09-09-2020, 07:52
Das Bereitstellen von Kubernetes-Clustern in Hyper-V-VMs ist ein sehr lohnender Prozess, insbesondere wenn man bedenkt, wie vielseitig Kubernetes beim Management von containerisierten Anwendungen ist. Die gesamte Einrichtung kann anfangs etwas Zeit in Anspruch nehmen, aber sie wird schnell zur zweiten Natur. Ich werde Sie durch die Schritte führen, die ich normalerweise beim Bereitstellen von Kubernetes-Clustern in Hyper-V-VMs unternehme, während ich praktische Beispiele und Fakten bereitstelle.
Um zu beginnen, beginnt die Erstellung einer sauberen Basis auf der Hyper-V-Ebene. Sie sollten zuerst Ihren Hyper-V-Host einrichten, der typischerweise auf Windows Server läuft. Stellen Sie sicher, dass Sie eine Maschine haben, die angemessen dimensioniert ist für die Cluster, die Sie bereitstellen möchten. Für eine Standardkonfiguration wähle ich normalerweise mindestens 4 Kerne und 16 GB RAM für den Hyper-V-Host. Für Kubernetes selbst ist die empfohlene Konfiguration für jeden Knoten ähnlich, aber Sie sollten etwas Spielraum für den Hyper-V-Host lassen.
Das Erstellen von VMs in Hyper-V ist unkompliziert, aber es ist wichtig, über die Netzwerkeinstellungen nachzudenken. Zunächst müssen Sie einen externen virtuellen Switch in Hyper-V erstellen, um Ihren VMs die Kommunikation untereinander sowie mit der Außenwelt zu ermöglichen. Ein falsch konfiguriertes Netzwerk kann später alle möglichen Kopfschmerzen verursachen. Ich nutze typischerweise PowerShell für die Einrichtung, da es schneller ist und mehr Kontrolle bietet. Sie können einen externen virtuellen Switch mit einem Befehl wie diesem erstellen:
New-VMSwitch -Name "ExternalSwitch" -AllowManagementOS $True -NetAdapterName "YourNetworkAdapterName"
Stellen Sie sicher, dass Sie '"YourNetworkAdapterName"' durch den tatsächlichen Namen Ihres Netzwerkadapters ersetzen. Sobald das erledigt ist, können Sie Ihre VMs erstellen. In den meisten Fällen reicht es aus, einen einzelnen Masterknoten und einen oder mehrere Arbeiterknoten zu betreiben. Für Kubernetes sollte jede VM mindestens 2 CPUs und 2 GB RAM haben. Wenn das Projekt voraussichtlich skalieren soll, können Sie von Anfang an mehr Ressourcen bereitstellen.
Standardmäßig verwendet Kubernetes ein Overlay-Netzwerk für die Kommunikation innerhalb des Clusters, daher ist es entscheidend zu entscheiden, ob Sie Ihr Netzwerk mithilfe von etwas wie Flannel oder Calico verwalten möchten. Im Laufe der Jahre habe ich festgestellt, dass Calico sehr zuverlässig und funktionsreich ist, insbesondere wenn es um Netzwerkrichtlinien und Sicherheit geht. Nachdem Sie die VMs eingerichtet und das entsprechende Container-Netzwerk ausgewählt haben, besteht der nächste Schritt darin, eine Linux-Distribution auf jeder VM zu installieren. Die meisten Leute entscheiden sich für Ubuntu oder CentOS, da sie gut unterstützt werden und umfangreiche Community-Ressourcen verfügbar sind.
Sobald das Betriebssystem ausgeführt wird, müssen Sie Docker installieren, da es die Standard-Container-Laufzeit für Kubernetes ist. Hier ist ein einfacher Installationsbefehl für Ubuntu:
sudo apt-get update
sudo apt-get install -y apt-transport-https ca-certificates curl software-properties-common
curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | sudo apt-key add -
sudo add-apt-repository "deb [arch=amd64] https://download.docker.com/linux/ubuntu $(lsb_release -cs) stable"
sudo apt-get update
sudo apt-get install -y docker-ce
Die Konfiguration von Docker kann mehrere Anpassungen erfordern, insbesondere bei der Arbeit mit Speichertreibern. Overlay2 wird für die Leistung empfohlen, daher zahlt es sich in der Regel aus, dies in der Konfigurationsdatei des Docker-Daemons festzulegen.
