Στόχος αυτού του εγγράφου ασκήσεων

Αυτό το έγγραφο συμπληρώνει το Workshop Fundamentals με συγκεκριμένες εργασίες, επαληθεύσιμα αποτελέσματα και πλήρεις λύσεις. Εστιάζει στην ασφαλή βασική λειτουργία, στο μοντέλο Kubernetes Objects, στο kubectl, στα Pods, Deployments, ReplicaSets, Services, Labels, Selectors, ConfigMaps, Secrets, Namespaces, Rollouts, Scaling, Rollback και στο αρχικό Troubleshooting.

Εργάζεστε αποκλειστικά σε Lab Cluster. Μη χρησιμοποιείτε Production Cluster Contexts ή πραγματικά Credentials.

Προαπαιτούμενα

Χρειάζεστε:

• kubectl,
• ένα τοπικό ή παρεχόμενο Kubernetes Cluster, για παράδειγμα kind, minikube ή k3d,
• ένα μη κρίσιμο Cluster Context,
• δικαιώματα εγγραφής στο δικό σας Namespace.

Προτεινόμενο Namespace για όλες τις ασκήσεις:

export NS=workshop-fundamentals

Κανόνες εργασίας

1. Ελέγχετε το ενεργό Context πριν από κάθε άσκηση.
2. Εργάζεστε μόνο στο Namespace $NS.
3. Αποθηκεύετε τα Manifests ως αρχεία πριν τα εφαρμόσετε.
4. Χρησιμοποιείτε kubectl apply --dry-run=server, αν το Cluster σας το υποστηρίζει.
5. Μετά από κάθε αλλαγή ελέγχετε Status, Events και Logs.
6. Τεκμηριώνετε το Cleanup στο τέλος.

Επισκόπηση ασκήσεων

Μέρος A – Ασκήσεις

Άσκηση 1: Έλεγχος Context, Cluster και Namespace

Στόχος

Βεβαιωθείτε ότι εργάζεστε στο σωστό Cluster και δημιουργήστε το δικό σας Namespace.

Εργασία

1. Ελέγξτε το ενεργό Context.
2. Ελέγξτε τις πληροφορίες του Cluster και τα Nodes.
3. Δημιουργήστε το Namespace workshop-fundamentals.
4. Ορίστε αυτό το Namespace στο τρέχον Context.
5. Τεκμηριώστε το όνομα του Cluster, τον αριθμό των Nodes και την Kubernetes Version.

Αναμενόμενο αποτέλεσμα

• Το Namespace υπάρχει.
• Το kubectl get pods εμφανίζει εξ ορισμού Resources από το workshop-fundamentals.
• Μπορείτε να εξηγήσετε γιατί ελέγχετε το Context πριν από κάθε Lab.

Άσκηση 2: Ανάγνωση του μοντέλου Kubernetes Objects

Στόχος

Διαβάστε ένα Deployment Manifest και εντοπίστε τα apiVersion, kind, metadata, spec, selector, Pod Template και Container Configuration.

Εργασία

Δημιουργήστε το αρχείο deployment.yml:

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: web
  namespace: workshop-fundamentals
  labels:
    app: web
    tier: frontend
    environment: lab
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: web
  template:
    metadata:
      labels:
        app: web
        tier: frontend
        environment: lab
    spec:
      containers:
        - name: nginx
          image: nginx:1.27
          ports:
            - containerPort: 80

Απαντήστε γραπτώς:

1. Ποιο API Group χρησιμοποιείται;
2. Ποιο Resource δημιουργείται;
3. Πού ορίζεται το Desired State;
4. Ποια Labels λαμβάνουν τα Pods;
5. Σε τι χρησιμοποιείται ο Selector;

Άσκηση 3: Rollout του Deployment και του Service

Στόχος

Εκτελέστε Rollout μιας απλής Web Application και κάντε την προσβάσιμη μέσω εσωτερικού ClusterIP Service.

