В этой главе в приложении появится функциональность, которая позволит загружать и скачивать файлы. Будут рассмотрены особенности работы с файлами в Kubernetes, а также продемонстрирован рабочий пример с использованием S3-хранилища.

Приложение в этой главе не предназначено для использования в production без доработки. Готовое к работе в production приложение мы получим в конце руководства.

Подготовка окружения

Подготовьте рабочее окружение согласно c инструкциями главы “Подготовка окружения”, если это ещё не сделано.

Рабочее окружение работало, но перестало? Инструкции из этой главы не работают? Может помочь:

Работает ли Docker?

Запустим приложение Docker Desktop. Приложению понадобится некоторое время для того, чтобы запустить Docker. Если никаких ошибок в процессе запуска не возникло, то проверим, что Docker запущен и корректно настроен:

docker run hello-world

Результат успешного выполнения команды:

Unable to find image 'hello-world:latest' locally
latest: Pulling from library/hello-world
b8dfde127a29: Pull complete
Digest: sha256:9f6ad537c5132bcce57f7a0a20e317228d382c3cd61edae14650eec68b2b345c
Status: Downloaded newer image for hello-world:latest

Hello from Docker!
This message shows that your installation appears to be working correctly.

При возникновении проблем обратитесь к документации Docker для их устранения.

Запустим приложение Docker Desktop. Приложению понадобится некоторое время для того, чтобы запустить Docker. Если никаких ошибок в процессе запуска не возникло, то проверим, что Docker запущен и корректно настроен:

docker run hello-world

Результат успешного выполнения команды:

Unable to find image 'hello-world:latest' locally
latest: Pulling from library/hello-world
b8dfde127a29: Pull complete
Digest: sha256:9f6ad537c5132bcce57f7a0a20e317228d382c3cd61edae14650eec68b2b345c
Status: Downloaded newer image for hello-world:latest

Hello from Docker!
This message shows that your installation appears to be working correctly.

При возникновении проблем обратитесь к документации Docker для их устранения.

Запустим Docker:

sudo systemctl restart docker

Убедимся, что Docker запустился:

sudo systemctl status docker

Результат выполнения команды, если Docker успешно запущен:

● docker.service - Docker Application Container Engine
     Loaded: loaded (/lib/systemd/system/docker.service; enabled; vendor preset: enabled)
     Active: active (running) since Thu 2021-06-24 13:05:17 MSK; 13s ago
TriggeredBy: ● docker.socket
       Docs: https://docs.docker.com
   Main PID: 2013888 (dockerd)
      Tasks: 36
     Memory: 100.3M
     CGroup: /system.slice/docker.service
             └─2013888 /usr/bin/dockerd -H fd:// --containerd=/run/containerd/containerd.sock

dockerd[2013888]: time="2021-06-24T13:05:16.936197880+03:00" level=warning msg="Your kernel does not support CPU realtime scheduler"
dockerd[2013888]: time="2021-06-24T13:05:16.936219851+03:00" level=warning msg="Your kernel does not support cgroup blkio weight"
dockerd[2013888]: time="2021-06-24T13:05:16.936224976+03:00" level=warning msg="Your kernel does not support cgroup blkio weight_device"
dockerd[2013888]: time="2021-06-24T13:05:16.936311001+03:00" level=info msg="Loading containers: start."
dockerd[2013888]: time="2021-06-24T13:05:17.119938367+03:00" level=info msg="Loading containers: done."
dockerd[2013888]: time="2021-06-24T13:05:17.134054120+03:00" level=info msg="Daemon has completed initialization"
systemd[1]: Started Docker Application Container Engine.
dockerd[2013888]: time="2021-06-24T13:05:17.148493957+03:00" level=info msg="API listen on /run/docker.sock"

Теперь проверим, что Docker доступен и корректно настроен:

docker run hello-world

Результат успешного выполнения команды:

Unable to find image 'hello-world:latest' locally
latest: Pulling from library/hello-world
b8dfde127a29: Pull complete
Digest: sha256:9f6ad537c5132bcce57f7a0a20e317228d382c3cd61edae14650eec68b2b345c
Status: Downloaded newer image for hello-world:latest

Hello from Docker!
This message shows that your installation appears to be working correctly.