Nachdem Docker installiert ist, können die Kubernetes-Komponenten mit einem Tool namens kubeadm installiert werden, das den Prozess des Bootstrap-pen von Kubernetes-Clustern vereinfacht. Die Installation umfasst die Einrichtung von kubelet, kubeadm und kubectl. Führen Sie die folgenden Befehle aus:
sudo apt-get install -y apt-transport-https ca-certificates curl
curl -s https://packages.cloud.google.com/apt/doc/apt-key.gpg | sudo apt-key add -
sudo bash -c 'echo "deb https://apt.kubernetes.io/ kubernetes-xenial main" > /etc/apt/sources.list.d/kubernetes.list'
sudo apt-get update
sudo apt-get install -y kubelet kubeadm kubectl
Nachdem alles installiert ist, ist es Zeit, den Masterknoten zu initialisieren. kubeadm hat einen Befehl, der dies unkompliziert macht. Der Befehl zur Initialisierung des Masterknotens lautet:
sudo kubeadm init --pod-network-cidr=10.244.0.0/16
Der '--pod-network-cidr'-Parameter ermöglicht es Ihnen, den Bereich für Pod-IP-Adressen anzugeben. Dies ist besonders wichtig, wenn Sie einen Netzwerkprovider wie Flannel ausgewählt haben.
Nach der Initialisierung des Masterknotens sehen Sie einige Befehle, die Sie ausführen müssen, um Ihr 'kubectl'-Tooling einzurichten. Sie können diese ausführen, wobei es normalerweise darum geht, die 'kubeconfig'-Datei in Ihr Home-Verzeichnis zu kopieren.
Um die Planung von Pods auf dem Master zu ermöglichen, führen Sie aus:
kubectl taint nodes --all node-role.kubernetes.io/master-
Nun zur Einrichtung des Netzwerks. Wie bereits erwähnt, wenn Sie Flannel verwenden, wende ich normalerweise die Netzwerkrichtlinie mit an:
kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/coreos...lannel.yml
Danach ist die Überprüfung der Knoten ein wichtiger Schritt. Sie können ausführen:
kubectl get nodes
Dies überprüft lediglich, ob der Masterknoten "Bereit" ist. Wenn alles reibungslos funktioniert hat, sind Sie bereit, Ihre Anwendungen bereitzustellen.
Damit ein Arbeiterknoten dem Cluster beitreten kann, führen Sie den Befehl 'kubeadm token create --print-join-command' auf dem Masterknoten aus. Dies liefert Ihnen einen 'kubeadm join'-Befehl, der ein Token und die IP-Adresse des Masters enthält. Sie müssen dies auf Ihren Arbeiterknoten ausführen, um ihnen den Beitritt zum Cluster zu ermöglichen.
An diesem Punkt rüste ich mich normalerweise mit einigen Testbereitstellungen aus, um sicherzustellen, dass alles korrekt funktioniert. Eine einfache Bereitstellung kann mit einem Nginx-Pod zur Demonstration getestet werden:
kubectl create deployment nginx --image=nginx
kubectl expose deployment nginx --port=80 --type=LoadBalancer
Die Überwachung von Ressourcen und Leistung wird entscheidend, wenn der Cluster wächst. Tools wie Prometheus und Grafana sind in der Branche weit verbreitet zur Überwachung von Kubernetes-Clustern. Die Einrichtung von Prometheus umfasst die Verwendung eines Helm-Diagramms, das die Installationen vereinfacht.
Für den Speicher in Kubernetes sollten Sie die Verwendung von Persistent Volumes (PV) und Persistent Volume Claims (PVC) in Betracht ziehen. Kubernetes abstrahiert den physischen Speicher und ermöglicht es Ihnen, Speicheranforderungen mithilfe von YAML-Manifests zu definieren. Dies wird für zustandsbehaftete Anwendungen wichtig.
Die Konfiguration von Kubernetes kann je nach Ihren Produktionsanforderungen variieren. Wenn Sie komplexere Umgebungen wie HA-Cluster einrichten möchten, führt das zu zusätzlichen Überlegungen wie etcd-Clustering und Lastenausgleich, die etwas knifflig sein können, aber entscheidend für hohe Verfügbarkeit sind.