Εργασία

1. Εφαρμόστε το deployment.yml.
2. Δημιουργήστε το αρχείο service.yml:

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: web
  namespace: workshop-fundamentals
  labels:
    app: web
spec:
  type: ClusterIP
  selector:
    app: web
  ports:
    - name: http
      port: 80
      targetPort: 80

3. Εφαρμόστε το service.yml.
4. Ελέγξτε Deployment, ReplicaSet, Pods, Service, Endpoints και EndpointSlices.
5. Δοκιμάστε το Service με προσωρινό Debug Pod.

Αναμενόμενο αποτέλεσμα

• Εκτελούνται δύο Pods.
• Το Service έχει Endpoints.
• Ένα προσωρινό Pod μπορεί να συνδεθεί στο http://web.

Άσκηση 4: Σκόπιμο σφάλμα σε Labels και Selectors

Στόχος

Κατανοήστε γιατί τα Services βρίσκουν Pods μέσω Labels και Selectors και όχι μέσω ονομάτων Pods.

Εργασία

1. Αλλάξτε σκόπιμα τον Service Selector στο service.yml σε λανθασμένη τιμή:

selector:
  app: wrong-web

2. Εφαρμόστε την αλλαγή.
3. Ελέγξτε Service, Endpoints και EndpointSlices.
4. Επαναφέρετε τον Selector σε app: web.
5. Ελέγξτε ξανά.

Αναμενόμενο αποτέλεσμα

• Με λανθασμένο Selector, το Service δεν έχει Endpoints.
• Μετά τη διόρθωση, υπάρχουν ξανά Endpoints.

Άσκηση 5: Προσάρτηση ConfigMap και Secret

Στόχος

Διακρίνετε το μη ευαίσθητο Configuration από τις ευαίσθητες δοκιμαστικές τιμές και προσαρτήστε και τα δύο σε ένα Pod.

Εργασία

Δημιουργήστε το configmap.yml:

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: web-config
  namespace: workshop-fundamentals
data:
  APP_MODE: lab
  WELCOME_TEXT: "Hello from Kubernetes"

Δημιουργήστε το secret.yml:

apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  name: web-secret
  namespace: workshop-fundamentals
type: Opaque
stringData:
  DEMO_PASSWORD: "not-a-real-secret"

Επεκτείνετε το Deployment ώστε το APP_MODE να διατίθεται ως Environment Variable και το DEMO_PASSWORD ως αρχείο.

Αναμενόμενο αποτέλεσμα

• Το ConfigMap υπάρχει.
• Το Secret υπάρχει.
• Το Pod περιέχει το APP_MODE ως Environment Variable.
• Το Secret είναι διαθέσιμο ως αρχείο μέσα στο Container.

Άσκηση 6: Rollout, Scaling και Rollback

Στόχος

Χρησιμοποιήστε τα Deployment Rollouts με ελεγχόμενο τρόπο και επαναφέρετε μια αλλαγή.

Εργασία

1. Ελέγξτε το τρέχον Rollout Status.
2. Αυξήστε τα Replicas του Deployment σε τρία.
3. Αλλάξτε το Image από nginx:1.27 σε nginx:1.26.
4. Ελέγξτε το Rollout Status και το Rollout History.
5. Εκτελέστε Rollback.
6. Ελέγξτε ποιο Image είναι ενεργό μετά το Rollback.

Αναμενόμενο αποτέλεσμα

• Εκτελούνται τρία Pods.
• Το Rollout History εμφανίζει τουλάχιστον δύο Revisions.
• Μετά το Rollback εκτελείται ξανά το προηγούμενο Image.

Άσκηση 7: Διάγνωση του ImagePullBackOff

Στόχος

Προκαλέστε σφάλμα Image Pull και διορθώστε το με βάση τα Events.