При возникновении проблем обратитесь к документации Docker для их устранения.

Перезагружали компьютер после подготовки окружения?

Запустим кластер minikube, уже настроенный в начале главы “Подготовка окружения”:

minikube start

Выставим Namespace по умолчанию, чтобы не указывать его при каждом вызове kubectl:

kubectl config set-context minikube --namespace=werf-guide-app

Результат успешного выполнения команды:

😄  minikube v1.20.0 on Ubuntu 20.04
✨  Using the docker driver based on existing profile
👍  Starting control plane node minikube in cluster minikube
🚜  Pulling base image ...
🎉  minikube 1.21.0 is available! Download it: https://github.com/kubernetes/minikube/releases/tag/v1.21.0
💡  To disable this notice, run: 'minikube config set WantUpdateNotification false'

🔄  Restarting existing docker container for "minikube" ...
🐳  Preparing Kubernetes v1.20.2 on Docker 20.10.6 ...
🔎  Verifying Kubernetes components...
    ▪ Using image gcr.io/google_containers/kube-registry-proxy:0.4
    ▪ Using image k8s.gcr.io/ingress-nginx/controller:v0.44.0
    ▪ Using image registry:2.7.1
    ▪ Using image docker.io/jettech/kube-webhook-certgen:v1.5.1
    ▪ Using image docker.io/jettech/kube-webhook-certgen:v1.5.1
    ▪ Using image gcr.io/k8s-minikube/storage-provisioner:v5
🔎  Verifying registry addon...
🔎  Verifying ingress addon...
🌟  Enabled addons: storage-provisioner, registry, default-storageclass, ingress
🏄  Done! kubectl is now configured to use "minikube" cluster and "werf-guide-app" namespace by default

Убедитесь, что вывод команды содержит строку:

Restarting existing docker container for "minikube"

Если её нет, значит был создан новый кластер minikube вместо использования старого. В таком случае повторите установку рабочего окружения с minikube с самого начала.

Теперь запустите команду в фоновом PowerShell-терминале и не закрывайте его:

minikube tunnel --cleanup=true

Запустим кластер minikube, уже настроенный в начале главы “Подготовка окружения”:

minikube start --namespace werf-guide-app

Выставим Namespace по умолчанию, чтобы не указывать его при каждом вызове kubectl:

kubectl config set-context minikube --namespace=werf-guide-app

Результат успешного выполнения команды:

😄  minikube v1.20.0 on Ubuntu 20.04
✨  Using the docker driver based on existing profile
👍  Starting control plane node minikube in cluster minikube
🚜  Pulling base image ...
🎉  minikube 1.21.0 is available! Download it: https://github.com/kubernetes/minikube/releases/tag/v1.21.0
💡  To disable this notice, run: 'minikube config set WantUpdateNotification false'

🔄  Restarting existing docker container for "minikube" ...
🐳  Preparing Kubernetes v1.20.2 on Docker 20.10.6 ...
🔎  Verifying Kubernetes components...
    ▪ Using image gcr.io/google_containers/kube-registry-proxy:0.4
    ▪ Using image k8s.gcr.io/ingress-nginx/controller:v0.44.0
    ▪ Using image registry:2.7.1
    ▪ Using image docker.io/jettech/kube-webhook-certgen:v1.5.1
    ▪ Using image docker.io/jettech/kube-webhook-certgen:v1.5.1
    ▪ Using image gcr.io/k8s-minikube/storage-provisioner:v5
🔎  Verifying registry addon...
🔎  Verifying ingress addon...
🌟  Enabled addons: storage-provisioner, registry, default-storageclass, ingress
🏄  Done! kubectl is now configured to use "minikube" cluster and "werf-guide-app" namespace by default

Убедитесь, что вывод команды содержит строку:

Restarting existing docker container for "minikube"

Если её нет, значит был создан новый кластер minikube вместо использования старого. В таком случае повторите установку рабочего окружения с minikube с самого начала.

