Kubernetes w środowisku produkcyjnym. Jak budować efektywne platformy aplikacji - ebook

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 firmie

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