Aula 03 - Kubernates - Arquitetura de Alto Nível
Componentes de Baixo Nível (responsáveis pela infraestrutura e execução de contêineres)
Esses são os componentes que lidam com a execução e o gerenciamento eficaz dos contêineres no sistema operacional hospedeiro.
Componentes de Alto Nível (responsáveis pelo gerenciamento e orquestração de aplicativos)
Esses são os componentes que gerenciam diretamente a
implantação,
escalabilidade e
disponibilidade de aplicativos em contêineres no Kubernetes.
- Kubelet
- Pod
- ReplicaSet
- Deployment
- StatefulSet
- DaemonSet
- Job e CronJob
- Service
- Ingress
- ConfigMap e Secret
- Namespace
Kubelet: é o agente que é executado em cada nó do cluster. Ele gerencia e mantém os contêineres em um
pod. Ele garante que os contêineres estejam em execução em um pod e saudáveis, falando diretamente com o
containerd, ou
CRI-O, que fala com o
runc, ou
crun, que fala com o
kernel do sistema.
Porta 10250.
Pod: Um pod é a menor unidade no Kubernetes e contém um ou mais contêineres. Eles compartilham o mesmo espaço de rede e armazenamento, o que permite que eles se comuniquem facilmente entre si.
Obs: Pod ≠ Container
ReplicaSet: Um ReplicaSet garante que um número especificado de réplicas de um pod esteja em execução em todos os momentos. Se um pod falhar ou for excluído, o ReplicaSet garante que um novo pod seja iniciado para substituí-lo.
Deployment: Um Deployment gerencia a criação e atualização de ReplicaSets e, consequentemente, a criação e atualização dos pods. Ele fornece um mecanismo para implantar e escalar aplicativos de maneira declarativa.
StatefulSet: Semelhante a um Deployment, um StatefulSet gerencia a implantação e atualização de pods. No entanto, ele é usado para aplicativos que possuem estados persistentes, como bancos de dados.
DaemonSet: Um DaemonSet garante que um pod esteja em execução em todos os nós do cluster. Isso é útil para tarefas que precisam ser executadas em todos os nós, como coleta de logs.
Job e CronJob: Jobs são usados para executar trabalhos de curta duração, como processamento em lote. Os CronJobs são usados para agendar tarefas para serem executadas em intervalos regulares.
Service: Um Service define um conjunto de pods e uma política para acessá-los. Ele fornece um endereço IP e um nome DNS para os pods, permitindo a comunicação com os pods independentemente de sua localização ou reinicializações. Tipos mais usados são:
NodePort,
ClusterIP e
LoadBalancer.
Ingress: Um Ingress permite a exposição de serviços HTTP e HTTPS fora do cluster. Ele gerencia as regras de roteamento e os certificados SSL para roteamento baseado em nome de host.
Porta 80 (HTTP) e 443 (HTTPS) para expor serviços fora do cluster.
ConfigMap e Secret: ConfigMaps são usados para armazenar configurações não confidenciais, enquanto Secrets são usados para armazenar informações sensíveis, como senhas e chaves de API.
Namespace: Um Namespace é um espaço virtual usado para isolar e organizar os recursos do Kubernetes. Ele ajuda a separar diferentes ambientes, projetos ou equipes dentro do mesmo cluster.
Cluster
Um
cluster é um conjunto de máquinas chamadas de nós, onde os contêineres são implantados e executados.
No entanto, o coração do cluster Kubernetes é o
Control Plane, um conjunto de componentes cruciais que supervisionam, coordenam e garantem o funcionamento do cluster como um todo.
Então, um cluster Kubernetes é formado por dois tipos principais de nós:
nós de
trabalho(
workers) e o
Control Plane(
Nó Mestre).
Cada nó de trabalho hospeda os contêineres que executam as aplicações e serviços, enquanto o Control Plane é responsável pela administração centralizada e pelo controle de todo o cluster.
O Control Plane do Kubernetes:
O
Control Plane consiste em vários componentes essenciais que desempenham funções específicas para garantir que o cluster funcione conforme o esperado. Aqui estão os principais componentes do Control Plane:
- API Server: Atua como a interface para os usuários e outras partes do sistema. Ele aceita solicitações, valida e processa comandos, e serve como ponto de entrada para interações com o cluster. Porta 6443 (principal interface de comunicação com o cluster Kubernetes).
