Kong en Kubernetes con kind

Introducción

En este guía mostramos como instalar un cluster de Kubernetes en la laptop ó máquina de escritorio y usarlo para desarrollo y pruebas en local, usaremos la implementación de kind, la cual corre cada nodo del cluster en un contenedor en lugar de usar máquinas virtuales, originalmente fue diseñado para probar kubernetes en sí, pero también puede ser usado para desarrollo local ó CI.

La documentación y el código en este repositorio puede servir para comprender los conceptos, la arquitectura y adentrarnos más en lo que son los contenedores, los pods y su relación con los micro servicios y aplicaciones nativas de nube.

Sobre el cluster instalaremos Kong como Ingress Controller y una aplicación web simple para validar la funcionalidad de Kong como API Gateway.

Requisitos

Es necesario tener instalado y en ejecución un motor de gestión de contenedores cómo docker, en nuestro caso y para uso en local, será colima. Este ejercicio lo realizaremos en un equipo MacOS, pero si tienes Linux, puedes instalar docker usando tu manejador de paquetes favorito.

NOTA: Si ya usas la implementación de Docker Desktop puedes saltar los pasos de colima, en caso de usar un equipo de trabajo considera que este software requiere licencia de uso.

Iniciamos instalando colima y el cliente docker:

$ brew install colima docker

Ahora debemos iniciar colima:

$ colima start
INFO[0000] starting colima
INFO[0000] runtime: docker
INFO[0000] preparing network ...                         context=vm
INFO[0000] creating and starting ...                     context=vm
INFO[0023] provisioning ...                              context=docker
INFO[0023] starting ...                                  context=docker
INFO[0028] done

NOTA: Por default colima levanta una máquina virtual con 2 vCPUs y 2 GB de RAM, si se desea modificar esto para asignar más CPU o RAM, puedes agregar los parámetros --cpu 4 y --memory 4.

Ahora instalamos los paquetes para kubernetes con kind, también instalamos el cliente kubectl y k6 la herramienta de pruebas de carga de aplicaciones web:

$ brew install kind kubectl helm k6

Validamos la instalación de las herramientas, iniciamos con kind:

$ kind --version
kind version 0.14.0

Ahora veamos la versión de kubectl:

$ kubectl version --client=true
Client Version: version.Info{Major:"1", Minor:"24", GitVersion:"v1.24.3"}
Kustomize Version: v4.5.4

Validamos que tengamos helm instalado:

$ helm version
version.BuildInfo{Version:"v3.9.2", GitCommit:"1adde...", GitTreeState:"clean", GoVersion:"go1.18.4"

Y finalmente la versión de k6:

$ k6 version
k6 v0.39.0 ((devel))

Clona este repositorio:

$ git clone https://github.com/jorgearma1982/kong-k8s-kind.git

Cambia tu directorio de trabajo a kong-k8s-kind:

$ cd kong-k8s-kind

Listo, ya tienes todo para empezar a crear el cluster.

Instalación de cluster

Definimos la configuración del cluster con dos nodos, uno con rol de control-plane y otro de worker.

La configuración está almacenada en el archivo kind/cluster-multi-ingress.yml

$ cat kind/cluster-multi-ingress.yml
---
apiVersion: kind.x-k8s.io/v1alpha4
kind: Cluster
nodes:
  - role: control-plane
  - role: worker
    extraPortMappings:
    - containerPort: 31682
      hostPort: 80
      listenAddress: "127.0.0.1"
      protocol: TCP
    - containerPort: 32581
      hostPort: 8001
      listenAddress: "127.0.0.1"
      protocol: TCP

En la configuración de arriba podemos ver para el role worker se define el extraPortMapping, lo cual significa que kind realizará una re dirección de puertos adicional, esta configuración básicamente hace un port forward del puerto en el host hacia el puerto en un servicio dentro del cluster, los puertos que se redireccionan son:

TCP 31682 al 80 para acceder a los servicios que expone Kong en modo HTTP
TCP 32581 al 8001 para acceder a la API de administración de Kong en modo HTTP.

Note también que los puertos que se re direccionan se asocian a la dirección local 127.0.0.1.