Случайно удаляли Namespace приложения?

Если вы непреднамеренно удалили Namespace приложения, то необходимо выполнить следующие команды, чтобы продолжить прохождение руководства:

kubectl create namespace werf-guide-app
kubectl create secret docker-registry registrysecret \
  --docker-server='https://index.docker.io/v1/' \
  --docker-username='<ИМЯ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ DOCKER HUB>' \
  --docker-password='<ПАРОЛЬ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ DOCKER HUB>'

Результат успешного выполнения команды:

namespace/werf-guide-app created
secret/registrysecret created
Ничего не помогло, окружение или инструкции по-прежнему не работают?

Если ничего не помогло, то пройдите главу “Подготовка окружения” с начала, подготовив новое окружение с нуля. Если и это не помогло, тогда, пожалуйста, расскажите о своей проблеме в нашем Telegram или оставьте Issue на GitHub, и мы обязательно вам поможем.

Подготовка репозитория

Обновим существующий репозиторий с приложением:

Выполним следующий набор команд в PowerShell:

cd ~/werf-guide/app

# Чтобы увидеть, какие изменения мы собрались вносить далее в этой главе, заменим все файлы приложения
# в репозитории новыми, уже измененными файлами приложения, которые содержат описанные далее изменения.
git rm -r .
cp -Recurse -Force ~/werf-guide/guides/examples/django/050_s3/* .
git add .
git commit -m WIP
Посмотреть, какие именно изменения мы произведём
# Показать, какие файлы мы собираемся изменить.
git show --stat
# Показать изменения.
git show

Выполним следующий набор команд в Bash:

cd ~/werf-guide/app

# Чтобы увидеть, какие изменения мы собрались вносить далее в этой главе, заменим все файлы приложения
# в репозитории новыми, уже измененными файлами приложения, которые содержат описанные далее изменения.
git rm -r .
cp -rf ~/werf-guide/guides/examples/django/050_s3/. .
git add .
git commit -m WIP
Посмотреть, какие именно изменения мы произведём
# Показать, какие файлы мы собираемся изменить.
git show --stat
# Показать изменения.
git show

Не работает? Попробуйте инструкции на вкладке “Начинаю проходить руководство с этой главы” выше.

Подготовим новый репозиторий с приложением:

Выполним следующий набор команд в PowerShell:

# Склонируем репозиторий с примерами в ~/werf-guide/guides, если он ещё не был склонирован.
if (-not (Test-Path ~/werf-guide/guides)) {
  git clone https://github.com/werf/website $env:HOMEPATH/werf-guide/guides
}

# Скопируем файлы приложения (пока без изменений) в ~/werf-guide/app.
rm -Recurse -Force ~/werf-guide/app
cp -Recurse -Force ~/werf-guide/guides/examples/django/040_db ~/werf-guide/app

# Сделаем из директории ~/werf-guide/app git-репозиторий.
cd ~/werf-guide/app
git init
git add .
git commit -m initial

# Чтобы увидеть, какие изменения мы собрались вносить далее в этой главе, заменим все файлы приложения
# в репозитории новыми, уже измененными файлами приложения, которые содержат описанные далее изменения.
git rm -r .
cp -Recurse -Force ~/werf-guide/guides/examples/django/050_s3/* .
git add .
git commit -m WIP
Посмотреть, какие именно изменения мы произведём
# Показать, какие файлы мы собираемся изменить.
git show --stat
# Показать изменения.
git show

Выполним следующий набор команд в Bash:

# Склонируем репозиторий с примерами в ~/werf-guide/guides, если он ещё не был склонирован.
test -e ~/werf-guide/guides || git clone https://github.com/werf/website ~/werf-guide/guides

# Скопируем файлы приложения (пока без изменений) в ~/werf-guide/app.
rm -rf ~/werf-guide/app
cp -rf ~/werf-guide/guides/examples/django/040_db ~/werf-guide/app

