Kubernetes : Guide Complet pour DevOps

L'Équipe Alphorm
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Dans l’article précédent, nous avons bien découvert la gestion des conteneurs Kubernets. L’installation de Kubernetes (K8s) est une étape cruciale dans le déploiement et la gestion d’applications conteneurisées à grande échelle. Avoir une bonne compréhension du processus d’installation est crucial pour assurer un déploiement stable et efficace, que ce soit pour le développement, les tests ou la production.

Guide d'Installation de Kubernetes

Il est essentiel de comprendre les différentes considérations qui affectent le choix des outils, configurations et environnements pour l’installation de Kubernetes avant de commencer le processus d’installation proprement dit.

Kubernetes peut être déployé dans une variété d’environnements, chacun présentant des avantages et des défis uniques :

  • Cloud: Les fournisseurs de cloud tels que AWS, Google Cloud Platform (GCP) et Microsoft Azure offrent des services Kubernetes gérés, simplifiant considérablement le déploiement et la gestion de clusters Kubernetes.
  • Infrastructure en tant que service (IaaS) : Vous pouvez installer Kubernetes sur des machines virtuelles fournies par des fournisseurs d’IaaS tels que AWS EC2, Google Compute Engine et Microsoft Azure Virtual Machines.
  • Plateforme en tant que service (PaaS) – Service géré : Des solutions de PaaS comme Google Kubernetes Engine (GKE), Amazon Elastic Kubernetes Service (EKS) et Azure Kubernetes Service (AKS) fournissent des clusters Kubernetes entièrement gérés, permettant de se concentrer sur le développement d’applications sans se soucier de la gestion de l’infrastructure sous-jacente.
Image représentant les services cloud gérés Kubernetes
Services cloud gérés spécialisés Kubernetes

      • Sur site (On-Premises) : Kubernetes peut être installé sur site, sur des infrastructures détenues et gérées par l’organisation elle-même.

    • Machine nue (Bare Metal) : Dans des environnements Bare Metal, Kubernetes est déployé directement sur des serveurs physiques sans utiliser de virtualisation.

      Lequel devriez-vous choisir ?

      Le choix de l’environnement d’installation dépend des besoins spécifiques de votre organisation en termes de contrôle, de flexibilité, de coût et de complexité de gestion. Voici quelques facteurs à considérer :

        • Réseau : Assurez-vous que votre environnement offre une connectivité réseau adéquate pour les communications entre les pods et les services Kubernetes.

        • Scalabilité : Choisissez une solution qui vous permet de faire évoluer facilement votre infrastructure en fonction de la charge de travail et des exigences de performance.

        • Haute disponibilité : Recherchez des fonctionnalités qui garantissent une disponibilité élevée de vos applications, telles que la redondance des composants et la tolérance aux pannes.

        • Coût : Évaluez les coûts associés à chaque option, y compris les frais d’infrastructure, de maintenance et de support.

      Pour résumer, le choix de l’environnement d’installation de Kubernetes devrait reposer sur une évaluation approfondie des besoins de votre organisation en matière de performance, sécurité, coûts et gestion aisée.

    Technologies Kubernetes Essentielles

    Il existe de nombreuses options offertes par Kubernetes pour installer et gérer des clusters. Cette section examine des technologies populaires comme Kubeadm, MiniKube, Kind et K3S pour évaluer leurs avantages, cas d’utilisation et limitations afin de vous aider à choisir la meilleure solution en fonction de vos besoins spécifiques.

    • MiniKube: est conçu pour créer un cluster Kubernetes mono-noeud sur votre machine locale. Il est idéal pour le développement et les tests locaux, offrant une expérience similaire à celle d’un cluster en production, mais sur une échelle réduite.
    • Kubeadm : est la « méthode difficile » pour commencer avec Kubernetes, permet de créer et de gérer des clusters  conformes aux meilleures pratiques à l’aide d’une interface en ligne de commande. Cette solution est assez lourde à exécuter sur un ordinateur portable. Et la taille minimale du cluster est composée de deux nœuds : Nœud maître et Nœud de travailleur.
    • Kind (Kubernetes in Docker): utilise Docker pour exécuter des nœuds Kubernetes dans des conteneurs Docker. Il rend possible la création de clusters  légers et évolutifs, parfaits pour les tests, la validation et le développement. Kind fournit une manière simple et rapide de créer des clusters locaux sans besoin d’installer des hyperviseurs supplémentaires. L’inconvénient principal pour un débutant est que le cluster est déployé à l’intérieur d’un conteneur Docker, donc la gestion du réseau pour accéder au cluster est plus difficile.
    •  K3S : K3S est une distribution certifiée et légère de Kubernetes conçue pour les environnements avec des ressources limitées, tels que les systèmes embarqués, les appareils IoT et les environnements de développement. En réduisant la complexité et les exigences matérielles, K3S simplifie le déploiement et la gestion de clusters Kubernetes tout en offrant une compatibilité totale avec l’écosystème.