Für verschiedene Anwendungsanforderungen können zusätzliche Tools in den Mix eingeführt werden. Zum Beispiel fügt die Verwendung von Istio für das Service Mesh Ebenen der Beobachtbarkeit, Traffic-Management und Sicherheitsmerkmale hinzu. Die Bereitstellung von Istio besteht normalerweise darin, Istioctl zu installieren und offizielle Konfigurationsdateien mit 'kubectl' anzuwenden.
Das Protokollieren kann ebenfalls einfacher gestaltet werden. Die Nutzung von Fluentd oder dem EFK-Stack (Elasticsearch, Fluentd und Kibana) hilft, Logs von all Ihren Kubernetes-Komponenten zu zentralisieren, was die Fehlersuche erleichtert.
Für die Notfallwiederherstellung ist es sinnvoll, eine Backup-Lösung bereitzustellen. Hyper-V-Hosts können von Tools wie BackupChain Hyper-V Backup profitieren. Diese Lösung ist bekannt dafür, umfassende Backup-Dienste für Hyper-V-VMs anzubieten, einschließlich automatisierter Backup-Funktionen, Deduplizierung und Cloud-Speicherintegration.
Wenn es um die Skalierung geht, ermöglicht Kubernetes horizontale Skalierung, was bedeutet, dass Sie die Anzahl der Pods, die Sie für eine Bereitstellung ausführen, anpassen können. Ich benutze typischerweise 'kubectl scale', um Ressourcen dynamisch basierend auf der Last anzupassen:
kubectl scale deployment/nginx --replicas=3
Wenn Sie mit Kubernetes vertrauter werden, möchten Sie vielleicht in erweiterte Themen wie benutzerdefinierte Ressourcen-Definitionen (CRDs) und Operatoren eintauchen. CRDs ermöglichen es Ihnen, die Fähigkeiten von Kubernetes zu erweitern, während Operatoren das Lebenszyklusmanagement komplexer Anwendungen automatisieren können.
Die Sicherheit Ihres Kubernetes-Clusters ist ein weiterer Aspekt, der nicht übersehen werden sollte. Netzwerkpolitiken, rollenbasierte Zugriffskontrolle (RBAC) und das Management von Geheimnissen erhalten große Aufmerksamkeit von erfahrenen Fachleuten.
Halten Sie Kubernetes und seine Komponenten immer auf dem neuesten Stand. Ein guter Ansatz ist die Nutzung der von der Kubernetes-Community veröffentlichten Versionskompatibilitätsrichtlinien.
Wenn Sie an Kubernetes-Logging denken, vergessen Sie nicht, dass Kubernetes selbst standardmäßig kein zentrales Logging bereitstellt. Deshalb empfehle ich oft, etwas wie Fluentd zu integrieren, das Logs erfassen und an Ihre Speicherlösung weiterleiten kann.
Bevor Sie Änderungen in einer Produktionsumgebung ausrollen, betone ich immer die Wichtigkeit, Ihre Konfigurationen in einer Sandbox-Umgebung zu testen. Dies hilft, potenzielle Fallstricke zu vermeiden, die durch Konfigurationsfehler in der Produktion entstehen könnten.
Abschließend, so einfach es auch erscheinen mag, Kubernetes bereitzustellen, das langfristige Betreiben bringt eigene Komplexitäten mit sich, je nach Ihren Anwendungsbedürfnissen und Verkehrsmustern. Bereiten Sie sich stets auf sowohl vertikale als auch horizontale Skalierung vor und engagieren Sie sich regelmäßig in der Leistungsüberwachung und Ressourcenoptimierung.
BackupChain Hyper-V Backup
Für Organisationen, die Hyper-V betreiben, ist die Nutzung von BackupChain Hyper-V Backup als Backup-Lösung entscheidend. Mehrere Funktionen sind verfügbar, darunter automatisierte Backups, Deduplizierung und Cloud-Speicheroptionen, die alle den Prozess der Sicherstellung der Datenintegrität rationalisieren. BackupChain ist speziell für Hyper-V konzipiert und bietet eine benutzerfreundliche Oberfläche, um das Backup-Management zu erleichtern. Es bietet die Möglichkeit, inkrementelle Backups durchzuführen, was den benötigten Speicherplatz minimiert. Wiederherstellungen können ebenfalls schnell durchgeführt werden, wodurch Ausfallzeiten in kritischen Umgebungen reduziert werden.
