Kubernetes w środowisku produkcyjnym. Jak budować efektywne platformy aplikacji Lublin

Kubernetes zmienił podejście do budowy i wdrażania oprogramowania korporacyjnego. Przedsiębiorstwa szybko zrozumiały, że dzięki tej potężnej technologii mogą korzystać z zalet wysoce dostępnych, samonaprawiających się i autoskalujących wdrożeń oprogramowania. Systemy są zdolne do automatycznego zapewniania pożądanych reakcji na podstawie zadanych warunków, a przy tym są szybsze i bardziej niezawodne od jakichkolwiek operacji wykonywanych ręcznie. Jednak ceną za ten postęp jest konieczność poradzenia sobie z większą złożonością. To książka przeznaczona dla osób, które chcą z powodzeniem uruchomić Kubernetes w środowisku produkcyjnym jako platformę dla aplikacji przedsiębiorstwa. Zawiera wiele wniosków płynących z praktycznych doświadczeń autorów, omawia też kluczowe wyzwania i najlepsze praktyki. Pokazuje, w jaki sposób można sobie poradzić z różnymi kwestiami związanymi z technologiami, abstrakcjami i ze wzorcami, aby bez zbędnych problemów osiągnąć sukces w swoim wdrożeniu. Proces projektowy i wdrożeniowy potraktowano tu z dużą dozą pragmatyzmu i zwrócono uwagę na jego wczesne etapy. Omówiono także wiele punktów decyzyjnych i potencjalne przyczyny problemów, a poszczególne zagadnienia zostały poparte praktycznymi przykładami. W książce między innymi: podstawy projektowania platform opartych na Kubernetesie praktyczne aspekty rozwiązywania problemów podczas budowania platformy wykorzystywanie architektury Kubernetesa w rozwijaniu platformy prowadzenie analiz przedprojektowych zasady wyboru stosowanych narzędzi i abstrakcji podczas pracy z Kubernetesem typowe opcje narzędziowe i kompromisy projektowe Kubernetes: zbuduj najlepsze środowisko dla aplikacji w swojej firmi Spis treści: Przedmowa Wstęp Rozdział 1. Droga do środowiska produkcyjnego Jak zdefiniować Kubernetes? Komponenty podstawowe Więcej niż orkiestracja - rozszerzona funkcjonalność Interfejsy Kubernetesa Podsumowanie tematu Kubernetesa Definiowanie platform aplikacji Spektrum podejść Zaspokajanie potrzeb organizacyjnych Podsumowanie tematu platform aplikacji Budowanie platform aplikacji opartych na Kubernetesie Zacznijmy od dołu Spektrum abstrakcji Określanie usług platformy Elementy konstrukcyjne Podsumowanie Rozdział 2. Modele wdrażania Usługa zarządzana czy własne wdrożenie? Usługi zarządzane Własne wdrożenie Podejmowanie decyzji Automatyzacja Gotowy instalator Automatyzacja niestandardowa Architektura i topologia Modele wdrażania magazynu danych etcd Warstwy klastra Pule węzłów Federacja klastrów Infrastruktura Porównanie maszyn fizycznych i wirtualnych Rozmiary klastrów Infrastruktura obliczeniowa Infrastruktura sieciowa Strategie automatyzacji Instalowanie maszyn Zarządzanie konfiguracją Obrazy maszyn Jakie oprogramowanie zainstalować? Komponenty uruchamiane w kontenerach Dodatki Uaktualnienia Numerowanie wersji platformy Plan na wypadek awarii Testy integracyjne Strategie Mechanizmy wyzwalania Podsumowanie Rozdział 3. Środowisko uruchomieniowe kontenerów Pojawienie się kontenerów Otwarta inicjatywa technologii kontenerowych Specyfikacja środowiska uruchomieniowego OCI Specyfikacja obrazu OCI Interfejs środowiska uruchomieniowego kontenerów Uruchamianie kapsuły Wybór środowiska uruchomieniowego Docker containerd CRI-O Kata Containers Virtual Kubelet Podsumowanie Rozdział 