Εργασία

Δημιουργήστε το bad-image.yml:

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: bad-image
  namespace: workshop-fundamentals
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: bad-image
  template:
    metadata:
      labels:
        app: bad-image
    spec:
      containers:
        - name: app
          image: nginx:this-tag-does-not-exist
          ports:
            - containerPort: 80

1. Εφαρμόστε το Manifest.
2. Ελέγξτε το Pod Status και τα Events.
3. Διορθώστε το Image σε nginx:1.27.
4. Ελέγξτε ξανά.

Άσκηση 8: Διάγνωση του CrashLoopBackOff

Στόχος

Προκαλέστε τερματισμό μιας εφαρμογής, διαβάστε τα Logs και διορθώστε το Startup Command.

Εργασία

Δημιουργήστε το crashloop.yml:

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: crashloop
  namespace: workshop-fundamentals
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: crashloop
  template:
    metadata:
      labels:
        app: crashloop
    spec:
      containers:
        - name: app
          image: busybox:1.36
          command: ["sh", "-c", "echo 'I terminate immediately'; exit 1"]

1. Εφαρμόστε το Manifest.
2. Ελέγξτε το Pod Status.
3. Διαβάστε τα Logs και τα προηγούμενα Logs.
4. Διορθώστε το Command ώστε το Container να συνεχίσει να εκτελείται.
5. Ελέγξτε ξανά.

Άσκηση 9: Λειτουργική σημείωση και Cleanup

Στόχος

Τεκμηριώστε τι δημιουργήθηκε, πώς επαληθεύσατε την κατάσταση και πώς καθαρίζονται όλα τα Resources.

Εργασία

Δημιουργήστε το notes.md με:

• το Cluster Context,
• το Namespace,
• τα Manifests που εφαρμόστηκαν,
• τα Resources που δημιουργήθηκαν,
• τις σημαντικότερες εντολές διάγνωσης,
• τα γνωστά σφάλματα και τις διορθώσεις τους,
• την εντολή Cleanup.

Μέρος B – Λύσεις και οδηγίες βήμα προς βήμα

Λύση 1: Έλεγχος Context, Cluster και Namespace

kubectl config current-context
kubectl cluster-info
kubectl version --client
kubectl get nodes -o wide
kubectl create namespace workshop-fundamentals
kubectl config set-context --current --namespace=workshop-fundamentals
kubectl get pods

Επαλήθευση:

kubectl get namespace workshop-fundamentals
kubectl config view --minify --output 'jsonpath={..namespace}'

Ενδεικτική εξήγηση:

• Το Context καθορίζει με ποιο Cluster επικοινωνεί το kubectl.
• Το Namespace περιορίζει την προεπιλεγμένη προβολή του kubectl, αλλά δεν αντικαθιστά την απομόνωση ασφαλείας.
• Το kubectl cluster-info δείχνει αν το API είναι προσβάσιμο.
• Το kubectl get nodes -o wide δείχνει την κατάσταση των Nodes και το Runtime Environment.

Λύση 2: Ανάγνωση του μοντέλου Kubernetes Objects

Ενδεικτικές απαντήσεις:

Χρήσιμη διερεύνηση:

kubectl explain deployment
kubectl explain deployment.spec
kubectl explain deployment.spec.template.spec.containers
kubectl api-resources | grep -i deployment

Λύση 3: Rollout του Deployment και του Service

kubectl apply --dry-run=server -f deployment.yml
kubectl apply -f deployment.yml
kubectl rollout status deployment/web
kubectl apply --dry-run=server -f service.yml
kubectl apply -f service.yml

Έλεγχος:

kubectl get deployment,replicaset,pod,svc,endpoints,endpointslices
kubectl describe deployment web
kubectl describe svc web

Δοκιμή του Service:

kubectl run curl --rm -i --tty --restart=Never --image=curlimages/curl:8.8.0 -- http://web

Εναλλακτική, αν το διαδραστικό kubectl run συμπεριφέρεται διαφορετικά στο περιβάλλον σας:

kubectl run curl --restart=Never --image=curlimages/curl:8.8.0 -- sleep 3600
kubectl wait --for=condition=Ready pod/curl --timeout=60s
kubectl exec curl -- curl -s http://web
kubectl delete pod curl

Αναμενόμενη κατάσταση:

• Το deployment.apps/web είναι Available.
• Το service/web έχει ClusterIP.
• Το endpoints/web περιέχει Pod IP Addresses.