Um zu beginnen, beginnt die Erstellung einer sauberen Basis auf der Hyper-V-Ebene. Sie sollten zuerst Ihren Hyper-V-Host einrichten, der typischerweise auf Windows Server läuft. Stellen Sie sicher, dass Sie eine Maschine haben, die angemessen dimensioniert ist für die Cluster, die Sie bereitstellen möchten. Für eine Standardkonfiguration wähle ich normalerweise mindestens 4 Kerne und 16 GB RAM für den Hyper-V-Host. Für Kubernetes selbst ist die empfohlene Konfiguration für jeden Knoten ähnlich, aber Sie sollten etwas Spielraum für den Hyper-V-Host lassen.
Das Erstellen von VMs in Hyper-V ist unkompliziert, aber es ist wichtig, über die Netzwerkeinstellungen nachzudenken. Zunächst müssen Sie einen externen virtuellen Switch in Hyper-V erstellen, um Ihren VMs die Kommunikation untereinander sowie mit der Außenwelt zu ermöglichen. Ein falsch konfiguriertes Netzwerk kann später alle möglichen Kopfschmerzen verursachen. Ich nutze typischerweise PowerShell für die Einrichtung, da es schneller ist und mehr Kontrolle bietet. Sie können einen externen virtuellen Switch mit einem Befehl wie diesem erstellen:
New-VMSwitch -Name "ExternalSwitch" -AllowManagementOS $True -NetAdapterName "YourNetworkAdapterName"
Stellen Sie sicher, dass Sie '"YourNetworkAdapterName"' durch den tatsächlichen Namen Ihres Netzwerkadapters ersetzen. Sobald das erledigt ist, können Sie Ihre VMs erstellen. In den meisten Fällen reicht es aus, einen einzelnen Masterknoten und einen oder mehrere Arbeiterknoten zu betreiben. Für Kubernetes sollte jede VM mindestens 2 CPUs und 2 GB RAM haben. Wenn das Projekt voraussichtlich skalieren soll, können Sie von Anfang an mehr Ressourcen bereitstellen.
Standardmäßig verwendet Kubernetes ein Overlay-Netzwerk für die Kommunikation innerhalb des Clusters, daher ist es entscheidend zu entscheiden, ob Sie Ihr Netzwerk mithilfe von etwas wie Flannel oder Calico verwalten möchten. Im Laufe der Jahre habe ich festgestellt, dass Calico sehr zuverlässig und funktionsreich ist, insbesondere wenn es um Netzwerkrichtlinien und Sicherheit geht. Nachdem Sie die VMs eingerichtet und das entsprechende Container-Netzwerk ausgewählt haben, besteht der nächste Schritt darin, eine Linux-Distribution auf jeder VM zu installieren. Die meisten Leute entscheiden sich für Ubuntu oder CentOS, da sie gut unterstützt werden und umfangreiche Community-Ressourcen verfügbar sind.
Sobald das Betriebssystem ausgeführt wird, müssen Sie Docker installieren, da es die Standard-Container-Laufzeit für Kubernetes ist. Hier ist ein einfacher Installationsbefehl für Ubuntu:
sudo apt-get update
sudo apt-get install -y apt-transport-https ca-certificates curl software-properties-common
curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | sudo apt-key add -
sudo add-apt-repository "deb [arch=amd64] https://download.docker.com/linux/ubuntu $(lsb_release -cs) stable"
sudo apt-get update
sudo apt-get install -y docker-ce
Die Konfiguration von Docker kann mehrere Anpassungen erfordern, insbesondere bei der Arbeit mit Speichertreibern. Overlay2 wird für die Leistung empfohlen, daher zahlt es sich in der Regel aus, dies in der Konfigurationsdatei des Docker-Daemons festzulegen.