4. Pamięć masowa kontenerów Kwestie związane z pamięcią masową Tryby dostępu Zwiększanie pojemności woluminu Alokowanie woluminów Kopia zapasowa i odzyskiwanie sprawności po awarii Urządzenia blokowe oraz plikowa i obiektowa pamięć masowa Dane efemeryczne Wybór dostawcy pamięci masowej Podstawowe funkcjonalności pamięci masowej Kubernetesa Woluminy trwałe i żądania woluminów trwałych Klasy pamięci Interfejs pamięci masowej kontenerów Kontroler CSI Węzeł CSI Implementowanie pamięci masowej jako usługi Instalacja Udostępnianie opcji pamięci masowej Korzystanie z pamięci masowej Zmiana rozmiaru woluminu Migawki Podsumowanie Rozdział 5. Sieci kapsuł Kwestie związane z konfiguracją sieci Zarządzanie adresami IP Protokoły routingu Enkapsulacja i tunelowanie Routowalność obciążeń roboczych IPv4 i IPv6 Szyfrowany ruch obciążeń roboczych Reguły sieciowe Podsumowanie kwestii związanych z konfiguracją sieci Interfejs sieciowy kontenerów Instalowanie CNI Wtyczki CNI Calico Cilium CNI VPC Multus Wtyczki dodatkowe Podsumowanie Rozdział 6. Routing usług Usługi Kubernetesa Abstrakcja Service Endpoints Szczegóły implementacji usługi Wykrywanie usług Wydajność usług DNS Ingress Przypadek użycia dla konfiguracji Ingress Interfejs API Ingress Kontrolery ruchu przychodzącego i sposób ich działania Wzorce ruchu przychodzącego Wybór kontrolera ruchu przychodzącego Kwestie związane z wdrażaniem kontrolera ruchu przychodzącego DNS i jego rola w konfiguracji Ingress Obsługa certyfikatów TLS Siatka usług Kiedy (nie) używać siatki usług Interfejs siatki usług Proxy płaszczyzny danych Siatka usług w Kubernetesie Architektura płaszczyzny danych Przyjęcie siatki usług Podsumowanie Rozdział 7. Zarządzanie sekretami Obrona w głąb Szyfrowanie dysków Bezpieczeństwo w warstwie transportowej Szyfrowanie aplikacji Interfejs API Secret Kubernetesa Modele konsumpcji sekretów Dane obiektów Secret w etcd Szyfrowanie kluczem statycznym Szyfrowanie techniką kopertową Dostawcy zewnętrzni Vault Cyberark Integracja wstrzykiwania Integracja CSI Sekrety w świecie deklaratywnym Pieczętowanie sekretów Kontroler zapieczętowanych sekretów Odnawianie klucza Modele wieloklastrowe Najlepsze praktyki dotyczące sekretów Zawsze kontroluj interakcje sekretów Nie wyjawiaj sekretów Preferuj woluminy zamiast zmiennych środowiskowych Aplikacje nie powinny mieć informacji o dostawcach magazynów sekretów Podsumowanie Rozdział 8. Sterowanie dostępem Łańcuch sterowania dostępem w Kubernetesie Kontrolery sterowania dostępem z drzewa projektu Zaczepy internetowe Konfigurowanie zaczepów internetowych kontrolerów sterowania dostępem Uwagi dotyczące projektowania zaczepów internetowych Pisanie mutującego zaczepu internetowego Zwykła procedura obsługi HTTPS Środowisko uruchomieniowe kontrolerów Scentralizowane systemy reguł Podsumowanie Rozdział 9. Obserwowalność Mechanizmy rejestrowania Przetwarzanie dzienników kontenerów Dzienniki inspekcji Kubernetesa Zdarzenia Kubernetesa Uruchamianie alertów na podstawie dzienników Implikacje dotyczące bezpieczeństwa Wskaźniki Prometheus Przechowywanie długookresowe Wysyłanie wskaźników Wskaźniki niestandardowe Organizacja i federacja Alerty Showback i chargeback Komponenty wskaźników Śledzenie rozproszone OpenTracing i OpenTelemetry Śledzenie komponentów Instrumentacja aplikacji Siatki usług Podsumowanie Rozdział 10. Tożsamość Tożsamość użytkownika Metody