Kubernetes - Guía práctica para desarrolladores y equipos de DevOps

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Editorial SAP PRESS

Año / Edición 2024 / 1

Páginas 401

Autores Kevin Welter

Kubernetes

¡Descubra las complejidades de Kubernetes con esta guía práctica! Comience con una introducción a la arquitectura y los componentes de Kubernetes, como los nodos, Minikube y los comandos kubectl. Siga los tutoriales para configurar sus primeros clústeres y pods, y luego sumérjase en conceptos más avanzados como DaemonSets, trabajos por lotes y definiciones de recursos personalizados. Realice la gestión de recursos, configure el autoescalado, implemente aplicaciones con Helm y mucho más.

Tu guía práctica para usar Kubernetes, desde la gestión de contenedores hasta la implementación de aplicaciones Kubernetes con Helm.
Domina los conceptos básicos, incluyendo la gestión de pods y contenedores, YAML, ReplicaSets, ConfigMaps y almacenamiento.
Configure redes de servicio e Ingress, equilibrio de carga y autoescalado, autorreparación de aplicaciones y mucho más.

Aprenderás sobre:

Objetos, recursos y conceptos:
Comience con una instalación de prueba y aprenda a acceder a una configuración de Kubernetes. Aprenda a utilizar Lens, el IDE más popular para Kubernetes. Familiarícese con los conceptos básicos de Kubernetes: gestión de pods y contenedores, Ingress, servicios, ConfigMaps y almacenamiento.
Aplicaciones nativas de la nube:
Descubra las ventajas de implementar aplicaciones con clústeres de contenedores: reversiones, comprobaciones de estado, alta disponibilidad y escalabilidad. Siga las prácticas recomendadas y las instrucciones detalladas para coordinar la implementación rápida y fluida de sus aplicaciones.
Implementación con Helm:
Implemente sus aplicaciones de forma flexible y rápida con Helm, el administrador de paquetes para Kubernetes. Comprenda los fundamentos de la lectura y el desarrollo de gráficos Helm y, a continuación, aprenda a crear los suyos propios.

Aspectos Destacados:

Arquitectura y componentes
Instalación
Lente
Objetos básicos y avanzados
Gestión de contenedores y contenedores
Escalabilidad y equilibrio de carga
Almacenamiento
Gobernanza y seguridad
Monitoreo y solución de problemas
Desarrollo de aplicaciones
Casco

