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 überraschend mehr Möglichkeiten!
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Michael Schulze, Senior Consultant
Kubernetes: Grundlagen und
Architekturbeispiele
ausgewählter Use CasesDOAG Webinar, 07.06.2019
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Zur Person
 seit >20 J: Infrastruktur Solaris/Linux/Oracle
 1998: SNI Reliant Unix, Oracle 7.3, Forms 3
 Spektrum: OS, Datenbank, Middleware, HA,
Exadata, Engineered Systems, Virtualisierung,
Cloudlösungen
 bei Opitz Consulting seit 2015
 Autor Redstack Magazin, DOAG Speaker
Kubernetes: Grundlagen und Archtekturbeispiele
ausgewählter Use Cases
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Agenda
1
2
3
4
5
Einleitung in die Thematik
Containertechnologie + Docker Use-Case
Kubernetes – Konzept und Architektur
Lokaler Kubernetes-Cluster + Use-Cases
Fazit
Kubernetes: Grundlagen und Archtekturbeispiele
ausgewählter Use Cases
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Einleitung in die Thematik
 Modulare Infrastrukturen lösen Serversysteme
ab, Paradigmenwechsel
 Themen: wie Docker, Kubernetes spielen eine
zunehmend eine große Rolle – Skalierbarkeit
 On-premise und in Cloud nutzbar
 auch für Oracle Produkte geeignet
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1
Kubernetes: Grundlagen und Archtekturbeispiele
ausgewählter Use Cases
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Betrachtete Komponenten
Klassifizierung
Kubernetes: Grundlagen und Archtekturbeispiele
ausgewählter Use Cases
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Containertechnologie
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Kubernetes: Grundlagen und Archtekturbeispiele
ausgewählter Use Cases
Containertechnologie
• Allgemeine Infrastrukturentwicklung
• docker - Architektur + Facts
• Use Case 1: nginx als Docker Container
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Entwicklung und Architekturüberblick
Kubernetes: Grundlagen und Archtekturbeispiele
ausgewählter Use Cases
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Docker – Architektur + Facts
Kubernetes: Grundlagen und Archtekturbeispiele
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 Facts:
 gekapselte Anwendungen, Sicherheit
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 Änderungen nachvollziehbar
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 docker, quasi Standard im Development-
Umfeld (Microservices)
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notwendig
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Kubernetes: Grundlagen und Archtekturbeispiele
ausgewählter Use Cases
Kubernetes – K8s
• Historie und Ausprägung
• Bedeutung als moderne Infrastruktur
• K8s - Architektur + Facts
• K8s - Konzept / Bestandteile
• Demo: Kubernetes Parts
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Kubernetes: Historie und Ausprägung
 Historie
 Ursprung Google (Borg)
 Kubernetes >Cloud Foundation
 Ausprägung
 on-premise
 Kubernetes (core-Komponenten)
 verfügbar für verschiedenste Plattformen
 minikube (1node Variante)
 Redhat Varianten
 openshift, minishift
 Cloudvarianten
 Google – GKE
 Amazon – AKS
 Oracle Cloud – OKE
 IBM Kubernetes Service
Kubernetes: Grundlagen und Archtekturbeispiele
ausgewählter Use Cases
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Bedeutung von K8s als moderne Infrastruktur
 Trend: verteilte und skalierbare Software mit
Monitoring
 weg von Monolithen hin zu Microservices
 Docker machte erfolgreich den Anfang
 Notwendigkeit Anwendungen für eine große
Anzahl Benutzer zur Verfügung zu stellen
 Cluster von Containern müssen betrieben
werden
 Flexibilität: Lastverteilung, Skalierung sind
Themen um Anforderungen gerecht zu
werden
 Mit Kubernetes können Anforderungen
realisiert werden, Zukunftsperspektive
Kubernetes: Grundlagen und Archtekturbeispiele
ausgewählter Use Cases
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K8s – Architektur + Facts
Kubernetes: Grundlagen und Archtekturbeispiele
ausgewählter Use Cases
 Facts:
 Integrierte Container Engine
 Ressourcen können erweitert werden
 flexible Steuerung der Ressourcen durch
Master
 Konsistente Speicherung der
Clusterobjekte und Werte in Backend
sichert Integrität
 Übergreifende Netzwerkstrukturen
 Monitoring durch kubelets (Agenten)
 API-Schnittstelle zur zentralen Steuerung
 CLI, GUI zur Administration
 Integrierte Services (Zugriff von Aussen)
 YAML als Grundlage
 Skalierung manuell oder auto.