Nachdem Docker installiert ist, können die Kubernetes-Komponenten mit einem Tool namens kubeadm installiert werden, das den Prozess des Bootstrap-pen von Kubernetes-Clustern vereinfacht. Die Installation umfasst die Einrichtung von kubelet, kubeadm und kubectl. Führen Sie die folgenden Befehle aus:
sudo apt-get install -y apt-transport-https ca-certificates curl
curl -s https://packages.cloud.google.com/apt/doc/apt-key.gpg | sudo apt-key add -
sudo bash -c 'echo "deb https://apt.kubernetes.io/ kubernetes-xenial main" > /etc/apt/sources.list.d/kubernetes.list'
sudo apt-get update
sudo apt-get install -y kubelet kubeadm kubectl
Nachdem alles installiert ist, ist es Zeit, den Masterknoten zu initialisieren. kubeadm hat einen Befehl, der dies unkompliziert macht. Der Befehl zur Initialisierung des Masterknotens lautet:
sudo kubeadm init --pod-network-cidr=10.244.0.0/16
Der '--pod-network-cidr'-Parameter ermöglicht es Ihnen, den Bereich für Pod-IP-Adressen anzugeben. Dies ist besonders wichtig, wenn Sie einen Netzwerkprovider wie Flannel ausgewählt haben.
Nach der Initialisierung des Masterknotens sehen Sie einige Befehle, die Sie ausführen müssen, um Ihr 'kubectl'-Tooling einzurichten. Sie können diese ausführen, wobei es normalerweise darum geht, die 'kubeconfig'-Datei in Ihr Home-Verzeichnis zu kopieren.
Um die Planung von Pods auf dem Master zu ermöglichen, führen Sie aus:
kubectl taint nodes --all node-role.kubernetes.io/master-
Nun zur Einrichtung des Netzwerks. Wie bereits erwähnt, wenn Sie Flannel verwenden, wende ich normalerweise die Netzwerkrichtlinie mit an:
kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/coreos...lannel.yml
Danach ist die Überprüfung der Knoten ein wichtiger Schritt. Sie können ausführen:
kubectl get nodes
Dies überprüft lediglich, ob der Masterknoten "Bereit" ist. Wenn alles reibungslos funktioniert hat, sind Sie bereit, Ihre Anwendungen bereitzustellen.
Damit ein Arbeiterknoten dem Cluster beitreten kann, führen Sie den Befehl 'kubeadm token create --print-join-command' auf dem Masterknoten aus. Dies liefert Ihnen einen 'kubeadm join'-Befehl, der ein Token und die IP-Adresse des Masters enthält. Sie müssen dies auf Ihren Arbeiterknoten ausführen, um ihnen den Beitritt zum Cluster zu ermöglichen.
An diesem Punkt rüste ich mich normalerweise mit einigen Testbereitstellungen aus, um sicherzustellen, dass alles korrekt funktioniert. Eine einfache Bereitstellung kann mit einem Nginx-Pod zur Demonstration getestet werden:
kubectl create deployment nginx --image=nginx
kubectl expose deployment nginx --port=80 --type=LoadBalancer
Die Überwachung von Ressourcen und Leistung wird entscheidend, wenn der Cluster wächst. Tools wie Prometheus und Grafana sind in der Branche weit verbreitet zur Überwachung von Kubernetes-Clustern. Die Einrichtung von Prometheus umfasst die Verwendung eines Helm-Diagramms, das die Installationen vereinfacht.
Für den Speicher in Kubernetes sollten Sie die Verwendung von Persistent Volumes (PV) und Persistent Volume Claims (PVC) in Betracht ziehen. Kubernetes abstrahiert den physischen Speicher und ermöglicht es Ihnen, Speicheranforderungen mithilfe von YAML-Manifests zu definieren. Dies wird für zustandsbehaftete Anwendungen wichtig.
Die Konfiguration von Kubernetes kann je nach Ihren Produktionsanforderungen variieren. Wenn Sie komplexere Umgebungen wie HA-Cluster einrichten möchten, führt das zu zusätzlichen Überlegungen wie etcd-Clustering und Lastenausgleich, die etwas knifflig sein können, aber entscheidend für hohe Verfügbarkeit sind.