Ver Tabla de Contenidos Completa

Prefacio
- Estructura
  - Lo que ya deberías saber ahora
  - Lo que aprenderás
  - Importante saber
- Recursos bibliográficos
1 Introducción a Kubernetes
- 1.1 Principios y conceptos básicos: ¿por qué utilizar clústeres de contenedores?
  - 1.1.1 ¿Por qué utilizar contenedores?
  - 1.1.2 Por qué necesita una herramienta de gestión de contenedores
  - 1.1.3 De mascotas y ganado
  - 1.1.4 Aplicaciones sin estado y con estado
  - 1.1.5 Separación de preocupaciones
- 1.2 Kubernetes, la herramienta preferida
  - 1.2.1 ¿Por qué las empresas quieren utilizar Kubernetes?
  - 1.2.2 La promesa de Kubernetes
  - 1.2.3 Características principales
  - 1.2.4 ¿Para qué empresas es útil Kubernetes?
  - 1.2.5 ¿Qué empresas no deberían utilizar Kubernetes?
- 1.3 Arquitectura y componentes
  - 1.3.1 Nodos maestros
  - 1.3.2 Nodos de trabajo
  - 1.3.3 Flujo de llamadas API
- 1.4 Un clúster de Kubernetes en tu computadora
  - 1.4.1 Minikube en macOS
  - 1.4.2 Minikube en Linux
  - 1.4.3 Minikube en Windows
  - 1.4.4 Inicio de Minikube
  - 1.4.5 Control de Minikube
  - 1.4.6 Posibles errores al iniciar Minikube
  - 1.4.7 Registro de contenedores de Minikube
- 1.5 Interacción con Kubernetes a través de la línea de comandos y el panel de control
  - 1.5.1 Minikube viene con kubectl
  - 1.5.2 Instalación de kubectl
  - 1.5.3 Acceso al clúster mediante Kubeconfig
  - 1.5.4 Espacios de nombres
  - 1.5.5 Comandos kubectl
  - 1.5.6 Cambiar fácilmente de clústeres y espacios de nombres
  - 1.5.7 El panel de control de Kubernetes
- 1.6 Lente: El IDE para Kubernetes
  - 1.6.1 Descripción general de la lente
  - 1.6.2 Ventajas sobre el panel de control de Kubernetes
  - 1.6.3 La referencia de la lente
- 1.7 El clúster Kubernetes de Raspberry Pi
  - 1.7.1 Elegir las Raspberry Pi adecuadas
  - 1.7.2 Instalación de Kubernetes
  - 1.7.3 Uso del archivo Kubeconfig del clúster Pi
2 Objetos y conceptos básicos en Kubernetes
- 2.1 Gestión de contenedores y pods
  - 2.1.1 Motores para contenedores
  - 2.1.2 Tu primer pod propio
  - 2.1.3 Varios contenedores dentro de un pod
  - 2.1.4 Comunicación entre contenedores
  - 2.1.5 Contenedor de inicio
  - 2.1.6 Fases de pod y estados de contenedor
  - 2.1.7 La política de reinicio de los pods
  - 2.1.8 Cuando el Pod llega a su fin
- 2.2 Anotaciones y etiquetas
  - 2.2.1 Uso de etiquetas y selectores
  - 2.2.2 Selectores de campo
  - 2.2.3 NodeSelector
  - 2.2.4 Afinidad y antiafinidad de nodos
  - 2.2.5 Afinidad y antiafinidad de los pods
  - 2.2.6 Manchas y tolerancias
  - 2.2.7 Anotaciones
- 2.3 Implementaciones y conjuntos de réplicas
  - 2.3.1 El papel de los conjuntos de réplicas
  - 2.3.2 Creación de implementaciones
  - 2.3.3 Actualizaciones continuas a través del objeto de implementación
  - 2.3.4 Retroceso mediante implementación
- 2.4 ConfigMaps y secretos
  - 2.4.1 ¿Qué son los ConfigMaps?
  - 2.4.2 ¿Qué son los secretos?
- 2.5 Establecimiento de una comunicación con los servicios y un ingreso
  - 2.5.1 Comunicación entre Pods
  - 2.5.2 Comunicación a través de un servicio
  - 2.5.3 Comunicación a través de Ingress
3 Todo como código: herramientas y principios para las operaciones de Kubernetes
- 3.1 Configuraciones declarativas
- 3.2 YAML: el lenguaje para Kubernetes
  - 3.2.1 Conceptos básicos de la sintaxis YAML
  - 3.2.2 Tipos de datos en YAML
  - 3.2.3 Anclajes y alias
  - 3.2.4 Notación YAML de una sola línea en la documentación
  - 3.2.5 Debilidades de YAML
  - 3.2.6 Consejos para el uso práctico
- 3.3 Administración de versiones de los manifiestos de Kubernetes
  - 3.3.1 Uso de Git