Ahora creamos el cluster versión 1.23.4 con la configuración en el archivo kind/cluster-multi-ingress.yml:

$ kind create cluster --name kongcluster --image kindest/node:v1.23.4 --config=kind/cluster-multi-ingress.yml
Creating cluster "kongcluster" ...
 ✓ Ensuring node image (kindest/node:v1.23.4) 🖼
 ✓ Preparing nodes 📦 📦
 ✓ Writing configuration 📜
 ✓ Starting control-plane 🕹️
 ✓ Installing CNI 🔌
 ✓ Installing StorageClass 💾
 ✓ Joining worker nodes 🚜
Set kubectl context to "kind-kongcluster"
You can now use your cluster with:

kubectl cluster-info --context kind-kongcluster

Thanks for using kind! 😊

Listo!! Ya tenemos un cluster con un nodo de control plane y un worker, hagamos un listado de los clusters de kind:

$ kind get clusters
kongcluster

La salida del comando de arriba muestra un cluster llamado kongcluster.

Veamos que pasó a nivel contenedores docker:

$ docker ps
CONTAINER ID   IMAGE                  COMMAND                  CREATED          STATUS          PORTS                                                NAMES
0313a5f98036   kindest/node:v1.23.4   "/usr/local/bin/entr…"   45 minutes ago   Up 45 minutes   127.0.0.1:61556->6443/tcp                            kongcluster-control-plane
4303a7cb9ed3   kindest/node:v1.23.4   "/usr/local/bin/entr…"   45 minutes ago   Up 45 minutes   127.0.0.1:80->31682/tcp, 127.0.0.1:8001->32581/tcp   kongcluster-worker

Arriba se puede ver hay dos contenedores en ejecución asociados a los nodos del cluster.

Validación del cluster

Además de que el proceso de instalación fue super rápido, kind ya agregó un contexto a la configuración de kubectl local:

$ kubectl config get-contexts
CURRENT   NAME                       CLUSTER            AUTHINFO       NAMESPACE
*         kind-kongcluster           kind-kongcluster   kind-kongcluster

Ahora mostramos la información de dicho cluster:

$ kubectl cluster-info
Kubernetes control plane is running at https://127.0.0.1:53551
CoreDNS is running at https://127.0.0.1:53551/api/v1/namespaces/kube-system/services/kube-dns:dns/proxy

To further debug and diagnose cluster problems, use 'kubectl cluster-info dump'.

Como se pude ver, el cluster está corriendo en localhost.

Mostremos la salud del cluster:

$ kubectl get --raw '/healthz?verbose'
[+]ping ok
[+]log ok
[+]etcd ok
[+]poststarthook/start-kube-apiserver-admission-initializer ok
[+]poststarthook/generic-apiserver-start-informers ok
[+]poststarthook/priority-and-fairness-config-consumer ok
[+]poststarthook/priority-and-fairness-filter ok
[+]poststarthook/start-apiextensions-informers ok
[+]poststarthook/start-apiextensions-controllers ok
[+]poststarthook/crd-informer-synced ok
[+]poststarthook/bootstrap-controller ok
[+]poststarthook/rbac/bootstrap-roles ok
[+]poststarthook/scheduling/bootstrap-system-priority-classes ok
[+]poststarthook/priority-and-fairness-config-producer ok
[+]poststarthook/start-cluster-authentication-info-controller ok
[+]poststarthook/aggregator-reload-proxy-client-cert ok
[+]poststarthook/start-kube-aggregator-informers ok
[+]poststarthook/apiservice-registration-controller ok
[+]poststarthook/apiservice-status-available-controller ok
[+]poststarthook/kube-apiserver-autoregistration ok
[+]autoregister-completion ok
[+]poststarthook/apiservice-openapi-controller ok
healthz check passed

Listamos los nodos del cluster:

$ kubectl get nodes
NAME                 STATUS   ROLES                  AGE     VERSION
kongcluster-control-plane   Ready    control-plane,master   46m   v1.23.4
kongcluster-worker          Ready    <none>                 46m   v1.23.4

Como se puede ver tenemos un nodo que es el maestro, es decir, la capa de control, y tenemos otro que es el worker.