Für verschiedene Anwendungsanforderungen können zusätzliche Tools in den Mix eingeführt werden. Zum Beispiel fügt die Verwendung von Istio für das Service Mesh Ebenen der Beobachtbarkeit, Traffic-Management und Sicherheitsmerkmale hinzu. Die Bereitstellung von Istio besteht normalerweise darin, Istioctl zu installieren und offizielle Konfigurationsdateien mit 'kubectl' anzuwenden.
Das Protokollieren kann ebenfalls einfacher gestaltet werden. Die Nutzung von Fluentd oder dem EFK-Stack (Elasticsearch, Fluentd und Kibana) hilft, Logs von all Ihren Kubernetes-Komponenten zu zentralisieren, was die Fehlersuche erleichtert.
Für die Notfallwiederherstellung ist es sinnvoll, eine Backup-Lösung bereitzustellen. Hyper-V-Hosts können von Tools wie BackupChain Hyper-V Backup profitieren. Diese Lösung ist bekannt dafür, umfassende Backup-Dienste für Hyper-V-VMs anzubieten, einschließlich automatisierter Backup-Funktionen, Deduplizierung und Cloud-Speicherintegration.
Wenn es um die Skalierung geht, ermöglicht Kubernetes horizontale Skalierung, was bedeutet, dass Sie die Anzahl der Pods, die Sie für eine Bereitstellung ausführen, anpassen können. Ich benutze typischerweise 'kubectl scale', um Ressourcen dynamisch basierend auf der Last anzupassen:
kubectl scale deployment/nginx --replicas=3
Wenn Sie mit Kubernetes vertrauter werden, möchten Sie vielleicht in erweiterte Themen wie benutzerdefinierte Ressourcen-Definitionen (CRDs) und Operatoren eintauchen. CRDs ermöglichen es Ihnen, die Fähigkeiten von Kubernetes zu erweitern, während Operatoren das Lebenszyklusmanagement komplexer Anwendungen automatisieren können.
Die Sicherheit Ihres Kubernetes-Clusters ist ein weiterer Aspekt, der nicht übersehen werden sollte. Netzwerkpolitiken, rollenbasierte Zugriffskontrolle (RBAC) und das Management von Geheimnissen erhalten große Aufmerksamkeit von erfahrenen Fachleuten.
Halten Sie Kubernetes und seine Komponenten immer auf dem neuesten Stand. Ein guter Ansatz ist die Nutzung der von der Kubernetes-Community veröffentlichten Versionskompatibilitätsrichtlinien.
Wenn Sie an Kubernetes-Logging denken, vergessen Sie nicht, dass Kubernetes selbst standardmäßig kein zentrales Logging bereitstellt. Deshalb empfehle ich oft, etwas wie Fluentd zu integrieren, das Logs erfassen und an Ihre Speicherlösung weiterleiten kann.
Bevor Sie Änderungen in einer Produktionsumgebung ausrollen, betone ich immer die Wichtigkeit, Ihre Konfigurationen in einer Sandbox-Umgebung zu testen. Dies hilft, potenzielle Fallstricke zu vermeiden, die durch Konfigurationsfehler in der Produktion entstehen könnten.
Abschließend, so einfach es auch erscheinen mag, Kubernetes bereitzustellen, das langfristige Betreiben bringt eigene Komplexitäten mit sich, je nach Ihren Anwendungsbedürfnissen und Verkehrsmustern. Bereiten Sie sich stets auf sowohl vertikale als auch horizontale Skalierung vor und engagieren Sie sich regelmäßig in der Leistungsüberwachung und Ressourcenoptimierung.
BackupChain Hyper-V Backup
Für Organisationen, die Hyper-V betreiben, ist die Nutzung von BackupChain Hyper-V Backup als Backup-Lösung entscheidend. Mehrere Funktionen sind verfügbar, darunter automatisierte Backups, Deduplizierung und Cloud-Speicheroptionen, die alle den Prozess der Sicherstellung der Datenintegrität rationalisieren. BackupChain ist speziell für Hyper-V konzipiert und bietet eine benutzerfreundliche Oberfläche, um das Backup-Management zu erleichtern. Es bietet die Möglichkeit, inkrementelle Backups durchzuführen, was den benötigten Speicherplatz minimiert. Wiederherstellungen können ebenfalls schnell durchgeführt werden, wodurch Ausfallzeiten in kritischen Umgebungen reduziert werden.