uwierzytelniania Implementowanie uprawnień najniższego poziomu dla użytkowników Tożsamość aplikacji lub obciążenia roboczego Współdzielone sekrety Tożsamość sieciowa Tokeny konta usługi Rzutowane tokeny konta usługi Tożsamość węzła ustalana przez platformę Podsumowanie Rozdział 11. Budowanie usług platformy Punkty rozszerzeń Rozszerzenia oparte na wtyczkach Rozszerzenia oparte na zaczepach internetowych Rozszerzenia oparte na operatorach Wzorzec Operator Kontrolery Kubernetesa Zasoby niestandardowe Przypadki użycia wzorca Operator Narzędzia platformy Ogólnego przeznaczenia operatory obciążeń roboczych Operatory charakterystyczne dla aplikacji Tworzenie operatorów Narzędzia do tworzenia operatorów Projektowanie modelu danych Implementacja logiki Rozszerzanie dyspozytora Predykaty i priorytety Reguły rozplanowywania Profile rozplanowywania Wiele dyspozytorów Dyspozytor niestandardowy Podsumowanie Rozdział 12. Wielodostępność Stopnie izolacji Klastry jednodostępne Klastry wielodostępne Granica przestrzeni nazw Wielodostępność w Kubernetesie Kontrola dostępu oparta na rolach (RBAC) Kwoty zasobów Zaczepy internetowe sterowania dostępem Żądania i limity zasobów Reguły sieciowe Reguły bezpieczeństwa kapsuł Usługi platformy wielodostępnej Podsumowanie Rozdział 13. Autoskalowanie Rodzaje skalowania Architektura aplikacji Autoskalowanie obciążeń roboczych Poziomy autoskaler kapsuł Pionowy autoskaler kapsuł Autoskalowanie z wykorzystaniem wskaźników niestandardowych Autoskaler proporcjonalny do klastra Autoskalowanie niestandardowe Autoskalowanie klastra Nadalokacja klastra Podsumowanie Rozdział 14. Wskazówki dotyczące aplikacji Wdrażanie aplikacji w Kubernetesie Tworzenie szablonów dla manifestów wdrożeń Pakowanie aplikacji dla Kubernetesa Stosowanie konfiguracji i sekretów Zasoby ConfigMap i Secret Kubernetesa Uzyskiwanie konfiguracji z systemów zewnętrznych Obsługa zdarzeń ponownego rozplanowywania Przedzatrzymaniowy zaczep cyklu życia kontenerów Bezpieczne zamykanie kontenerów Spełnienie wymagań dostępności Sondy stanu Sondy żywotności Sondy gotowości Sondy uruchamiania Implementowanie sond Żądania i limity zasobów kapsuły Żądania zasobów Limity zasobów Dzienniki aplikacji Co rejestrować? Dzienniki nieuporządkowane i uporządkowane Informacje kontekstowe w dziennikach Udostępnianie wskaźników Instrumentowanie aplikacji Metoda USE Metoda RED Cztery złote sygnały Wskaźniki charakterystyczne dla aplikacji Instrumentowanie usług do śledzenia rozproszonego Inicjowanie procesu śledzenia Tworzenie zakresów Propagowanie kontekstu Podsumowanie Rozdział 15. Łańcuch dostarczania oprogramowania Kompilowanie obrazów kontenerów Antywzorzec Złote Obrazy Bazowe Wybór obrazu bazowego Użytkownik uruchomieniowy Załączenie wersji pakietów Obraz kompilacji i obraz uruchomieniowy Cloud Native Buildpacks Rejestry obrazów Skanowanie luk w zabezpieczeniach Przepływ pracy kwarantanny Podpisywanie obrazów Ciągłe dostarczanie Integrowanie kompilacji w potoku Wdrożenia oparte na wysyłaniu zmian do klastra Wzorce przeprowadzania rolloutów GitOps Podsumowanie Rozdział 16. Abstrakcje platformy Udostępnianie bazowej platformy Onboarding samoobsługowy Spektrum abstrakcji Narzędzia wiersza poleceń Warstwa abstrakcji oparta na tworzeniu szablonów Tworzenie warstwy abstrakcji dla podstawowych mechanizmów Kubernetesa Uczynienie Kubernetesa niewidzialnym Podsumowanie