Listemos los pods de los servicios que están en ejecución:

$ kubectl get pods -A
NAMESPACE            NAME                                         READY   STATUS             RESTARTS   AGE
kube-system          coredns-64897985d-gkm8l                             1/1     Running   0          46m
kube-system          coredns-64897985d-qbb9h                             1/1     Running   0          46m
kube-system          etcd-kongcluster-control-plane                      1/1     Running   0          46m
kube-system          kindnet-s2mpv                                       1/1     Running   0          46m
kube-system          kindnet-tx4mb                                       1/1     Running   0          46m
kube-system          kube-apiserver-kongcluster-control-plane            1/1     Running   0          46m
kube-system          kube-controller-manager-kongcluster-control-plane   1/1     Running   0          46m
kube-system          kube-proxy-dvg62                                    1/1     Running   0          46m
kube-system          kube-proxy-z8d62                                    1/1     Running   0          46m
kube-system          kube-scheduler-kongcluster-control-plane            1/1     Running   0          46m
local-path-storage   local-path-provisioner-5ddd94ff66-pdj5h             1/1     Running   0          46m

Esto se ve bien, todos los pods están Running :), en su mayoría son los servicios del cluster:

kube-apiserver
kube-scheduler
kube-proxy
kube-controller-manager
etcd
kindnet
coredns
local-path-provisioner

Todo indica a que el cluster tiene todo listo para desplegar nuestras aplicaciones.

Despliegue de Kong

Instalaremos Kong con base de datos postgres para almacenar todas las configuraciones.

Usando helm, agregamos el repositorio de kong:

$ helm repo add kong https://charts.konghq.com

Ahora actualizamos los repositorios:

$ helm repo update

Creamos un namespace para kong:

$ kubectl create namespace kong
namespace/kong created

Listamos los namespaces:

$ kubectl get namespace kong
NAME   STATUS   AGE
kong   Active   1s

Ejecutamos la instalación con los parámetros personalizados para habilitar el servicio de admin y postgresql:

$ helm install api-gateway -n kong kong/kong \
  --set ingressController.installCRDs=false \
  --set admin.enabled=true \
  --set admin.type=ClusterIP \
  --set admin.http.enabled=true \
  --set admin.tls.enabled=false \
  --set env.database=postgres \
  --set postgresql.enabled=true
  NAME: api-gateway
LAST DEPLOYED: Fri Aug  5 09:51:02 2022
NAMESPACE: kong
STATUS: deployed
REVISION: 1
TEST SUITE: None
NOTES:
To connect to Kong, please execute the following commands:

HOST=$(kubectl get svc --namespace kong api-gateway-kong-proxy -o jsonpath='{.status.loadBalancer.ingress[0].ip}')
PORT=$(kubectl get svc --namespace kong api-gateway-kong-proxy -o jsonpath='{.spec.ports[0].port}')
export PROXY_IP=${HOST}:${PORT}
curl $PROXY_IP

Once installed, please follow along the getting started guide to start using
Kong: https://docs.konghq.com/kubernetes-ingress-controller/latest/guides/getting-started/

Esta instalación de Kong crea varios recursos de tipo CRD ó Custom Resource Definition que se usan para configurar los recursos de kong de forma declarativa. Además se crean cuentas de servicio y los roles de acceso, así como un secreto, los servicios de red, el deployment y un ingress class.

Hagamos un listado de los release de helm en el namespace de kong:

$ helm -n kong ls
NAME       	NAMESPACE	REVISION	UPDATED                             	STATUS  	CHART      	APP VERSION
api-gateway	kong     	1       	2022-09-10 15:36:25.497193 -0500 CDT	deployed	kong-2.12.0	2.8

Excelente!, nos dice que tenemos la versión de la aplicación 2.8 y la versión del chart es kong-2.12.0.

