Vue d'ensemble de Kubernetes
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*Kubernetes* (prononcé Ku-ber-né-tice[^prononciation-k8s] en grec) est
un système open source d'orchestration et de gestion de
conteneurs. C'est-à-dire qu'il se charge de coller constamment aux
spécifications qu'on lui aura demandées.

[^prononciation-k8s]: <https://github.com/kubernetes/kubernetes/issues/44308>

Ce projet est l'aboutissement de plus d'une dizaine d'années
d'expérience de gestion de conteneurs applicatifs chez Google
(rappelons que c'est eux qui ont poussé de nombreuses technologies
dans le noyau Linux, notamment les *cgroups*, ...).

Dans Kubernetes, il n'est pas question d'indiquer comment lancer ses
conteneurs, ni même quels *cgroups* utiliser. On va fournir à l'orchestrateur
des informations, des *spécifications*, qui vont altérer l'état du cluster. Et
c'est en cherchant à être constamment dans l'état qu'on lui a décrit, qu'il va
s'adapter pour répondre aux besoins.

Par exemple, on ne va pas lui expliquer comment lancer des conteneurs
ou récupérer des images ; mais on va lui demander d'avoir 5 conteneurs
`youp0m` lancés, de placer ces conteneurs derrière un load-balancer ;
on pourra également lui demander d'adapter la charge pour absorber les
pics de trafic (par exemple lors du Black Friday sur une boutique),
mais également, on pourra gérer les mises à jour des conteneurs selon
différentes méthodes ...


### Architecture de Kubernetes

![Architecture de Kubernetes](k8s-archi.png)

Un cluster Kubernetes est composé d’un (ou plusieurs) nœuds *master*, et d’une série de *workers*.

Sur le(s) *master(s)*, on retrouve les composants suivants :

API HTTP
: On distingue plusieurs API, elles sont toutes utilisées pour communiquer avec
  le cluster, pour son administration.

L'ordonnanceur
: Il a la responsabilité de monitorer les ressources utilisées sur chaque nœud
  et de répartir les conteneurs en fonction des ressources disponibles.

Le contrôleur
: Il va contrôler l'état des applications déployées au sein du cluster, pour
  s'assurer d'être dans l'état désiré.

**`etcd`**
: Il s'agit d'une base de données clef/valeur, supportant la
  haute-disponibilité, que Kubernetes emploie comme système de stockage
  persistant pour les objets et ses états.
\


Chaque nœud (généralement, le nœud *master* est également *worker*) est utilisé
via deux composants :

`kubelet`
: C'est l'agent qui va se charger de créer les conteneurs et les manager, afin
  de répondre aux spécifications.

`kube-proxy`
: Ce programme va servir de load-balancer pour se connecter aux pods.

Sans oublier le moteur de conteneurs (généralement Docker), qui va
effectivement se charger de lancer les conteneurs demandés par `kubelet`.
\


Évidemment, chaque élément de l'architecture est malléable à souhait, c'est la
raison pour laquelle il peut être très difficile de mettre en place une
architecture Kubernetes : avec ou sans haute-disponibilité, un nœud master
dédié au contrôle, avec un moteur de conteneur exotique (`rkt`, `ctr`, ...).


### *Resources*

Avec Docker, nous avons eu l'habitude de travailler avec des objets (images,
containers, networks, volumes, secrets, ...). Au sein de Kubernetes, cela
s'appelle des *resources* et elles sont très nombreuses.

Parmi les plus courantes, citons les types (désignés *Kind* dans l'API, rien à
voir avec le projet `kind` au début du sujet) suivants :

node
: il s'agit d'une machine de notre cluster (elle peut être physique ou
  virtuelle).

pod
: un groupe de conteneurs travaillant ensemble. Il s'agit de la ressource que
  l'on déploie sur un *node*. Les conteneurs au sein d'un *pod* ne peuvent pas
  être séparés pour travailler sur deux *nodes* différents.

service
: c'est un point de terminaison (*endpoint*), stable dans le temps, sur lequel
  on peut se connecter pour accéder à un ou plusieurs
  conteneurs. Historiquement, appelés portails/*portals*, on les retrouve
  encore quelques fois désignés ainsi dans de vieux articles.

namespace
: à ne pas confondre avec les *namespaces* Linux. Ici il s'agit d'espaces de
  noms divers, pour Kubernetes.

secret
: comme `docker secret`, il s'agit d'un moyen de passer des données sensibles à
  un conteneur.

Pour voir la liste complète des *resources*, on utilise : `kubectl
api-resources`.


### Modèle réseau

Pour Kubernetes, il n'y a qu'un seul gros réseau au sein duquel se retrouve
tous les conteneurs. Il ne doit pas y avoir de NAT, que ce soit entre les
*pods* ou les *nodes*, chacun doit pouvoir contacter n'importe quel autre
élément, sans qu'il y ait de routage.

C'est un modèle assez simpliste au premier abord, mais en raison de la
nécessité de faire un minimum de filtrage, de nombreuses extensions viennent
compléter ce schéma...

Chaque plugin implémente la [spécification
CNI](https://github.com/containernetworking/cni/blob/master/SPEC.md#network-configuration)
(Container Network Interface). On trouve donc autant de plugins qu'il y a de
besoins en termes de réseau.

Ainsi, à la création d'un conteneur, Kubernetes va laisser aux plugins CNI le
loisir d'allouer l'adresse IP, d'ajouter les interfaces réseaux adéquates, de
configurer les routes, les règles de pare-feu, ...


### Pour aller plus loin

* La documentation de Kubernetes : <https://kubernetes.io/docs/>
* A Reference Architecture for Deploying WSO2 Middleware on Kubernetes :\
  <https://medium.com/containermind/a-reference-architecture-for-deploying-wso2-middleware-on-kubernetes-d4dee7601e8e>
* Les spécifications CNI : <https://github.com/containernetworking/cni/blob/master/SPEC.md#network-configuration>