  - 3.3.2 Administración de numerosos manifiestos de Kubernetes
  - 3.3.3 Estrategias de ramificación
  - 3.3.4 División de los repositorios
- 3.4 Integración continua y entrega continua
  - 3.4.1 Pasos del proceso para Kubernetes
  - 3.4.2 Arquitecturas de canalización
  - 3.4.3 GitOps
- 3.5 Creación de plantillas con Kustomize
  - 3.5.1 Principios básicos de Kustomize
  - 3.5.2 Generador de recursos
  - 3.5.3 Más funciones integradas de Kustomize
  - 3.5.4 Conclusión sobre Kustomize
4 Objetos y conceptos avanzados en Kubernetes
- 4.1 Conjuntos de demonios
- 4.2 Trabajos en Kubernetes
  - 4.2.1 Empleos reales relacionados con Kubernetes
  - 4.2.2 Trabajador de cola con RabbitMQ
  - 4.2.3 CronJobs de Kubernetes
- 4.3 Recursos personalizados y definiciones de recursos personalizados
  - 4.3.1 Ejemplo: un CR de monitoreo
  - 4.3.2 Validación en CRD
  - 4.3.3 Operadores
- 4.4 API descendente
- 4.5 Prioridad y preferencia de los módulos
- 4.6 Control de versiones de objetos en Kubernetes
5 Aplicaciones con estado y almacenamiento
- 5.1 Aplicaciones con estado en Kubernetes a través de StatefulSets
  - 5.1.1 Política de gestión de módulos
  - 5.1.2 Estrategias para las actualizaciones
  - 5.1.3 Política de retención para reclamaciones de volumen persistente
- 5.2 Volúmenes persistentes y reclamaciones de volúmenes persistentes
  - 5.2.1 Tipos de almacenamiento para PV
  - 5.2.2 Controladores CSI para medios de almacenamiento externos
  - 5.2.3 Clases de almacenamiento y PV dinámicos
  - 5.2.4 PostgreSQL como StatefulSet con volumen persistente
- 5.3 Volúmenes efímeros
- 5.4 Otras características de los volúmenes
  - 5.4.1 Instantáneas de volumen
  - 5.4.2 Volúmenes proyectados
6 Gobernanza y seguridad de Kubernetes: prepárese para la producción
- 6.1 Seguridad de los pods
- 6.2 Admisión de seguridad de pods
- 6.3 Controlador de admisión
- 6.4 Políticas de Kubernetes
- 6.5 Objetos de política
- 6.6 Control de acceso basado en roles en Kubernetes
  - 6.6.1 Sujetos: usuarios, grupos y cuentas de servicio
  - 6.6.2 Funciones y enlaces de funciones
  - 6.6.3 Conclusión
7 Desarrollo de aplicaciones para Kubernetes: listas para la producción
- 7.1 Administración de recursos de pods
- 7.2 Pruebas de disponibilidad, actividad y arranque
  - 7.2.1 Cómo definir sondas
  - 7.2.2 Prueba de sondas utilizando un ejemplo
- 7.3 Escalabilidad y equilibrio de carga
  - 7.3.1 Autoescalado horizontal de pods
  - 7.3.2 Autoescalado vertical de pods
  - 7.3.3 Autoescalador de clústeres
- 7.4 Monitoreo
  - 7.4.1 Introducción: Prometheus, Grafana y Alertmanager
  - 7.4.2 Monitoreo en el clúster Pi
8 Orquestación de Kubernetes con Helm
- 8.1 Helm: el administrador de paquetes de Kubernetes
  - 8.1.1 Creación de un primer gráfico Helm
  - 8.1.2 Implementación de un gráfico Helm a través de la interfaz de línea de comandos
  - 8.1.3 Configuración y administración de un repositorio Helm
  - 8.1.4 Implementación de un gráfico Helm a través de Lens
  - 8.1.5 Actualización y eliminación de versiones de Helm
  - 8.1.6 Descarga de gráficos Helm desde un repositorio
- 8.2 Lectura y desarrollo de gráficos Helm
  - 8.2.1 El motor de plantillas y el lenguaje de los gráficos
  - 8.2.2 Configuración de gráficos con valores
  - 8.2.3 Condiciones en las plantillas Helm
  - 8.2.4 Otras operaciones y estructuras de control
  - 8.2.5 Helm Diff para comprobar los cambios
- 8.3 Desarrollo de gráficos personalizados
  - 8.3.1 El marco de su gráfico Helm
  - 8.3.2 Gráficos de empaquetado y su almacenamiento en el repositorio
  - 8.3.3 Administración de dependencias en gráficos Helm
- 8.4 Conclusión
El autor
Índice