# Сделаем из директории ~/werf-guide/app git-репозиторий.
cd ~/werf-guide/app
git init
git add .
git commit -m initial

# Чтобы увидеть, какие изменения мы собрались вносить далее в этой главе, заменим все файлы приложения
# в репозитории новыми, уже измененными файлами приложения, которые содержат описанные далее изменения.
git rm -r .
cp -rf ~/werf-guide/guides/examples/django/050_s3/. .
git add .
git commit -m WIP
Посмотреть, какие именно изменения мы произведём
# Показать, какие файлы мы собираемся изменить.
git show --stat
# Показать изменения.
git show

Как хранить файлы

Контейнеры, развертываемые в Kubernetes, часто будут создаваться и удаляться автоматически — например, из-за обновления Deployment. Это значит, что мы не можем хранить файлы, создающиеся приложением, прямо в файловой системе контейнера. Потому что так файлы будут:

  • доступны только одному контейнеру/реплике приложения, а не всем;
  • удаляться при удалении контейнера.

Поэтому контейнеры должны хранить в своей файловой системе только те данные, которые можно потерять.

Кстати, когда такая возможность есть, файловую систему контейнера даже переключают в read-only, что улучшает безопасность и позволяет убедиться, что приложение действительно не сохраняет данные локально.

Но что делать, если какие-то данные все-таки нужно хранить? Для этого обычно используют развертываемые отдельно базы данных. В частности, для хранения обычных файлов часто используют нереляционные базы данных вроде объектных хранилищ. И особенно часто для хранения файлов используют объектные хранилища, предоставляющие API, совместимый с Amazon S3 API.

Далее мы продемонстрируем, как хранить файлы не в локальной файловой системе, а в S3-совместимом хранилище, чтобы ваши приложения оставались stateless и не испытывали проблем при работе с Kubernetes.

Подготовка

Для работы с S3 в Django обычно используют библиотеку boto3.

Подключим её к проекту, добавив в Dockerfile команду установки:

...
RUN python -m pip install Django uwsgi mysqlclient boto3
... RUN python -m pip install Django uwsgi mysqlclient boto3

Добавление endpoint’ов /upload и /download в приложение

Для демонстрации работы загрузки и отдачи файлов мы добавим два новых endpoints, один из которых будет загружать файл в S3-совместимое объектное хранилище (/upload), а другой — отдавать его оттуда (/download).

Добавим новый контроллер:

from django.http import HttpResponseBadRequest, HttpResponse
from django.shortcuts import render
from .forms import UploadFileForm
from .minio import upload_to_s3, download_from_s3


def upload(request):
    if request.method == 'POST':
        form = UploadFileForm(request.POST, request.FILES)
        if form.is_valid():
            upload_to_s3(request.FILES['file'].read())
            return HttpResponse('File uploaded.\n')
        else:
            HttpResponseBadRequest("You forgot to attach a file.\n")
    return HttpResponseBadRequest("The request method must be POST.")


def download(request):
    return HttpResponse(download_from_s3())
from django.http import HttpResponseBadRequest, HttpResponse from django.shortcuts import render from .forms import UploadFileForm from .minio import upload_to_s3, download_from_s3 def upload(request): if request.method == 'POST': form = UploadFileForm(request.POST, request.FILES) if form.is_valid(): upload_to_s3(request.FILES['file'].read()) return HttpResponse('File uploaded.\n') else: HttpResponseBadRequest("You forgot to attach a file.\n") return HttpResponseBadRequest("The request method must be POST.") def download(request): return HttpResponse(download_from_s3())

Добавим новые пути в маршруты:

...
path('upload', storage_view.upload, name='upload'),
path('download', storage_view.download, name='download'),
... path('upload', storage_view.upload, name='upload'), path('download', storage_view.download, name='download'),

Новые endpoint’ы — /upload и /download — добавлены. Осталось только настроить для них работу с хранилищем.

Развертывание и подключение MinIO

Для демонстрации, в качестве S3-совместимого объектного хранилища мы будем использовать MinIO, но вместо него может использоваться и любое другое S3-хранилище (например, Amazon S3).

