Kubernetes

Introduction à Kubernetes

Kubernetes (ou K8s) est un système open-source conçu pour automatiser le déploiement, la mise à l'échelle et la gestion des applications conteneurisées. Il a été initialement développé par Google et est maintenant maintenu par la Cloud Native Computing Foundation (CNCF).

Pourquoi utiliser Kubernetes ?

• Automatisation du déploiement et de la gestion : Kubernetes permet d'automatiser le déploiement et la mise à jour des applications.
• Mise à l'échelle facile : Il permet de faire évoluer dynamiquement les applications en fonction de la charge.
• Tolérance aux pannes : Kubernetes redémarre automatiquement les conteneurs qui tombent en panne.
• Portabilité et flexibilité : Kubernetes fonctionne sur divers environnements (on-premise, cloud, hybride).

Architecture de Kubernetes

Composants principaux

1. Le cluster Kubernetes

Un cluster Kubernetes est composé de plusieurs machines (nœuds) qui exécutent les conteneurs. Il se divise en deux parties :

• Le plan de contrôle (Control Plane) : Gère l’ensemble du cluster.
• Les nœuds (Nodes) : Exécutent les applications conteneurisées.

2. Le Control Plane

• API Server : Interface RESTful permettant aux utilisateurs et aux composants d'interagir avec Kubernetes.
• Etcd : Base de données distribuée stockant l’état du cluster.
• Scheduler : Planifie l’exécution des Pods sur les nœuds.
• Controller Manager : Gère les différents contrôleurs du cluster (ReplicaSet, Node Controller, etc.).
• Cloud Controller Manager : Interagit avec les fournisseurs cloud (si applicable).

3. Les nœuds (Nodes)

Chaque nœud contient :

• Kubelet : Agent assurant l’exécution correcte des conteneurs sur un nœud.
• Container Runtime : Moteur d’exécution des conteneurs (Docker, containerd, CRI-O).
• Kube Proxy : Assure la communication réseau entre les Pods et les services.

Concepts fondamentaux

1. Pod

Un Pod est l’unité de base de Kubernetes. Il peut contenir un ou plusieurs conteneurs partageant le même réseau et stockage.

2. Service

Un Service expose un groupe de Pods à travers un endpoint stable, permettant la communication interne et externe.

3. Deployment

Un Deployment gère le déploiement et la mise à jour des Pods, garantissant la haute disponibilité et la résilience des applications.

4. ReplicaSet

Un ReplicaSet garantit qu'un nombre défini de copies identiques d'un Pod sont toujours en cours d'exécution.

5. ConfigMap et Secret

• ConfigMap : Stocke des configurations sous forme de paires clé-valeur.
• Secret : Similaire à ConfigMap, mais utilisé pour stocker des données sensibles (mots de passe, clés API, etc.).

6. Ingress

Un Ingress permet d’exposer des applications HTTP et HTTPS avec un contrôle avancé du routage.

7. Namespace

Les Namespaces permettent d’isoler des groupes de ressources au sein d’un même cluster.

Déploiement d’une application sur Kubernetes

Étape 1 : Créer un fichier YAML pour un Pod

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: mon-pod
spec:
  containers:
  - name: mon-container
    image: nginx
    ports:
    - containerPort: 80

Déployer avec :

kubectl apply -f mon-pod.yaml

Étape 2 : Déployer un Deployment

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: mon-deployment
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: mon-app
  template:
    metadata:
      labels:
        app: mon-app
    spec:
      containers:
      - name: mon-container
        image: nginx
        ports:
        - containerPort: 80

Déployer avec :

kubectl apply -f mon-deployment.yaml

Étape 3 : Exposer avec un Service

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: mon-service
spec:
  selector:
    app: mon-app
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 80
  type: LoadBalancer

Déployer avec :

kubectl apply -f mon-service.yaml

Gestion et surveillance du cluster

Vérifier les ressources

kubectl get pods
kubectl get services
kubectl get deployments

Afficher les logs d’un Pod

kubectl logs mon-pod

Accéder à un conteneur en mode interactif

kubectl exec -it mon-pod -- /bin/bash

Mise à l'échelle et mises à jour

Mise à l’échelle automatique

kubectl scale deployment mon-deployment --replicas=5

Mise à jour d’une application

spec:
  template:
    spec:
      containers:
      - name: mon-container
        image: nginx:1.21

Appliquer avec :

kubectl apply -f mon-deployment.yaml

En résumé

Kubernetes est un outil puissant pour gérer les applications conteneurisées de manière automatisée, scalable et résiliente. Il permet de simplifier le déploiement, la mise à l’échelle et la gestion des applications en production.