Listemos los recursos en el namespace de kong:

$ kubectl -n kong get all
NAME                                         READY   STATUS      RESTARTS   AGE
pod/api-gateway-kong-5f8d97b9c5-dp4rw        2/2     Running     0          7m
pod/api-gateway-kong-init-migrations-gmc7s   0/1     Completed   0          7m
pod/api-gateway-postgresql-0                 1/1     Running     0          7m

NAME                                TYPE           CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)                      AGE
service/api-gateway-kong-admin      ClusterIP      10.96.100.125   <none>        8001/TCP                     7m
service/api-gateway-kong-proxy      LoadBalancer   10.96.39.118    <pending>     80:30448/TCP,443:32649/TCP   7m
service/api-gateway-postgresql      ClusterIP      10.96.10.142    <none>        5432/TCP                     7m
service/api-gateway-postgresql-hl   ClusterIP      None            <none>        5432/TCP                     7m

NAME                               READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
deployment.apps/api-gateway-kong   1/1     1            1           7m

NAME                                          DESIRED   CURRENT   READY   AGE
replicaset.apps/api-gateway-kong-5f8d97b9c5   1         1         1       7m

NAME                                      READY   AGE
statefulset.apps/api-gateway-postgresql   1/1     7m

NAME                                         COMPLETIONS   DURATION   AGE
job.batch/api-gateway-kong-init-migrations   1/1           40s        7m

En el listado vemos que hay un deployment llamado api-gateway-kong, el cual los siguientes pods:

api-gateway-kong
api-gateway-kong-init-migrations
api-gateway-postgresql

La base de datos se levanta y se configura con credenciales default en el pod api-gateway-postgresql. El pod api-gateway-initmigrations solo se ejecuta una vez para inicializar y configurar la base de datos postgres. Finalmente el pod api-gateway-kong es el servidor principal de kong.

En el listado de servicios, el servicio api-gateway-kong-admin es de tipo ClusterIP en el puerto 8001. También se puede ver el servicio api-gateway-kong-proxy de tipo LoadBalancer y mapea el puerto 30448 al 80, y el 30428 al 443 en TCP. Necesitamos cambiar esos puertos para que hagan coincidencia con los que definimos en el port mapping al crear el cluster.

Actualizamos la configuración del servicio kong admin:

$ kubectl -n kong patch service api-gateway-kong-admin --patch-file kong/patch-service-admin-nodeport.yml
service/api-gateway-kong-admin patched

También actualizamos el servicio kong proxy:

$ kubectl -n kong patch service api-gateway-kong-proxy --patch-file kong/patch-service-proxy-nodeport.yml
service/api-gateway-kong-proxy patched

Ahora listamos para ver los cambios:

$ kubectl -n kong get services | grep api-gateway-kong
api-gateway-kong-admin      NodePort    10.96.157.9     <none>        8001:32581/TCP               12m
api-gateway-kong-proxy      NodePort    10.96.209.152   <none>        80:31682/TCP,443:32527/TCP   12m

Como se puede ver ya se usan los puertos que definimos al inicio.

Hagamos una petición a kong al puerto TCP/80 donde se exponen los servicios:

$ curl http://localhost/
{"message":"no Route matched with those values"}

También podemos hacer una petición a la API de administración de Kong:

$ curl http://localhost:8001/
{"configuration":{"go_pluginserver_exe":"/usr/local/bin/go-pluginserver","mem_cache_size":"128m","db_cache_warmup_entities":["services"],"headers":["server_tokens","latency_tokens"],"worker_consistency":"strict","nginx_events_directives":[{"name":"multi_accept","value":"on"},{"name":"worker_connections","value":"auto"}],"nginx_http_directives":[{"name":"client_body_buffer_size","value":"8k"},{"name":"client_max_body_size","value":"0"}..."tagline":"Welcome to kong","timers":{"running":0,"pending":10},"pids":{"workers":[1114,1115],"master":1}}

Para ver la respuesta en un formato más legible, pasamos la salida al comando jq:

$ curl http://localhost:8001/ | jq "."

Veamos que versión de Kong tenemos instalada:

$ curl http://localhost:8001/ | jq ".version"
"2.8.1"

NOTA: Para más información sobre como consumir la API de administración de kong, consulta las referencias al final.

Listo!!! Ya tenemos Kong instalado y listo para usarse.

Despliegue aplicación

Realizamos el despliegue de una aplicación:

$ kubectl apply -f whoami/1_deployment.yml

Creamos el service de una aplicación:

$ kubectl apply -f whoami/2_service.yml

Creamos el ingress de una aplicación:

$ kubectl apply -f whoami/3_ingress.yml

Esperamos unos segundos a que levanten los servicios y continuamos con la validaciones.