Обратите внимание, что если вы используете иное S3-хранилище, то создание нижеописанных StatefulSet и Job для MinIO не потребуется, но остальные инструкции останутся актуальными.

Добавим StatefulSet с MinIO:

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: minio
spec:
  serviceName: minio
  selector:
    matchLabels:
      app: minio
  template:
    metadata:
      labels:
        app: minio
    spec:
      containers:
      - name: minio
        image: minio/minio
        args: ["server", "/data", "--console-address", ":9001"]
        ports:
        - containerPort: 9000
          name: minio
        - containerPort: 9001
          name: console
        volumeMounts:
        - name: minio-data
          mountPath: /data
        env:
        - name: MINIO_ACCESS_KEY
          value: "minioadmin"
        - name: MINIO_SECRET_KEY
          value: "minioadmin"
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: minio-data
    spec:
      accessModes: ["ReadWriteOnce"]
      resources:
        requests:
          storage: 100Mi

---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: minio
spec:
  selector:
    app: minio
  ports:
  - port: 9000
    name: minio
  - port: 9001
    name: console
apiVersion: apps/v1 kind: StatefulSet metadata: name: minio spec: serviceName: minio selector: matchLabels: app: minio template: metadata: labels: app: minio spec: containers: - name: minio image: minio/minio args: ["server", "/data", "--console-address", ":9001"] ports: - containerPort: 9000 name: minio - containerPort: 9001 name: console volumeMounts: - name: minio-data mountPath: /data env: - name: MINIO_ACCESS_KEY value: "minioadmin" - name: MINIO_SECRET_KEY value: "minioadmin" volumeClaimTemplates: - metadata: name: minio-data spec: accessModes: ["ReadWriteOnce"] resources: requests: storage: 100Mi --- apiVersion: v1 kind: Service metadata: name: minio spec: selector: app: minio ports: - port: 9000 name: minio - port: 9001 name: console

Добавим в приложение конфигурацию для подключения к MinIO:

...
env:
  - name: MINIO_ENDPOINT
    value: "http://minio:9000"
  - name: MINIO_ACCESS_KEY
    value: "minioadmin"
  - name: MINIO_SECRET_KEY
    value: "minioadmin"
  - name: BUCKET_NAME
    value: "werf-guide-app"
  - name: MYSQL_DATABASE
    value: "django"
  - name: MYSQL_HOST
    value: "mysql"
  - name: MYSQL_USER
    value: "django"
  - name: MYSQL_PASSWORD
    value: "django"
... env: - name: MINIO_ENDPOINT value: "http://minio:9000" - name: MINIO_ACCESS_KEY value: "minioadmin" - name: MINIO_SECRET_KEY value: "minioadmin" - name: BUCKET_NAME value: "werf-guide-app" - name: MYSQL_DATABASE value: "django" - name: MYSQL_HOST value: "mysql" - name: MYSQL_USER value: "django" - name: MYSQL_PASSWORD value: "django"

Теперь MinIO готов к развертыванию, а приложение — настроено на хранение файлов в нём.

Проверка работы хранилища

Развернём приложение:

werf converge --repo <ИМЯ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ DOCKER HUB>/werf-guide-app

Ожидаемый результат:

┌ Concurrent builds plan (no more than 5 images at the same time)
│ Set #0:
│ - ⛵ image backend
│ - ⛵ image frontend
└ Concurrent builds plan (no more than 5 images at the same time)

┌ ⛵ image backend
│ Use cache image for backend/dockerfile
│      name: <ИМЯ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ DOCKER HUB>/werf-guide-app:384636338cad8c70b70c4e530032aa930f32b91b8d476aa5cf8219a7-1661359407179
│        id: d9865e6aa43c
│   created: 2022-08-24 19:43:25 +0000 UTC
│      size: 143.3 MiB
└ ⛵ image backend (3.09 seconds)

┌ ⛵ image frontend
│ Use cache image for frontend/dockerfile
│      name: <ИМЯ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ DOCKER HUB>/werf-guide-app:776dd1b11f95e6a08e138ce50ac0c4ece93051b8522db3a905e71e0a-1661341020624
│        id: ef98a01890ab
│   created: 2022-08-24 14:36:58 +0000 UTC
│      size: 9.7 MiB
└ ⛵ image frontend (3.17 seconds)