Kubernetes

Unravel the complexities of Kubernetes with this hands-on guide! Start with an introduction to Kubernetes architecture and components such as nodes, Minikube, and kubectl commands. Follow tutorials to set up your first clusters and pods, and then dive into more advanced concepts like DaemonSets, batch jobs, and custom resource definitions. Perform resource management, set up autoscaling, deploy applications with Helm, and more!

Your practical guide to using Kubernetes, from managing containers to deploying Kubernetes applications with Helm
Master the basics, including pod and container management, YAML, ReplicaSets, ConfigMaps, and storage
Configure service and Ingress networks, load balancing and autoscaling, application self-healing, and more

You'll learn about:

Objects, Resources, and Concepts:
Begin with a test installation and learn how to access a Kubernetes setup. Walk through using Lens, the most popular IDE for Kubernetes. Get familiar with the basics of Kubernetes: pod and container management, Ingress, services, ConfigMaps, and storage.
Cloud-Native Applications:
Discover the advantages of deploying applications with container clusters: rollbacks, health checks, high availability, and scalability. Follow best practices and detailed instructions to orchestrate the fast and smooth deployment of your applications.
Deployment with Helm:
Deploy your applications flexibly and quickly with Helm, the package manager for Kubernetes. Understand the fundamentals of reading and developing Helm charts, and then learn to create your own.

