¿Cómo crear un clúster de Kubernetes resistente a fallos?

Para crear un clúster de Kubernetes resistente a fallos, es necesario garantizar la redundancia de componentes clave y datos.

Pasos principales:

1. Nodos maestros:

   • Desplegar varios nodos maestros (al menos tres) para el componente kube-apiserver, que funcionen detrás de un equilibrador de carga. Esto garantiza la disponibilidad del API incluso si uno de los nodos maestros falla.
   • Cada nodo maestro debe tener acceso a un almacenamiento compartido del estado del clúster — etcd.

2. etcd:

   • Desplegar un clúster de etcd con varios nodos (se recomienda un número impar, mínimo tres), distribuidos en diferentes zonas de disponibilidad o servidores físicos. Esto garantiza la integridad de los datos del estado del clúster.

3. Balanceador de carga:

   • Utilizar un balanceador de carga L4/L7 para distribuir el tráfico entre los nodos maestros (kube-apiserver).
   • Utilizar otro balanceador de carga para el tráfico entrante a las aplicaciones en el clúster (por ejemplo, un Controlador Ingress con soporte de alta disponibilidad).

4. Nodos de trabajo:

   • Desplegar suficientes nodos de trabajo para ejecutar Pods.
   • Distribuir los nodos de trabajo en diferentes zonas de disponibilidad o servidores físicos para garantizar la resistencia a fallos a nivel de infraestructura.
   • Configurar los Presupuestos de Disrupción de Pods (PDBs) para definir el número mínimo de Pods accesibles durante interrupciones voluntarias (por ejemplo, durante actualizaciones de nodos).

5. Almacenamiento:

   • Utilizar almacenamiento distribuido o en la nube con alta disponibilidad para los Volúmenes Persistentes.
   • Ejemplos: Rook (Ceph), GlusterFS, proveedores en la nube (AWS EBS, GCP Persistent Disk, Azure Managed Disks) con replicación.

6. Red:

   • Utilizar una solución de red confiable CNI (Interfaz de Red de Contenedores) con soporte de alta disponibilidad (por ejemplo, Calico, Cilium con componentes replicados).
   • Asegurar la conectividad entre los nodos maestros, los nodos etcd y los nodos de trabajo.

7. Copia de seguridad:

   • Realizar copias de seguridad periódicas de los datos de etcd.
   • Utilizar herramientas como Velero para respaldar y restaurar el estado del clúster y los Volúmenes Persistentes.

Ejemplo de arquitectura:

graph LR
    subgraph Usuarios
        A[Usuario] --> B(Equilibrador de carga de aplicaciones)
    end

    subgraph Clúster de Kubernetes
        subgraph Nodos maestros
            C1(Nodo maestro 1)
            C2(Nodo maestro 2)
            C3(Nodo maestro 3)
        end

        subgraph Clúster de etcd
            D1(etcd 1)
            D2(etcd 2)
            D3(etcd 3)
        end

        subgraph Nodos de trabajo
            E1(Nodo de trabajo 1)
            E2(Nodo de trabajo 2)
            E3(Nodo de trabajo 3)
        end

        subgraph Almacenamiento
            F(Almacenamiento distribuido)
        end

        subgraph Red
            G(Interfaz de red CNI)
        end

        B --> Balanceador(Balancer API del servidor)
        Balanceador --> C1
        Balanceador --> C2
        Balanceador --> 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: Despliegue de Pods
        G --> E2: Despliegue de Pods
        G --> E3: Despliegue de Pods

        E1 --> B: Tráfico de aplicaciones
        E2 --> B: Tráfico de aplicaciones
        E3 --> B: Tráfico de aplicaciones
    end

Al desplegar, se utilizan herramientas de automatización como kubeadm, Kubespray o servicios gestionados de Kubernetes en la nube (EKS, GKE, AKS), que simplifican la creación de una infraestructura resistente a fallos.