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Kubernetes: Konzepte / Bestandteile (1)
 Alles ist YAML
 Deploymentbeschreibung durch yaml
 auch kubernetes intern (Config etc.)
 CLI ist eine Abstraktionsebene, intern YAML-
Verarbeitung
 K8s-Cluster
 kube-controller steuert die Verteilung der
Resourcen und Clusterfunktion
 kubelet liefert Info über Auslastung
 Clusterstatus wird in etcd gehalten
Kubernetes: Grundlagen und Archtekturbeispiele
ausgewählter Use Cases
 Bsp. YAML
 Kann mit kubectl apply –f <file>
provisioniert werden
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Kubernetes: Konzepte / Bestandteile (2)
 Master
 Container Engine (auch k8s Elemente sind
Container!)
 kube-scheduler: Abarbeitungqueue
 kube-controller-manager: Clusterlogik
 etcd: konsistenter key value Store, Backend
 kube-api-server: Steuerung API
 kube-proxy: Network
 kubelet: Monitoring, Agent: Master<>Node(s)
 Services:
 Node(s)
 Kubernetes Ressourcen (CPU, RAM…)
 Container Engine
 kube-proxy, kubelet
Kubernetes: Grundlagen und Archtekturbeispiele
ausgewählter Use Cases
 POD(s)
 Container Ebene
 Kann 1 oder mehrere Container enthalten
 Kleinste Einheit im K8s Cluster
 Tools
 CLI: kubectl: Admin IF
 leitet die Befehle an die REST-API (MASTER)
weiter die dann ausführt auf den Node(s)
 Dashboard: Admin GUI
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Demo: Kubernetes Parts + Dashboard (Overview)
 OS / Netzwerk der Hosts
 Docker Engine Info
 Top / Down:
 Clusterstatus
 Nodes Info
 PODs Info
 Deploymentbeschreibung YAML
 Dashboard
 Namespaces
 Nodes: Resources, Status
 PODs: Exex, Logs, Edit (YAML)
 Deployments, Replica, Secrets
Kubernetes: Grundlagen und Archtekturbeispiele
ausgewählter Use Cases
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Lokaler Kubernetes-Cluster
4
Kubernetes: Grundlagen und Archtekturbeispiele
ausgewählter Use Cases
Lokaler Kubenetes Cluster
• Installationsanforderungen (from scratch)
• Vorstellung der Testumgebung / Architektur
• Use-Case 2: nginx auf Kubernetes provisonieren
und skalieren
• Use-Case 3: weblogic Domain auf Kubernetes
provisionieren und skalieren
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Installationsanforderungen (local from scratch)
 OS
 OEL7.5 VM(s) erstellen
 OS config: static network, firewall, selinux
 docker engine
 kubernetes: kubeadm, kubelet
 init master, join nodes
 config kubernetes: namespaces, secrets, roles
 diverse docker images (nginx, weblogic…)
 Installierte Addons Kubernetes
 k8s-network
 helm, tiller (paketmanager)
 dashboard + config
 weblogic operator
Kubernetes: Grundlagen und Archtekturbeispiele
ausgewählter Use Cases
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Vorstellung der Testumgebung (1)
 Testsystem
 lokaler Kubernetes Cluster mit 4 Nodes
 5 VMs, OS: Linux x64, OEL7.5
 Ressourcen
 Master: 2 CPU, 4GB RAM
 Node(s): 1 CPU, 4GB RAM
 Loadbalancer nicht enthalten (only Test)
 Umgebung Grundlage für verschiedene
Use-Cases
Kubernetes: Grundlagen und Archtekturbeispiele
ausgewählter Use Cases
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Vorstellung der Testumgebung – Architektur (2)
Kubernetes: Grundlagen und Archtekturbeispiele
ausgewählter Use Cases
© OPITZ CONSULTING 2019
Use-Case 1: nginx in K8s provisionieren und skalieren
(Overview)
 Provisioning nginx in K8s
 Deploymentbeschreibung holen
 nginx Deployment erstellen
 Verfügbarkeit prüfen
 POD, Node Ebene
 Applikationsebene
 Skalierung
 2 > 10 nginx Instanzen (upscaling)
 10 >1 nginx Instanz (downscaling)
 Cleanup + Kontrolle
Kubernetes: Grundlagen und Archtekturbeispiele
ausgewählter Use Cases
