������������������������������������������������293 Running the Full GitOps Workflow ���������������������������������������������������������������297 Wrapping It Up ��������������������������������������������������������������������������������������������������301 Chapter 6: Operations As Code with Kubernetes Operators and GitOps ����������������������������������������������������������������������������������������303 Kubernetes Operators – How to Automate Operations �������������������������������������304 What Is an Operator? �����������������������������������������������������������������������������������305 Operator Capabilities �����������������������������������������������������������������������������������308 What Is a Capability Level? ��������������������������������������������������������������������������310 Develop Your Own Operator �������������������������������������������������������������������������313 Advanced: The Operator Lifecycle Manager – Who Manages the Operators? ���������������������������������������������������������������������������������������������������360 Operators Love GitOps ���������������������������������������������������������������������������������376 Wrapping It Up ��������������������������������������������������������������������������������������������������381 Closing Words and Outlook �������������������������������������������������������������������������������382 Index �������������������������������������������������������������������������������������������������387 viii About the Authors Benjamin Schmeling is an IT professional with more than 15 years of experience in developing, building, and deploying Java- based software. Today, he works as a solution architect for Red Hat, with a passion for the design and implementation of cloud-native applications running on Kubernetes-based container platforms. Maximilian Dargatz has been working in the IT industry for more than ten years and consults clients on their journey to modernize applications for containers and Kubernetes. He currently works for IBM as a solution architect, working with large German clients on their cloud adoption and how to apply DevOps concepts. ix About the Technical Reviewer Markus Eisele is a Java Champion, former Java EE Expert Group member, founder of JavaLand, reputed speaker at Java conferences around the world, and a very well-known figure in the Enterprise Java world. With more than 18 years of professional experience in the industry, he designed and developed large Enterprise-grade applications for Fortune 500 companies. As an experienced team lead and architect, he helped implement some of the largest integration projects in automotive, finance, and insurance companies. More than 14 years of international speaking experience and 6 years in developer advocacy with a strong focus on Java platforms helped him build a large network of professionals and influencers. He is an O’Reilly author and helped with technical reviews of more than ten books about technologies he cares for. He published more than 100 articles in various IT publications over the last 12 years. You can follow him on Twitter at @myfear. xi

See more

The list of books you might like

Most books are stored in the elastic cloud where traffic is expensive. For this reason, we have a limit on daily download.