Comment créer un cluster Kubernetes résilient?

Pour créer un cluster Kubernetes résilient aux pannes, il est nécessaire d’assurer la redondance des composants clés et des données.

Étapes principales :

1. Nœuds maîtres :

   • Déployer plusieurs nœuds maîtres (au moins trois) pour le composant kube-apiserver, fonctionnant derrière un équilibreur de charge. Cela garantit la disponibilité de l’API même si l’un des nœuds maîtres tombe en panne.
   • Chaque nœud maître doit avoir accès à un stockage partagé de l’état du cluster — etcd.

2. etcd :

   • Déployer un cluster etcd avec plusieurs nœuds (il est recommandé un nombre impair, minimum trois), répartis dans différentes zones de disponibilité ou serveurs physiques. Cela garantit l’intégrité des données d’état du cluster.

3. Équilibreur de charge :

   • Utiliser un équilibreur de charge L4/L7 pour répartir le trafic entre les nœuds maîtres (kube-apiserver).
   • Utiliser un autre équilibreur de charge pour le trafic entrant vers les applications du cluster (par exemple, un contrôleur Ingress avec support de haute disponibilité).

4. Nœuds de travail :

   • Déployer suffisamment de nœuds de travail pour exécuter les Pods.
   • Répartir les nœuds de travail dans différentes zones de disponibilité ou serveurs physiques pour garantir la résilience aux pannes au niveau de l’infrastructure.
   • Configurer les Budgets de Disruption de Pods (PDBs) pour définir le nombre minimal de Pods accessibles lors d’interruptions volontaires (par exemple, lors de mises à jour de nœuds).

5. Stockage :

   • Utiliser un stockage distribué ou cloud avec haute disponibilité pour les Volumes Persistants.
   • Exemples : Rook (Ceph), GlusterFS, fournisseurs cloud (AWS EBS, GCP Persistent Disk, Azure Managed Disks) avec réplication.

6. Réseau :

   • Utiliser une solution réseau fiable CNI (Interface de Réseau de Conteneurs) avec support de haute disponibilité (par exemple, Calico, Cilium avec composants répliqués).
   • Assurer la connectivité entre les nœuds maîtres, les nœuds etcd et les nœuds de travail.

7. Sauvegarde :

   • Effectuer régulièrement des sauvegardes des données etcd.
   • Utiliser des outils comme Velero pour sauvegarder et restaurer l’état du cluster et des Volumes Persistants.

Exemple d’architecture :

graph LR
    subgraph Utilisateurs
        A[Utilisateur] --> B(Équilibreur de charge des applications)
    end

    subgraph Cluster Kubernetes
        subgraph Nœuds maîtres
            C1(Nœud maître 1)
            C2(Nœud maître 2)
            C3(Nœud maître 3)
        end

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

        subgraph Nœuds de travail
            E1(Nœud de travail 1)
            E2(Nœud de travail 2)
            E3(Nœud de travail 3)
        end

        subgraph Stockage
            F(Stockage distribué)
        end

        subgraph Réseau
            G(Interface réseau CNI)
        end

        B --> Équilibreur(Balancer API du serveur)
        Équilibreur --> C1
        Équilibreur --> C2
        Équilibreur --> 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: Déploiement des Pods
        G --> E2: Déploiement des Pods
        G --> E3: Déploiement des Pods

        E1 --> B: Trafic des applications
        E2 --> B: Trafic des applications
        E3 --> B: Trafic des applications
    end

Lors du déploiement, on utilise des outils d’automatisation tels que kubeadm, Kubespray ou des services managés Kubernetes (EKS, GKE, AKS), qui simplifient la création d’une infrastructure résiliente aux pannes.