┌ Waiting for resources to become ready
│ ┌ job/setup-and-migrate-db-rev14 po/setup-and-migrate-db-rev14-k5hhf container/setup-and-migrate-db logs
│ │ Operations to perform:
│ │   Apply all migrations: admin, auth, contenttypes, sessions, talkers
│ │ Running migrations:
│ │   No migrations to apply.
│ └ job/setup-and-migrate-db-rev14 po/setup-and-migrate-db-rev14-k5hhf container/setup-and-migrate-db logs
│
│ ┌ Status progress
│ │ DEPLOYMENT                                                                              REPLICAS        AVAILABLE         UP-TO-DATE
│ │ werf-guide-app                                                                          1/1             1                 1
│ │ STATEFULSET                                                                             REPLICAS        READY             UP-TO-DATE
│ │ minio                                                                                   1/1             1                 1
│ │ mysql                                                                                   1/1             1                 1
│ │ JOB                                                                                     ACTIVE          DURATION          SUCCEEDED/FAILED
│ │ setup-and-migrate-db-rev14                                                              0               3s                1/0
│ │ │   POD                              READY       RESTARTS        STATUS
│ │ └── and-migrate-db-rev14-k5hhf       0/1         0               Completed
│ └ Status progress
└ Waiting for resources to become ready (2.08 seconds)

┌ Waiting for resources elimination: jobs/setup-and-migrate-db-rev13
└ Waiting for resources elimination: jobs/setup-and-migrate-db-rev13 (0.21 seconds)

Release "werf-guide-app" has been upgraded. Happy Helming!
NAME: werf-guide-app
LAST DEPLOYED: Wed Aug 24 20:47:55 2022
LAST PHASE: rollout
LAST STAGE: 0
NAMESPACE: werf-guide-app
STATUS: deployed
REVISION: 14
TEST SUITE: None
Running time 14.16 seconds

Обратимся на /download, который должен попытаться достать файл из S3:

curl http://werf-guide-app.test/download

Так как пока никаких файлов не загружено, получим:

You haven't uploaded anything yet.

Тогда создадим новый файл и загрузим его в S3:

echo "This is file content." > file.txt
curl -F "file=@file.txt" http://werf-guide-app.test/upload
"This is file content." | Out-File -Encoding ascii -FilePath file.txt
curl.exe -F "file=@file.txt" http://werf-guide-app.test/upload

Ожидаемый результат, означающий, что файл сохранён в хранилище:

File uploaded.

Снова попробуем получить файл из хранилища:

curl http://werf-guide-app.test/download

В ответ должно отобразиться содержимое файла:

This is file content.

Также убедимся, что файл сохранился и достаётся именно из хранилища. Для этого сначала запустим контейнер с утилитой mc для взаимодействия с MinIO:

kubectl -n werf-guide-app run mc --image=minio/mc --rm -it --command -- bash

Теперь, оказавшись внутри контейнера, выполним команды:

# Настроим подключение к MinIO.
mc alias set minio http://minio:9000 minioadmin minioadmin
# Получим содержимое сохранённого файла из S3.
mc cat "minio/werf-guide-app/$(mc ls minio/werf-guide-app | awk 'NR==1 {print $6}')"

Ожидаемый результат:

This is file content.

Теперь, если нам требуется работать с файлами, мы можем получать и хранить их в объектном хранилище, а не в файловой системе контейнера. При таком подходе Pod’ы приложения могут создаваться и удаляться без проблем: файлы не потеряются, будут доступны с любой реплики Deployment’а приложения, а файловая система на узлах Kubernetes не будет заполняться ненужными файлами.

Не забывайте: в контейнере можно хранить только те данные, которые можно потерять. Все остальные данные нужно хранить в соответствующих базах данных/хранилищах. Такой подход, в частности, подтверждается лучшими практиками от инженеров Google Cloud.

назад
далее