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Operadores de Kubernetes

Introducción

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Edith Puclla

Technology Evangelist at Percona
Embajadora de Cloud Native Computing Foundation
Capitan de Docker
Colaborador de código abierto: Apache Airflow, Kubernetes Website

Edith Puclla

edithpuclla

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Agenda

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¿Por qué Percona decide implementar Operadores de Kubernetes?
Kubernetes

Terminología, ejemplo y arquitectura

Operadores de Kubernetes

CRD, Controllers, Con y Sin Operadores

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¿Por qué Percona decide implementar Operadores de Kubernetes?

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Decisión impulsada por el cliente/comunidad
Contenedores -> Kubernetes
Operadores = Simplificación + Automatización

Despliegue
Administración
Configuracón

Aplicaciones complejas -> base de datos

Es algo que viene por historia, algo que empezó con servidores de bare metal, luego máquinas virtuales y luego contenedores cuando los empresas requerían desplegar y enviar código más rápido
Cuando se tiene cientos o miles de contenedores, nosotros necesitamos algo para orquestar o administrarlo. Aquí es donde entra Kubernetes, Kubernetes es un orquestador de contenedores que automatiza mucho la rutina del día a día.
Incluso cuando tiene todo configurado con Kubernetes, todavía existe el problema donde se necesita juntar todas esas cosas en los contenedores para que interactúen bien entre sí.
Especialmente cuando hablamos de algo complejo como una base de datos, y ahí es dónde los Operadores intervienen.
Y nosotros en Percona somos una compañía de base de datos 100 por ciento open source, y hemos implementado los Operadores, y seguimos trabajando en ellos para satisfacer esta necesidad.

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Kubernetes

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Contenedores

Application
Runtime
Dependencies

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Simplificándolo

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OPERATING SYSTEM

PROCESS

Container

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¿Qué hace un contenedor?

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CGROUPS

NAMESPACES

FILESYSTEM

ASIGNAR Y RESTRINGIR

LOS RECURSOS DEL SISTEMA

RECURSOS AISLADOS

SISTEMA DE ARCHIVOS RAÍZ (ROOT FILESYSTEM)

Container

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Desafíos con contenedores a escala

Automatización
Administrar servicios, equilibrio de carga
Gestión eficiente de los recursos
Capacidades de autocuración (Self-healing capabilities) y Provisión para actualización y reversión(update and rollback)

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Automatización: Realizar tareas manuales de configuración, implementación y gestión se vuelve impracticable y propenso a errores.
Administrar servicios , Equilibrio de carga: Equilibrar correctamente el tráfico de red para garantizar un rendimiento óptimo y una alta disponibilidad.
Gestión eficiente de los recursos: Garantizar un rendimiento óptimo y evitar problemas de agotamiento de recursos.
Capacidades de autocuración: Detección y recuperación de fallos, Reasignación automática de tareas:, Replicación y tolerancia a fallos, Autocorrección de errores de configuración
Update and Rollback: contar con mecanismos eficientes para administrar las actualizaciones de manera segura y, si es necesario, revertirlas en caso de problemas: Estrategias de despliegue, Rollback y reversión, Coherencia de datos y esquemas:

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Advantages of Kubernetes

Portabilidad de aplicaciones
Sin bloqueo de proveedor (No Vendor lock-in)
Buena opción para microservicios
Comunidad activa (03 lanzamientos por año).
Amplia adopción

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Terminología Kubernetes

Pods

Red y almacenamiento

Deployments

Estado deseado
Replicas

Services

Acceso a Pods

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Ejemplo: Application de Voto

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voting-app

result-app

KodeKloud: www.youtube.com/watch?v=XuSQU5Grv1g

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Ejemplo: Application de Voto

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voting-app

result-app

redis

DB

worker

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PODS

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POD

voting-app

result-app

redis

DB

worker

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5432

80

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SERVICES

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Service

POD

voting-app

result-app

redis

DB

worker

6379

5432

80

Service

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DEPLOYMENTS

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DEPLOYMENT

Service

POD

voting-app

result-app

redis

DB

worker

Service

POD

voting-app

POD

result-app

POD

voting-app

POD

result-app

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YAML

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Arquitectura de Kubernetes

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UI

CLI

API Server

Scheduler

Controller-Manager

etcd

Docker

kubelet

kube-proxy

Container 1

Control Plane

User Interface

Worker node 1

Container 2

Container 3

Container 1

Container 2

Pod 1

Pod 2

Pod 3

Docker

kubelet

kube-proxy

Container 1

Worker node 1

Container 2

Container 3

Container 1

Container 2

Pod 1

Pod 2

Pod 3

kubectl

Explain Kubernetes Workflow

https://sensu.io/blog/how-kubernetes-works

kubectl: es una herramienta de línea de comandos que se utiliza para interactuar con los clústeres de Kubernetes.

