Wie erstellt man einen ausfallsicheren…

Um eine fehlertolerante Kubernetes-Cluster zu erstellen, ist es notwendig, die Redundanz der Schlüsselkomponenten und Daten sicherzustellen.

Hauptschritte:

Master-Knoten:
- Mehrere Master-Knoten (mindestens drei) für die Komponente kube-apiserver bereitstellen, die hinter einem Load Balancer laufen. Dies gewährleistet die Verfügbarkeit der API, auch wenn ein Master-Knoten ausfällt.
- Jeder Master-Knoten sollte Zugriff auf einen gemeinsamen Cluster-Status-Speicher haben — etcd.
etcd:
- Einen etcd-Cluster mit mehreren Knoten (empfohlen wird eine ungerade Anzahl, mindestens drei) bereitstellen, verteilt auf verschiedene Verfügbarkeitszonen oder physische Server. Dies garantiert die Integrität der Cluster-Daten.
Load Balancer:
- Einen L4/L7-Load Balancer verwenden, um den Traffic zwischen den Master-Knoten (kube-apiserver) zu verteilen.
- Einen weiteren Load Balancer für den eingehenden Traffic zu den Anwendungen im Cluster verwenden (z.B. Ingress Controller mit Hochverfügbarkeitsunterstützung).
Worker Nodes:
- Ausreichend Worker Nodes bereitstellen, um Pods auszuführen.
- Die Worker Nodes auf verschiedene Verfügbarkeitszonen oder physische Server verteilen, um Ausfallsicherheit auf Infrastrukturebene zu gewährleisten.
- Pod Disruption Budgets (PDBs) konfigurieren, um die minimale Anzahl an verfügbaren Pods während freiwilliger Unterbrechungen festzulegen.
Storage:
- Verteilten Speicher oder Cloud-Speicher mit eigener Hochverfügbarkeit für Persistent Volumes verwenden.
- Beispiele: Rook (Ceph), GlusterFS, Cloud-Anbieter (AWS EBS, GCP Persistent Disk, Azure Managed Disks) mit Replikation.
Netzwerk:
- Eine zuverlässige CNI-Netzwerklösung mit Hochverfügbarkeitsunterstützung verwenden (z.B. Calico, Cilium mit replizierten Komponenten).
- Die Konnektivität zwischen Master-Knoten, etcd-Knoten und Worker Nodes sicherstellen.
Backup:
- Regelmäßig Backups der etcd-Daten erstellen.
- Tools wie Velero für Backup und Wiederherstellung des Cluster- und Persistent Volume-Zustands verwenden.

Beispielarchitektur:

graph LR
    subgraph Benutzer
        A[Benutzer] --> B(Anwendungs-Load-Balancer)
    end

    subgraph Kubernetes-Cluster
        subgraph Master-Knoten
            C1(Master-Knoten 1)
            C2(Master-Knoten 2)
            C3(Master-Knoten 3)
        end

        subgraph etcd-Cluster
            D1(etcd 1)
            D2(etcd 2)
            D3(etcd 3)
        end

        subgraph Worker Nodes
            E1(Worker-Knoten 1)
            E2(Worker-Knoten 2)
            E3(Worker-Knoten 3)
        end

        subgraph Storage
            F(Verteiltes Storage)
        end

        subgraph Netzwerk
            G(CNI-Netzwerk)
        end

        B --> LoadBalancer(Load Balancer API-Server)
        LoadBalancer --> C1
        LoadBalancer --> C2
        LoadBalancer --> C3

        C1 <--> D1
        C1 <--> D2
        C1 <--> D3
        C2 <--> D1
        C2 <--> D2
        C2 <--> D3
        C3 <--> D1
        C3 <--> D2
        C3 <--> D3

        C1 --> G
        C2 --> G
        C3 --> G

        E1 <--> G
        E2 <--> G
        E3 <--> G

        E1 <--> F
        E2 <--> F
        E3 <--> F

        G --> E1: Pod Deployment
        G --> E2: Pod Deployment
        G --> E3: Pod Deployment

        E1 --> B: Anwendungs-Traffic
        E2 --> B: Anwendungs-Traffic
        E3 --> B: Anwendungs-Traffic
    end

Beim Deployment werden Automatisierungstools wie kubeadm, Kubespray oder Managed Kubernetes-Services (EKS, GKE, AKS) in der Cloud verwendet, die die Erstellung einer fehlertoleranten Infrastruktur vereinfachen.

Wie erstellt man einen ausfallsicheren Kubernetes-Cluster?