    Technologies Kubernetes déployées localement
    Kubernetes en local

    Pour conclure, toutes ces technologies sont un bon moyen de commencer avec Kubernetes. Vous devez simplement faire un choix en fonction de votre matériel et de vos objectifs.

    Pour découvrir l’intégralité de notre formation complète sur Kubernetes, veuillez suivre ce lien : Formation Kubernetes 2023

    Processus d'Installation de Kubernetes

    L’installation de Kubernetes implique plusieurs étapes, depuis la configuration des packages jusqu’à la création et la configuration du cluster, en passant par la configuration du réseau des pods et l’ajout des nœuds dans le cluster. Dans cette section, nous détaillerons ces étapes pour vous guider à travers le processus d’installation.

    • Installez et configurez les packages : consiste à installer les packages nécessaires sur chaque nœud du cluster. Ces packages comprennent Docker (ou un autre runtime de conteneur), kubectl (l’outil en ligne de commande Kubernetes) et kubelet (l’agent s’exécutant sur chaque nœud du cluster).

    Erreur Courante :Assurez-vous d’installer la version appropriée de chaque package, compatible avec la version de Kubernetes que vous prévoyez d’installer.

    • Créez votre cluster : Une fois les packages installés, vous pouvez commencer à créer votre cluster . Vous pouvez utiliser des outils mentionnés dans les axes précédents.
    • Configurez le réseau du pod : Après avoir créé le cluster, vous devez configurer le réseau des pods pour permettre aux conteneurs de communiquer entre eux sur différents nœuds du cluster.
    • Joignez les nœuds dans le cluster : Enfin, une fois que le réseau des pods est configuré, vous devez joindre les nœuds dans le cluster. Cela implique d’ajouter chaque nœud au fichier de configuration Kubernetes et de les connecter au contrôleur d’administration.
    Diagramme du processus d'installation de Kubernetes
    Installation de Kubernetes pas à pas

    En suivant ces étapes, vous serez en mesure d’installer et de configurer un cluster Kubernetes fonctionnel. Gardez à l’esprit que le processus peut varier légèrement en fonction de vos besoins spécifiques et de votre environnement.

      Configurer Kubernetes en Environnement Local

    Référence : Documentation officielle Installer Minikube | Kubernetes

    Avant d’entamer le processus d’installation d’un cluster Kubernetes avec MiniKube, assurez-vous que votre système satisfait aux prérequis suivants :

    Prérequis

    Assurez-vous que la virtualisation est prise en charge sur Linux en exécutant la commande suivante :

    				
    					 egrep  --color 'vmx|svm' /proc/cpuinfo
    				
    			
    Commande terminal pour virtualisation Kubernetes
    Vérifier la virtualisation pour Kubernetes

    Si la sortie n’est pas vide, vous pouvez passer à l’étape suivante.

    Comment Installer kubectl

    Il est recommandé d’installer kubectl au préalable afin de pouvoir interagir avec notre cluster Kubernetes. Pour ce faire, commençons par installer le binaire kubectl :

    				
    					curl -LO https://storage.googleapis.com/kubernetes-release/release/$(curl -s https://storage.googleapis.com/kubernetes-release/release/stable.txt)/bin/linux/amd64/kubectl && chmod +x kubectl
    				
    			
    Commande d'installation de Kubectl
    Installation de Kubectl

    Après cela, Déplacez ensuite le binaire kubectl dans le dossier d’exécution des utilisateurs :

    				
    					sudo mv ./kubectl /usr/local/bin/kubectl
    				
    			
    Déplacement du fichier binaire de Kubectl
    Déplacement du binaire Kubectl

    Vérifiez la version de kubectl installée en utilisant la commande suivante :

    				
    					kubectl version --client
    				
    			
    Commande affichant la version de Kubectl
    Vérification de la version de Kubectl

    Choix et Installation d'un Hyperviseur

    Si vous n’avez pas déjà un hyperviseur installé, installez-en un adapté à votre système d’exploitation. Vous pouvez choisir parmi KVM, qui utilise également QEMUou  VirtualBox .

    Minikube supporte également une option –vm-driver=none qui exécute les composants Kubernetes sur la machine hôte plutôt que dans une machine virtuelle. L’utilisation de ce pilote nécessite Docker et un environnement Linux, mais pas un hyperviseur.

