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Vue d'ensemble de Kubernetes
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*Kubernetes* (prononcé Ku-ber-né-tice[^prononciation-k8s] en grec) est
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un système open source d'orchestration et de gestion de
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conteneurs. C'est-à-dire qu'il se charge de coller constamment aux
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spécifications qu'on lui aura demandées.
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[^prononciation-k8s]: <https://github.com/kubernetes/kubernetes/issues/44308>
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Ce projet est l'aboutissement de plus d'une dizaine d'années
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d'expérience de gestion de conteneurs applicatifs chez Google
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(rappelons que c'est eux qui ont poussé de nombreuses technologies
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dans le noyau Linux, notamment les *cgroups*, ...).
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Dans Kubernetes, il n'est pas question d'indiquer comment lancer ses
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conteneurs, ni même quels *cgroups* utiliser. On va fournir à l'orchestrateur
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des informations, des *spécifications*, qui vont altérer l'état du cluster. Et
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c'est en cherchant à être constamment dans l'état qu'on lui a décrit, qu'il va
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s'adapter pour répondre aux besoins.
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Par exemple, on ne va pas lui expliquer comment lancer des conteneurs
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ou récupérer des images ; mais on va lui demander d'avoir 5 conteneurs
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`youp0m` lancés, de placer ces conteneurs derrière un load-balancer ;
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on pourra également lui demander d'adapter la charge pour absorber les
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pics de trafic (par exemple lors du Black Friday sur une boutique),
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mais également, on pourra gérer les mises à jour des conteneurs selon
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différentes méthodes ...
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### Architecture de Kubernetes
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Un cluster Kubernetes est composé d’un (ou plusieurs) nœuds *master*, et d’une série de *workers*.
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Sur le(s) *master(s)*, on retrouve les composants suivants :
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API HTTP
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: On distingue plusieurs API, elles sont toutes utilisées pour communiquer avec
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le cluster, pour son administration.
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L'ordonnanceur
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: Il a la responsabilité de monitorer les ressources utilisées sur chaque nœud
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et de répartir les conteneurs en fonction des ressources disponibles.
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Le contrôleur
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: Il va contrôler l'état des applications déployées au sein du cluster, pour
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s'assurer d'être dans l'état désiré.
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**`etcd`**
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: Il s'agit d'une base de données clef/valeur, supportant la
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haute-disponibilité, que Kubernetes emploie comme système de stockage
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persistant pour les objets et ses états.
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Chaque nœud (généralement, le nœud *master* est également *worker*) est utilisé
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via deux composants :
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`kubelet`
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: C'est l'agent qui va se charger de créer les conteneurs et les manager, afin
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de répondre aux spécifications.
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`kube-proxy`
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: Ce programme va servir de load-balancer pour se connecter aux pods.
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Sans oublier le moteur de conteneurs (généralement Docker), qui va
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effectivement se charger de lancer les conteneurs demandés par `kubelet`.
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Évidemment, chaque élément de l'architecture est malléable à souhait, c'est la
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raison pour laquelle il peut être très difficile de mettre en place une
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architecture Kubernetes : avec ou sans haute-disponibilité, un nœud master
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dédié au contrôle, avec un moteur de conteneur exotique (`rkt`, `ctr`, ...).
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### *Resources*
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Avec Docker, nous avons eu l'habitude de travailler avec des objets (images,
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containers, networks, volumes, secrets, ...). Au sein de Kubernetes, cela
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s'appelle des *resources* et elles sont très nombreuses.
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Parmi les plus courantes, citons les types (désignés *Kind* dans l'API, rien à
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voir avec le projet `kind` au début du sujet) suivants :
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node
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: il s'agit d'une machine de notre cluster (elle peut être physique ou
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virtuelle).
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pod
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: un groupe de conteneurs travaillant ensemble. Il s'agit de la ressource que
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l'on déploie sur un *node*. Les conteneurs au sein d'un *pod* ne peuvent pas
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être séparés pour travailler sur deux *nodes* différents.
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service
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: c'est un point de terminaison (*endpoint*), stable dans le temps, sur lequel
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on peut se connecter pour accéder à un ou plusieurs
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conteneurs. Historiquement, appelés portails/*portals*, on les retrouve
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encore quelques fois désignés ainsi dans de vieux articles.
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namespace
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: à ne pas confondre avec les *namespaces* Linux. Ici il s'agit d'espaces de
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noms divers, pour Kubernetes.
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secret
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: comme `docker secret`, il s'agit d'un moyen de passer des données sensibles à
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un conteneur.
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Pour voir la liste complète des *resources*, on utilise : `kubectl
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api-resources`.
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### Modèle réseau
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Pour Kubernetes, il n'y a qu'un seul gros réseau au sein duquel se retrouve
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tous les conteneurs. Il ne doit pas y avoir de NAT, que ce soit entre les
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*pods* ou les *nodes*, chacun doit pouvoir contacter n'importe quel autre
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élément, sans qu'il y ait de routage.
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C'est un modèle assez simpliste au premier abord, mais en raison de la
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nécessité de faire un minimum de filtrage, de nombreuses extensions viennent
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compléter ce schéma...
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Chaque plugin implémente la [spécification
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CNI](https://github.com/containernetworking/cni/blob/master/SPEC.md#network-configuration)
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(Container Network Interface). On trouve donc autant de plugins qu'il y a de
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besoins en termes de réseau.
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Ainsi, à la création d'un conteneur, Kubernetes va laisser aux plugins CNI le
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loisir d'allouer l'adresse IP, d'ajouter les interfaces réseaux adéquates, de
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configurer les routes, les règles de pare-feu, ...
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### Pour aller plus loin
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* La documentation de Kubernetes : <https://kubernetes.io/docs/>
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* A Reference Architecture for Deploying WSO2 Middleware on Kubernetes :\
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<https://medium.com/containermind/a-reference-architecture-for-deploying-wso2-middleware-on-kubernetes-d4dee7601e8e>
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* Les spécifications CNI : <https://github.com/containernetworking/cni/blob/master/SPEC.md#network-configuration>
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