Validación aplicación

Ahora validamos listando todos los recursos del namespace default:

$ kubectl -n default get all
NAME                          READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod/whoami-6977d564f9-dq5pr   1/1     Running   0          2m35s

NAME                 TYPE        CLUSTER-IP     EXTERNAL-IP   PORT(S)    AGE
service/kubernetes   ClusterIP   10.96.0.1      <none>        443/TCP    4m51s
service/whoami       ClusterIP   10.96.27.189   <none>        8080/TCP   2m24s

NAME                     READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
deployment.apps/whoami   1/1     1            1           2m35s

NAME                                DESIRED   CURRENT   READY   AGE
replicaset.apps/whoami-6977d564f9   1         1         1       2m35s

Como se puede ver se tiene los recursos deployment, el replicaset, los pods y el service.

Ahora validamos que responda el servicio whoami a través de kong:

$ curl http://localhost/whoami
Hostname: whoami-6977d564f9-dq5pr
IP: 127.0.0.1
IP: ::1
IP: 10.244.1.3
IP: fe80::dc3f:a9ff:fe84:9283
RemoteAddr: 10.244.1.2:58086
GET / HTTP/1.1
Host: localhost
User-Agent: curl/7.64.1
Accept: */*
Connection: keep-alive
X-Forwarded-For: 10.244.1.1
X-Forwarded-Host: localhost
X-Forwarded-Path: /whoami
X-Forwarded-Port: 80
X-Forwarded-Prefix: /whoami
X-Forwarded-Proto: http
X-Real-Ip: 10.244.1.1

Listo!, ya tenemos una respuesta de whoami.

Pruebas de carga a la aplicación web

Usaremos k6 para realizar pruebas de carga en la aplicación que exponemos a través de kong:

Ahora ejecutamos el script con las pruebas:

$ k6 run k6/script.js

Limpieza

Para destruir el cluster ejecutamos:

$ kind delete cluster kongcluster
Deleting cluster "kongcluster" ...

También podemos limpiar colima:

$ colima delete
are you sure you want to delete colima and all settings? [y/N] y
INFO[0001] deleting colima
INFO[0001] deleting ...                                  context=docker
INFO[0001] done

Y listo todo se ha terminado.

Problemas conocidos

Si usas una mac m1 es probable que tengas errores al descargar las imágenes de los contenedores, si es un error relacionado a resolución de nombres DNS, puedes probar agregando la configuración de lima para que no use el dns del host y en su lugar use el de google, por ejemplo:

Creamos configuración para dns de lima:

$ vim ~/.lima/_config/override.yaml

Con el siguiente contenido:

useHostResolver: false
dns:
  - 8.8.8.8

Se recomienda que hagas un reset de colima, haciendo delete, y nuevamente start.

También puedes iniciar colima con la opción --dns, por ejemplo:

$ colima start --dns 8.8.8.8

Comandos útiles

Listado versiones:

kubectl version

Listado contextos:

kubectl config get-contexts

Detalles de cluster:

kubectl cluster-info

Gestión de nodos:

kubectl get nodes
kubectl describe node NODENAME

Gestión de pods:

kubectl get pods
kubectl describe pod PODNAME
kubectl logs PODNAME
kubectl delete pod PODNAME

Gestión de services:

kubectl get services
kubectl describe service SVCNAME
kubectl delete service SVCNAME

Gestión de namespaces:

kubectl get namespaces
kubectl describe namespace NSNAME
kubectl delete namespace NSNAME

Gestión de recursos en modo declarativo:

kubectl apply -f YAMLFILE
kubectl delete -f YAMLFILE

Gestión de deployments:

kubectl get deployment
kubectl describe deployment PODNAME
kubectl delete deployment PODNAME

Gestión charts:

helm ls
helm install CHARTNAME
helm uninstall CHARTNAME

Referencias

La siguiente es una lista de referencias externas que pueden serle de utilidad:

Name		Name	Last commit message	Last commit date
Latest commit History 21 Commits
argocd		argocd
k6		k6
kind		kind
kong		kong
whoami		whoami
README.md		README.md

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