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Use-Case 2: weblogic domain provisionieren und
skalieren (Overview)
Kubernetes: Grundlagen und Archtekturbeispiele
ausgewählter Use Cases
…get to the keys now ☺
 Vorbereitung:
 weblogic operator (installiert)
 yaml Files als Grundlage (generiert)
 Container Image (wls domain) existiert
 yaml Beschreibung erörtern
 Domain Erstellung
 Kontrolle, Adminconsole
 Skalierung managed-server
 Upscaling: 1 > 5
 Downscaling: 5 > 2
 Cleanup domain
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Herausforderungen Use Cases
 separate lokale Registry um secret Probleme zu
umgehen
 Weblogic operator Konfiguration
 Dashboard without authent
6
Kubernetes: Grundlagen und Archtekturbeispiele
ausgewählter Use Cases
© OPITZ CONSULTING 2019 Seite 24
Fazit
 K8s: moderne dynamische Cluster-Infrastruktur-
Lösung + Trend:
 Vorteile: Container, zustandslos, Skalierung, Lastverteilung, Monitoring,
Deployment über YAML
 K8s-Lösungen stehen On-Premise und als Cloudvarianten zur Verfügung
 Betrachtete Use Cases demonstrieren Funktionalität
 auch Oracle Produkte, hier Weblogic, lassen sich abbilden und betreiben in
K8s
 Wichtig in diesem Kontext!: Lizenzbedingungen beachten!, da Ressourcen
dynamisch genutzt werden
6
Kubernetes: Grundlagen und Archtekturbeispiele
ausgewählter Use Cases
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Alternativen des Betriebs von Weblogic mit Kubernetes und
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  • 2. © OPITZ CONSULTING 2019 Seite 2 Zur Person  seit >20 J: Infrastruktur Solaris/Linux/Oracle  1998: SNI Reliant Unix, Oracle 7.3, Forms 3  Spektrum: OS, Datenbank, Middleware, HA, Exadata, Engineered Systems, Virtualisierung, Cloudlösungen  bei Opitz Consulting seit 2015  Autor Redstack Magazin, DOAG Speaker Kubernetes: Grundlagen und Archtekturbeispiele ausgewählter Use Cases
  • 3. © OPITZ CONSULTING 2019 Seite 3 Agenda 1 2 3 4 5 Einleitung in die Thematik Containertechnologie + Docker Use-Case Kubernetes – Konzept und Architektur Lokaler Kubernetes-Cluster + Use-Cases Fazit Kubernetes: Grundlagen und Archtekturbeispiele ausgewählter Use Cases
  • 4. © OPITZ CONSULTING 2019 Seite 4 Einleitung in die Thematik  Modulare Infrastrukturen lösen Serversysteme ab, Paradigmenwechsel  Themen: wie Docker, Kubernetes spielen eine zunehmend eine große Rolle – Skalierbarkeit  On-premise und in Cloud nutzbar  auch für Oracle Produkte geeignet  Betrachtung verschiedener Use-Cases: (Docker und Kubernetes) 1 Kubernetes: Grundlagen und Archtekturbeispiele ausgewählter Use Cases
  • 5. © OPITZ CONSULTING 2019 Betrachtete Komponenten Klassifizierung Kubernetes: Grundlagen und Archtekturbeispiele ausgewählter Use Cases
  • 6. © OPITZ CONSULTING 2019 Seite 6 Containertechnologie 2 Kubernetes: Grundlagen und Archtekturbeispiele ausgewählter Use Cases Containertechnologie • Allgemeine Infrastrukturentwicklung • docker - Architektur + Facts • Use Case 1: nginx als Docker Container
  • 7. © OPITZ CONSULTING 2019 Entwicklung und Architekturüberblick Kubernetes: Grundlagen und Archtekturbeispiele ausgewählter Use Cases Entwicklung Orchestrierung - On-Premise - definierte Ressourcen - dedizierte Installationen - monolytische Applikationen - Cloud - dynamisch skalierbare Ressourcen - DevOps, Infrastructure as Code - mandantenfähige Microservices Cloud
  • 8. © OPITZ CONSULTING 2019 Docker – Architektur + Facts Kubernetes: Grundlagen und Archtekturbeispiele ausgewählter Use Cases  Facts:  gekapselte Anwendungen, Sicherheit  Container zustandslos / wiederherstellbar  Änderungen nachvollziehbar  Docker images und build Beschreibungen für Container können lokal und online bereitgestellt werden  nur Notwendiges im Container enthalten, klein, schnell provisionierbar  docker, quasi Standard im Development- Umfeld (Microservices)  Orchestrierungstools wie Kubernetes notwendig