Key Highlights:

Architecture and components
Installation
Lens
Basic and advanced objects
Pod and container management
Scaling and load balancing
Storage
Governance and security
Monitoring and troubleshooting
Application development
Helm

View Full Table of Contents

Preface
- Structure
  - What You Should Already Know Now
  - What You Will Learn
  - Important to Know
- Book Resources
1 Introduction to Kubernetes
- 1.1 Basic Principles and Concepts: Why Use Container Clusters at All?
  - 1.1.1 Why Use Containers at All?
  - 1.1.2 Why You Need a Container Management Tool
  - 1.1.3 Of Pets and Cattle
  - 1.1.4 Stateless and Stateful Applications
  - 1.1.5 Separation of Concerns
- 1.2 Kubernetes, the Tool of Choice
  - 1.2.1 Why Do Companies Want to Use Kubernetes?
  - 1.2.2 The Promise of Kubernetes
  - 1.2.3 Major Features
  - 1.2.4 For Which Companies Is Kubernetes Useful?
  - 1.2.5 Which Companies Should Not Use Kubernetes?
- 1.3 Architecture and Components
  - 1.3.1 Master Nodes
  - 1.3.2 Worker Nodes
  - 1.3.3 API Call Flow
- 1.4 A Kubernetes Cluster on Your Computer
  - 1.4.1 Minikube on macOS
  - 1.4.2 Minikube on Linux
  - 1.4.3 Minikube on Windows
  - 1.4.4 Launching Minikube
  - 1.4.5 Controlling Minikube
  - 1.4.6 Possible Errors when Starting Minikube
  - 1.4.7 Container Registry of Minikube
- 1.5 Interaction with Kubernetes via the Command Line and Dashboard
  - 1.5.1 Minikube Comes With kubectl
  - 1.5.2 Installing kubectl
  - 1.5.3 Accessing the Cluster Using Kubeconfig
  - 1.5.4 Namespaces
  - 1.5.5 kubectl Commands
  - 1.5.6 Switching Clusters and Namespaces Easily
  - 1.5.7 The Kubernetes Dashboard
- 1.6 Lens: The IDE for Kubernetes
  - 1.6.1 Overview of Lens
  - 1.6.2 Advantages over the Kubernetes Dashboard
  - 1.6.3 The Lens Reference
- 1.7 The Kubernetes Cluster from Raspberry Pis
  - 1.7.1 Choosing the Right Raspberry Pis
  - 1.7.2 Installation of Kubernetes
  - 1.7.3 Using the Kubeconfig File of the Pi Cluster
2 Basic Objects and Concepts in Kubernetes
- 2.1 Pod and Container Management
  - 2.1.1 Container Engines
  - 2.1.2 Your First Own Pod
  - 2.1.3 Multiple Containers within a Pod
  - 2.1.4 Communication between Containers
  - 2.1.5 Init Container
  - 2.1.6 Pod Phases and Container Statuses
  - 2.1.7 The Restart Policy of Pods
  - 2.1.8 When the Pod Comes to an End
- 2.2 Annotations and Labels
  - 2.2.1 Using Labels and Selectors
  - 2.2.2 Field Selectors
  - 2.2.3 NodeSelector
  - 2.2.4 Node Affinity and Antiaffinity
  - 2.2.5 Pod Affinity and Antiaffinity
  - 2.2.6 Taints and Tolerations
  - 2.2.7 Annotations
- 2.3 Deployments and ReplicaSets
  - 2.3.1 The Role of ReplicaSets
  - 2.3.2 Creating Deployments
  - 2.3.3 Rolling Updates via the Deployment Object
  - 2.3.4 Rollback via Deployment
- 2.4 ConfigMaps and Secrets
  - 2.4.1 What Are ConfigMaps?
  - 2.4.2 What Are Secrets?
- 2.5 Establishing a Communication with Services and an Ingress
  - 2.5.1 Communication between Pods
  - 2.5.2 Communication via a Service
  - 2.5.3 Communication via Ingress
3 Everything as Code: Tools and Principles for Kubernetes Operations
- 3.1 Declarative Configurations
- 3.2 YAML: The Language for Kubernetes
  - 3.2.1 Basics of YAML Syntax
  - 3.2.2 Data Types in YAML
  - 3.2.3 Anchors and Aliases
  - 3.2.4 Single-Line YAML Notation in Documentation
  - 3.2.5 Weaknesses of YAML
  - 3.2.6 Tips for Practical Use
- 3.3 Version Management of Kubernetes Manifests
  - 3.3.1 Using Git
  - 3.3.2 Managing Numerous Kubernetes Manifests
  - 3.3.3 Branching Strategies
  - 3.3.4 Division of the Repositories
- 3.4 Continuous Integration and Continuous Delivery
  - 3.4.1 Pipeline Steps for Kubernetes
  - 3.4.2 Pipeline Architectures
  - 3.4.3 GitOps
- 3.5 Templating Using Kustomize
  - 3.5.1 Basic Principles of Kustomize
  - 3.5.2 Resource Generator
  - 3.5.3 More Kustomize Built-Ins
  - 3.5.4 Conclusion on Kustomize
4 Advanced Objects and Concepts in Kubernetes
- 4.1 DaemonSets
- 4.2 Jobs in Kubernetes
  - 4.2.1 Real-Life Kubernetes Jobs
  - 4.2.2 Queue Worker with RabbitMQ
  - 4.2.3 Kubernetes CronJobs
- 4.3 Custom Resources and Custom Resource Definitions
  - 4.3.1 Example: A Monitoring CR
  - 4.3.2 Validation in CRD
  - 4.3.3 Operators
- 4.4 Downward API
- 4.5 Pod Priority and Preemption
- 4.6 Versioning Objects in Kubernetes
5 Stateful Applications and Storage
- 5.1 Stateful Applications in Kubernetes through StatefulSets
  - 5.1.1 Pod Management Policy
  - 5.1.2 Strategies for Updates
  - 5.1.3 Retention Policy for Persistent Volume Claims
- 5.2 Persistent Volumes and Persistent Volume Claims
  - 5.2.1 Storage Types for PVs
  - 5.2.2 CSI Drivers for External Storage Media
  - 5.2.3 Storage Classes and Dynamic PVs
  - 5.2.4 PostgreSQL as StatefulSet with Persistent Volume
- 5.3 Ephemeral Volumes
- 5.4 Other Features of Volumes
  - 5.4.1 Volume Snapshots
  - 5.4.2 Projected Volumes
6 Kubernetes Governance and Security: Prepare for Production
- 6.1 Pod Security
- 6.2 Pod Security Admission
- 6.3 Admission Controller
- 6.4 Kubernetes Policies
- 6.5 Policy Objects
- 6.6 Role-Based Access Control in Kubernetes
  - 6.6.1 Subjects: Users, Groups, and Service Accounts
  - 6.6.2 Roles and Role Bindings
  - 6.6.3 Conclusion
7 Developing Applications for Kubernetes: Ready for Production
- 7.1 Managing Pod Resources
- 7.2 Readiness, Liveness, and Startup Probes
  - 7.2.1 How to Define Probes
  - 7.2.2 Testing Probes Using an Example
- 7.3 Scaling and Load Balancing
  - 7.3.1 Horizontal Pod Autoscaling
  - 7.3.2 Vertical Pod Autoscaling
  - 7.3.3 Cluster Autoscaler
- 7.4 Monitoring
  - 7.4.1 Introduction: Prometheus, Grafana, and Alertmanager
  - 7.4.2 Monitoring on the Pi Cluster
8 Orchestrating Kubernetes Using Helm
- 8.1 Helm: The Kubernetes Package Manager
  - 8.1.1 Creating a First Helm Chart
  - 8.1.2 Deploying a Helm Chart via the Command Line Interface
  - 8.1.3 Setting Up and Managing a Helm Repository
  - 8.1.4 Deploying a Helm Chart via Lens
  - 8.1.5 Updating and Deleting Helm Releases
  - 8.1.6 Downloading Helm Charts from a Repository
- 8.2 Reading and Developing Helm Charts
  - 8.2.1 The Templating Engine and the Language of the Charts
  - 8.2.2 Configuring Charts with Values
  - 8.2.3 Conditions in Helm Templates
  - 8.2.4 Other Operations and Control Structures
  - 8.2.5 Helm Diff for Checking Changes
- 8.3 Developing Custom Charts
  - 8.3.1 The Framework of Your Helm Chart
  - 8.3.2 Packaging Charts and Storing Them in the Repository
  - 8.3.3 Managing Dependencies in Helm Charts
- 8.4 Conclusion
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Index

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