Inspecting cluster resources
Interacting with pods
Scaling and autoscaling:
Managing cluster resources

Control Plane: Es el cerebro del clúster y maneja todas las tareas de orquestación, programación y coordinación necesarias para ejecutar y mantener el clúster.

API Server: Front-end for the Kubernetes Control Plane. Recibe solicitudes, las procesa y almacena el estado deseado del clúster en el almacén de datos etcd.
The Scheduler: es responsable de asignar pods a los nodos del clúster. Determinar el mejor nodo para cada Pod.
Controller Manager consta de varios controladores que supervisan el estado del clúster y toman medidas correctivas para garantizar que se logre el estado deseado.
etcd es un almacén de clave-valor distribuido que sirve como almacén de datos persistente para el clúster de Kubernetes.
Cloud Controller Manager (optional): If the Kubernetes cluster is running on a cloud provider

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Arquitectura de Kubernetes

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UI

CLI

API Server

Scheduler

Controller-Manager

etcd

Docker

kubelet

kube-proxy

Container 1

Control Plane

User Interface

Worker node 1

Container 2

Container 3

Container 1

Container 2

Pod 1

Pod 2

Pod 3

Docker

kubelet

kube-proxy

Container 1

Worker node 1

Container 2

Container 3

Container 1

Container 2

Pod 1

Pod 2

Pod 3

kubectl

Kubelet:

Ejecuta en cada nodo trabajador
Se comunica con el plano de control (Servidor API).
Responsable de administrar y monitorear el estado del nodo. R
Recibe instrucciones del plano de control para iniciar, detener y monitorear los contenedores (Pods) que se ejecutan en el nodo. También informa el estado actual del nodo y los contenedores en ejecución al plano de control.

Container runtime:

Es responsable de ejecutar los contenedores en el nodo trabajador.
Kubernetes admite varios tiempos de Container runtime, incluidos Docker, containerd y CRI-O.

kube-proxy:

Se ejecuta en cada nodo trabajador y facilita la comunicación de red entre Pods y Servicios dentro del clúster
Mantiene las reglas de la red y reenvía el tráfico de la red al destino apropiado según la configuración del Servicio.

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Kubernetes Operators

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Escalado de aplicaciones sin estado: fácil

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$ kubectl scale deploy/staticweb --replicas=4

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¿Qué pasa con las aplicaciones que almacenan datos?

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“Deployar” una base de datos: fácil

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Ejecutar una base de datos a lo largo del tiempo es lo más difícil

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Backups, Upgrades, Recovery, Replications and other common production concerns must have table stakes running
Running a database keeping it running managing its whole lifecycle is harder than running a stateless app
Kubernetes have less tools to help directly manage recover and scale these kinds,
It does not have knowledge of mysql or postgresSQL,
How persistent storage on disk works
Human operator has to manage for database: Resize, Upgrade, backup, Healing
If Kubernetes know about how human operators keep a database running it
Day Two

OPERADORES

Automatizar y simplificar, todas esas rutinas diarias, relacionadas con la aplicación en los contenedores en Kubernetes.
Fragmento de código, que ayuda a orquestar la implementación y administración de su aplicación en Kubernetes.
Para aplicaciones como bases de datos, usar Operadores es una decisión inteligente si se desea administrar las base de datos en Kubernetes.
Porque bases de datos es un tema que naturalmente no encajan en los clusteres de Kubernetes

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Los operadores siguen los principios de Kubernetes, en particular el ciclo de control ( control loop).

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SIN

CON

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Kubernetes Operators

apiVersion: apps/v1

kind: Deployment

metadata:

deploy-01

deploy-02

Pod

apiVersion: apps/v1

kind: Deployment

metadata:

apiVersion: apiextensions.k8s.io/v1

kind: MyApp

metadata:

Pod

Deployment

Pod

CRD

Controller

Operador

OLM

Control Loop

Diff

Act

Observe

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Capability Model (Modelo de Capacidad)

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Instalación

básica

Actualizaciones sin Inconvenientes

Ciclo de vida Completo

Perspectivas Profundas

Piloto Automático

sdk.operatorframework.io/docs/overview/

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¿Interesado en contribuir?

Join us on Slack at DoK.community, and then join the #sig-operator channel!

dok.community slack:

shorturl.at/rsyK0

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developers.redhat.com/e-books/kubernetes-operators

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https://www.percona.com/

Twitter: @Percona, @PerconaBytes

LinkedIn: Percona

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Thank You :)

Edith Puclla

edithpuclla