  • 9. © OPITZ CONSULTING 2019 Use-Case: nginx als Docker Container (Overview)  Info Docker  Pull nginx Image  Run nginx Container  Check Status (App.Ebene)  Backup/Recovery Image  Container intern  Destroy all  Docker Image ziehen + KontrolleKubernetes: Grundlagen und Archtekturbeispiele ausgewählter Use Cases …get to the keys now ☺
  • 10. © OPITZ CONSULTING 2019 Seite 10 Kubernetes – Konzept und Architektur 3 Kubernetes: Grundlagen und Archtekturbeispiele ausgewählter Use Cases Kubernetes – K8s • Historie und Ausprägung • Bedeutung als moderne Infrastruktur • K8s - Architektur + Facts • K8s - Konzept / Bestandteile • Demo: Kubernetes Parts
  • 11. © OPITZ CONSULTING 2019 Kubernetes: Historie und Ausprägung  Historie  Ursprung Google (Borg)  Kubernetes >Cloud Foundation  Ausprägung  on-premise  Kubernetes (core-Komponenten)  verfügbar für verschiedenste Plattformen  minikube (1node Variante)  Redhat Varianten  openshift, minishift  Cloudvarianten  Google – GKE  Amazon – AKS  Oracle Cloud – OKE  IBM Kubernetes Service Kubernetes: Grundlagen und Archtekturbeispiele ausgewählter Use Cases
  • 12. © OPITZ CONSULTING 2019 Bedeutung von K8s als moderne Infrastruktur  Trend: verteilte und skalierbare Software mit Monitoring  weg von Monolithen hin zu Microservices  Docker machte erfolgreich den Anfang  Notwendigkeit Anwendungen für eine große Anzahl Benutzer zur Verfügung zu stellen  Cluster von Containern müssen betrieben werden  Flexibilität: Lastverteilung, Skalierung sind Themen um Anforderungen gerecht zu werden  Mit Kubernetes können Anforderungen realisiert werden, Zukunftsperspektive Kubernetes: Grundlagen und Archtekturbeispiele ausgewählter Use Cases
  • 13. © OPITZ CONSULTING 2019 K8s – Architektur + Facts Kubernetes: Grundlagen und Archtekturbeispiele ausgewählter Use Cases  Facts:  Integrierte Container Engine  Ressourcen können erweitert werden  flexible Steuerung der Ressourcen durch Master  Konsistente Speicherung der Clusterobjekte und Werte in Backend sichert Integrität  Übergreifende Netzwerkstrukturen  Monitoring durch kubelets (Agenten)  API-Schnittstelle zur zentralen Steuerung  CLI, GUI zur Administration  Integrierte Services (Zugriff von Aussen)  YAML als Grundlage  Skalierung manuell oder auto.
  • 14. © OPITZ CONSULTING 2019 Kubernetes: Konzepte / Bestandteile (1)  Alles ist YAML  Deploymentbeschreibung durch yaml  auch kubernetes intern (Config etc.)  CLI ist eine Abstraktionsebene, intern YAML- Verarbeitung  K8s-Cluster  kube-controller steuert die Verteilung der Resourcen und Clusterfunktion  kubelet liefert Info über Auslastung  Clusterstatus wird in etcd gehalten Kubernetes: Grundlagen und Archtekturbeispiele ausgewählter Use Cases  Bsp. YAML  Kann mit kubectl apply –f <file> provisioniert werden
  • 15. © OPITZ CONSULTING 2019 Kubernetes: Konzepte / Bestandteile (2)  Master  Container Engine (auch k8s Elemente sind Container!)  kube-scheduler: Abarbeitungqueue  kube-controller-manager: Clusterlogik  etcd: konsistenter key value Store, Backend  kube-api-server: Steuerung API  kube-proxy: Network  kubelet: Monitoring, Agent: Master<>Node(s)  Services:  Node(s)  Kubernetes Ressourcen (CPU, RAM…)  Container Engine  kube-proxy, kubelet Kubernetes: Grundlagen und Archtekturbeispiele ausgewählter Use Cases  POD(s)  Container Ebene  Kann 1 oder mehrere Container enthalten  Kleinste Einheit im K8s Cluster  Tools  CLI: kubectl: Admin IF  leitet die Befehle an die REST-API (MASTER) weiter die dann ausführt auf den Node(s)  Dashboard: Admin GUI