Λύση 4: Διόρθωση Labels και Selectors

Εφαρμόστε τον λανθασμένο Selector:

kubectl apply -f service.yml
kubectl get svc,endpoints,endpointslices
kubectl describe svc web

Τυπικό σύμπτωμα:

Endpoints: <none>

Διάγνωση:

kubectl get pods --show-labels
kubectl get svc web -o yaml

Διόρθωση στο service.yml:

selector:
  app: web

Έπειτα:

kubectl apply -f service.yml
kubectl get endpoints web
kubectl get endpointslices -l kubernetes.io/service-name=web

Τεχνική εξήγηση:

Ένα Service δεν γνωρίζει σταθερά ονόματα Pods. Βρίσκει Pods μέσω του Selector. Αν ο Selector δεν ταιριάζει με τα Pod Labels, το Service υπάρχει, αλλά δεν έχει Targets.

Λύση 5: Προσάρτηση ConfigMap και Secret

Εφαρμόστε το ConfigMap και το Secret:

kubectl apply -f configmap.yml
kubectl apply -f secret.yml
kubectl get configmap,secret

Επέκταση του Deployment:

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: web
  namespace: workshop-fundamentals
  labels:
    app: web
    tier: frontend
    environment: lab
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: web
  template:
    metadata:
      labels:
        app: web
        tier: frontend
        environment: lab
    spec:
      containers:
        - name: nginx
          image: nginx:1.27
          ports:
            - containerPort: 80
          env:
            - name: APP_MODE
              valueFrom:
                configMapKeyRef:
                  name: web-config
                  key: APP_MODE
          volumeMounts:
            - name: web-secret-volume
              mountPath: /etc/demo-secret
              readOnly: true
      volumes:
        - name: web-secret-volume
          secret:
            secretName: web-secret

Εφαρμογή και έλεγχος:

kubectl apply -f deployment.yml
kubectl rollout status deployment/web
POD=$(kubectl get pod -l app=web -o jsonpath='{.items[0].metadata.name}')
kubectl exec "$POD" -- printenv APP_MODE
kubectl exec "$POD" -- ls -l /etc/demo-secret
kubectl exec "$POD" -- cat /etc/demo-secret/DEMO_PASSWORD

Τεχνική ταξινόμηση:

• Τα ConfigMaps προορίζονται για μη ευαίσθητο Configuration.
• Τα Secrets προορίζονται για ευαίσθητες τιμές, αλλά το Base64 δεν είναι Encryption.
• Πραγματικά Secrets δεν ανήκουν σε εκπαιδευτικά Manifests ή σε αρχεία Plaintext υπό Version Control.

Λύση 6: Rollout, Scaling και Rollback

Έλεγχος Status:

kubectl rollout status deployment/web
kubectl get deployment web

Scaling:

kubectl scale deployment/web --replicas=3
kubectl rollout status deployment/web
kubectl get pods -l app=web

Αλλαγή Image:

kubectl set image deployment/web nginx=nginx:1.26
kubectl rollout status deployment/web
kubectl rollout history deployment/web

Έλεγχος του ενεργού Image:

kubectl get deployment web -o jsonpath='{.spec.template.spec.containers[0].image}{"\n"}'

Rollback:

kubectl rollout undo deployment/web
kubectl rollout status deployment/web
kubectl get deployment web -o jsonpath='{.spec.template.spec.containers[0].image}{"\n"}'

Ενδεικτική εξήγηση:

• Το scale αλλάζει το spec.replicas.
• Το set image αλλάζει το Pod Template και συνεπώς δημιουργεί νέο Revision.
• Το rollout undo επαναφέρει το προηγούμενο Revision ως Desired State.