- etcd: É um armazenamento de chave-valor altamente consistente e altamente disponível que mantém o estado do cluster, incluindo configurações, metadados e outros dados importantes. Portas 2379 e 2380 (para comunicação entre os membros do cluster Etcd).
- Scheduler: É responsável por distribuir os contêineres em execução pelos nós disponíveis no cluster. Ele leva em consideração requisitos de recursos, políticas e outros fatores para tomar decisões de agendamento inteligentes. Porta 10251 (por padrão, mas pode ser configurada)
- Controller Manager: Mantém o estado desejado do sistema, observando continuamente o estado real e tomando medidas para garantir que ele corresponda ao estado esperado. Isso inclui a gestão de replicação, escalonamento e outros aspectos operacionais. Porta 10252 (por padrão, mas pode ser configurada)
- Cloud Controller Manager: Se estiver usando um provedor de nuvem específico, como AWS ou GCP, o Cloud Controller Manager gerencia os recursos da nuvem, como balanceadores de carga e discos persistentes.
Como Funciona o Control Plane?
O
Control Plane trabalha em conjunto para garantir a integridade, disponibilidade e escalabilidade do cluster. Ele recebe as solicitações do API Server, mantém o estado atualizado no etcd e age de acordo com as decisões tomadas pelo Scheduler e pelo Controller Manager.
Por exemplo, quando um usuário faz uma solicitação para implantar um novo aplicativo no cluster, o API Server recebe essa solicitação e a encaminha para o Scheduler.
O
Scheduler, por sua vez, decide qual nó deve hospedar o novo contêiner com base em vários fatores, como recursos disponíveis e políticas de agendamento.
Uma vez tomada a decisão, o Controller Manager garante que o estado atual do cluster corresponda ao estado desejado, garantindo que o número correto de réplicas seja mantido e que o aplicativo permaneça em execução.
AWS, AZURE... (Kubernates)
Se você usar um serviço de cloud como:
Azure Kubernetes Service (AKS),
Amazon Elastic Kubernetes Service (EKS),
Google Kubernetes Engine (GKE), etc. Você não precisa se preocupar com o control plane, porque eles gerenciam e se responsabilizam pelo seu cluster, de forma que é uma preocupação a menos que você precisa ter.
Sempre que puder, priorize terceirizar essa preocupação!
Workers
Tem
Kubelet,
Kube Proxy,
Pod e
Node Port
O
Kube Proxy é, na verdade, um dos componentes de nível mais baixo do Kubernetes, fazendo parte do plano de controle (
Control Plane)
. A faixa de portas 10256-10258 (para várias operações de comunicação).
Ele é executado em cada nó do cluster e desempenha um papel fundamental na camada de rede, facilitando a comunicação entre os
pods e
serviços.
NodePort
Portas no serviço
NodePort são usadas para expor um serviço para o mundo exterior do cluster Kubernetes.
Cada serviço
NodePort é mapeado para uma porta específica em todos os nós do cluster, permitindo que o serviço seja acessado por meio do endereço IP de qualquer nó e da porta NodePort especificada.
Porta Padrão do NodePort
Geralmente, as portas
NodePort são atribuídas automaticamente dentro da faixa de portas padrão, que é
30000-32767. No entanto, você também pode especificar uma porta NodePort específica ao criar o serviço.
ClusterIP
O serviço ClusterIP expõe o aplicativo apenas internamente dentro do cluster Kubernetes. Ele atribui um IP interno estático ao serviço, que é usado para acessar os pods selecionados pelo serviço. Isso é útil para a comunicação interna entre componentes do aplicativo dentro do cluster.
LoadBalancer
O serviço LoadBalancer expõe um aplicativo para o mundo exterior usando um balanceador de carga externo, como um serviço de nuvem (
AWS ELB,
Google Cloud Load Balancer, etc.). Ele atribui um IP externo ao serviço e, em seguida, distribui o tráfego de entrada entre os pods selecionados pelo serviço. Isso é especialmente útil quando você precisa distribuir o tráfego de entrada de maneira equilibrada para garantir alta disponibilidade e escalabilidade.
Por essa aula é só, nos vemos na próxima, valeu \o/.
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Obrigado, até a próxima e bons estudos. ;)