    Guide d'Installation de Minikube pour Débutants

    Une fois les prérequis satisfaits, passons à l’installation de Minikube :

        • Téléchargez le binaire Minikube :Pour cela tapez la commande suivante:
      				
      					curl -Lo minikube https://storage.googleapis.com/minikube/releases/latest/minikube-linux-amd64 && chmod +x minikube
      				
      			
      Téléchargement de Minikube pour Kubernetes
      Téléchargement de Minikube
      • Déplacez l’exécutable Minikube dans le dossier d’exécution des utilisateurs :
      				
      					sudo mv minikube /usr/local/bin
      				
      			
      Image du déplacement de l'exécutable Minikube
      Déplacement du fichier exécutable Minikube
      • Vérifiez la version de Minikube installée : minikube version
      Commande pour vérifier la version de Minikube
      Affichage de la version de Minikube

      Création et Gestion d'un Cluster Kubernetes avec Minikube

      Maintenant que Minikube est installé, créons notre premier cluster en utilisant la commande

      				
      					 minikube start --driver=docker
      				
      			
      Démarrage de Minikube sur terminal
      Lancement de Minikube

      Astuce Pratique :Vous pouvez aussi personnaliser si nécessaire votre nœud en utilisant certaines options de la commande minikube start notamment: minikube start --memory=3000 --cpus=6

      Pour obtenir l’adresse IP du cluster en cours d’exécution et vérifier le statut de Minikube, tapez les commandes suivantes minikube ip   et minikube status

      Affichage du status et IP de Minikube
      Status et adresse IP de Minikube

      Pour afficher le contenu du fichier « config.json » qui contient la configuration complète par défaut de Minikube, utilisez la commande suivante :

      				
      					cat ~/.minikube/machines/minikube/config.json
      				
      			
      Configuration par défaut affichée pour Minikube
      Configuration par défaut de Minikube

      Ensuite, utilisez l’outil kubectl déjà installé pour interagir avec Minikube et récupérer la liste des nœuds de notre cluster Kubernetes en tapant la commande suivante :

      				
      					 kubectl get nodes
      				
      			
      Affichage de la liste des noeuds dans Kubernetes
      Liste des noeuds de Kubernetes

      Pour afficher les pods dans tous les namespaces : 

      				
      					kubectl get pods --all-namespaces
      				
      			
      Commande pour voir les pods dans tous les namespaces
      Affichage des pods par namespace

      Nous pouvons aussi  obtenir des informations sur le cluster Kubernetesen utilisant la commande :

      				
      					kubectl cluster-info
      				
      			
      Détails du cluster affichés sur le terminal
      Informations détaillées du cluster Kubernetes

      Pour accéder au tableau de bord de Minikube et afficher le statut des composants K8s  en utilisant :

      				
      					 minikube dashboard
      				
      			
      Accès au tableau de bord Minikube
      Commande pour lancer le tableau de bord de Minikube, outil clé pour visualiser et gérer les ressources Kubernetes.

      Vous obtiendrez une interface similaire à celle ci-dessous :

      Commande pour accéder au tableau de bord de Minikube
      Accès au tableau de bord Minikube

      Pour arrêter votre cluster Minikube mais elle ne supprimera pas les ressources associées au cluster, vous pouvez utiliser la commande suivante :

      Commande pour arrêter un cluster Kubernetes Minikube
      Arrêt du cluster par Minikube

      Enfin, Si vous souhaitez libérer complètement les ressources et arrêter le cluster de manière plus permanente, vous pouvez utiliser la commande

      				
      					 minikube delete:
      				
      			
      Commande de suppression d'un cluster Minikube
      Suppression du cluster Kubernetes

      Avec ces instructions détaillées, vous êtes désormais prêt à créer, gérer et explorer votre propre cluster Kubernetes en local grâce à Minikube. Amusez-vous bien !

       Pour ceux qui souhaitent apprendre, tester des concepts ou simplement interagir avec Kubernetes sans avoir à mettre en place leur propre infrastructure. Une plateforme particulièrement intéressante à cet égard est Play with Kubernetes.

      Utilisation de la plateforme Play with Kubernetes
      Play with Kubernetes, pratique en ligne

      Conclusion

      En conclusion, l’installation de Kubernetes (K8s) est une étape critique dans le déploiement et la gestion d’applications conteneurisées à grande échelle. Une compréhension approfondie du processus d’installation est essentielle pour garantir un déploiement stable et efficace, que ce soit pour le développement, les tests ou la production. et par la suite nous allons traiter le volet de l’administration Kubernetes.

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