Λύση 7: ImagePullBackOff

Εφαρμογή:

kubectl apply -f bad-image.yml
kubectl get pods -l app=bad-image

Διάγνωση:

POD=$(kubectl get pod -l app=bad-image -o jsonpath='{.items[0].metadata.name}')
kubectl describe pod "$POD"
kubectl get events --sort-by=.metadata.creationTimestamp

Τυπικό εύρημα:

• Το Image Tag δεν υπάρχει.
• Τα Events περιέχουν μηνύματα Failed to pull image ή ErrImagePull.

Διόρθωση:

kubectl set image deployment/bad-image app=nginx:1.27
kubectl rollout status deployment/bad-image
kubectl get pods -l app=bad-image

Εναλλακτικά, διορθώστε το αρχείο και εφαρμόστε το ξανά:

sed -i 's/nginx:this-tag-does-not-exist/nginx:1.27/' bad-image.yml
kubectl apply -f bad-image.yml

Λύση 8: CrashLoopBackOff

Εφαρμογή:

kubectl apply -f crashloop.yml
kubectl get pods -l app=crashloop

Διάγνωση:

POD=$(kubectl get pod -l app=crashloop -o jsonpath='{.items[0].metadata.name}')
kubectl describe pod "$POD"
kubectl logs "$POD"
kubectl logs "$POD" --previous

Τυπικό εύρημα:

• Το Container εκκινεί.
• Το Command τερματίζεται με Exit Code 1.
• Το Kubernetes το επανεκκινεί· έτσι προκύπτει το CrashLoopBackOff.

Διόρθωση μέσω Manifest:

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: crashloop
  namespace: workshop-fundamentals
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: crashloop
  template:
    metadata:
      labels:
        app: crashloop
    spec:
      containers:
        - name: app
          image: busybox:1.36
          command: ["sh", "-c", "echo 'I stay active'; sleep 3600"]

Εφαρμογή:

kubectl apply -f crashloop.yml
kubectl rollout status deployment/crashloop
kubectl get pods -l app=crashloop

Λύση 9: Λειτουργική σημείωση και Cleanup

Πρότυπο για το notes.md:

# Operations Note – Fundamentals Lab

## Context

- Cluster Context: <από kubectl config current-context>
- Namespace: workshop-fundamentals
- Ημερομηνία: <συμπληρώστε ημερομηνία>

## Manifests

- deployment.yml
- service.yml
- configmap.yml
- secret.yml
- bad-image.yml
- crashloop.yml

## Επαλήθευση

- kubectl get deployment,rs,pod,svc,endpoints,endpointslices
- kubectl rollout status deployment/web
- kubectl describe pod <pod>
- kubectl logs <pod>

## Σφάλματα και διορθώσεις

| Σφάλμα | Αιτία | Διόρθωση |
| --- | --- | --- |
| Service χωρίς Endpoints | Λανθασμένος Selector | Επαναφορά του Selector σε app=web. |
| ImagePullBackOff | Μη έγκυρο Image Tag | Αλλαγή Image σε nginx:1.27. |
| CrashLoopBackOff | Η διεργασία τερματίζεται με Exit Code 1 | Αλλαγή Command σε sleep 3600. |

## Cleanup

kubectl delete namespace workshop-fundamentals

Cleanup:

kubectl delete namespace workshop-fundamentals

Επαλήθευση μετά το Cleanup:

kubectl get namespace workshop-fundamentals

Αναμενόμενη κατάσταση: Το Namespace έχει διαγραφεί ή παραμένει για λίγο σε κατάσταση Terminating.

Λίστα ελέγχου αξιολόγησης