  • 16. © OPITZ CONSULTING 2019 Demo: Kubernetes Parts + Dashboard (Overview)  OS / Netzwerk der Hosts  Docker Engine Info  Top / Down:  Clusterstatus  Nodes Info  PODs Info  Deploymentbeschreibung YAML  Dashboard  Namespaces  Nodes: Resources, Status  PODs: Exex, Logs, Edit (YAML)  Deployments, Replica, Secrets Kubernetes: Grundlagen und Archtekturbeispiele ausgewählter Use Cases …get to the keys now ☺
  • 17. © OPITZ CONSULTING 2019 Seite 17 Lokaler Kubernetes-Cluster 4 Kubernetes: Grundlagen und Archtekturbeispiele ausgewählter Use Cases Lokaler Kubenetes Cluster • Installationsanforderungen (from scratch) • Vorstellung der Testumgebung / Architektur • Use-Case 2: nginx auf Kubernetes provisonieren und skalieren • Use-Case 3: weblogic Domain auf Kubernetes provisionieren und skalieren
  • 18. © OPITZ CONSULTING 2019 Installationsanforderungen (local from scratch)  OS  OEL7.5 VM(s) erstellen  OS config: static network, firewall, selinux  docker engine  kubernetes: kubeadm, kubelet  init master, join nodes  config kubernetes: namespaces, secrets, roles  diverse docker images (nginx, weblogic…)  Installierte Addons Kubernetes  k8s-network  helm, tiller (paketmanager)  dashboard + config  weblogic operator Kubernetes: Grundlagen und Archtekturbeispiele ausgewählter Use Cases
  • 19. © OPITZ CONSULTING 2019 Vorstellung der Testumgebung (1)  Testsystem  lokaler Kubernetes Cluster mit 4 Nodes  5 VMs, OS: Linux x64, OEL7.5  Ressourcen  Master: 2 CPU, 4GB RAM  Node(s): 1 CPU, 4GB RAM  Loadbalancer nicht enthalten (only Test)  Umgebung Grundlage für verschiedene Use-Cases Kubernetes: Grundlagen und Archtekturbeispiele ausgewählter Use Cases
  • 20. © OPITZ CONSULTING 2019 Vorstellung der Testumgebung – Architektur (2) Kubernetes: Grundlagen und Archtekturbeispiele ausgewählter Use Cases
  • 21. © OPITZ CONSULTING 2019 Use-Case 1: nginx in K8s provisionieren und skalieren (Overview)  Provisioning nginx in K8s  Deploymentbeschreibung holen  nginx Deployment erstellen  Verfügbarkeit prüfen  POD, Node Ebene  Applikationsebene  Skalierung  2 > 10 nginx Instanzen (upscaling)  10 >1 nginx Instanz (downscaling)  Cleanup + Kontrolle Kubernetes: Grundlagen und Archtekturbeispiele ausgewählter Use Cases …get to the keys now ☺
  • 22. © OPITZ CONSULTING 2019 Use-Case 2: weblogic domain provisionieren und skalieren (Overview) Kubernetes: Grundlagen und Archtekturbeispiele ausgewählter Use Cases …get to the keys now ☺  Vorbereitung:  weblogic operator (installiert)  yaml Files als Grundlage (generiert)  Container Image (wls domain) existiert  yaml Beschreibung erörtern  Domain Erstellung  Kontrolle, Adminconsole  Skalierung managed-server  Upscaling: 1 > 5  Downscaling: 5 > 2  Cleanup domain
  • 23. © OPITZ CONSULTING 2019 Seite 23 Herausforderungen Use Cases  separate lokale Registry um secret Probleme zu umgehen  Weblogic operator Konfiguration  Dashboard without authent 6 Kubernetes: Grundlagen und Archtekturbeispiele ausgewählter Use Cases
  • 24. © OPITZ CONSULTING 2019 Seite 24 Fazit  K8s: moderne dynamische Cluster-Infrastruktur- Lösung + Trend:  Vorteile: Container, zustandslos, Skalierung, Lastverteilung, Monitoring, Deployment über YAML  K8s-Lösungen stehen On-Premise und als Cloudvarianten zur Verfügung  Betrachtete Use Cases demonstrieren Funktionalität  auch Oracle Produkte, hier Weblogic, lassen sich abbilden und betreiben in K8s  Wichtig in diesem Kontext!: Lizenzbedingungen beachten!, da Ressourcen dynamisch genutzt werden 6 Kubernetes: Grundlagen und Archtekturbeispiele ausgewählter Use Cases
  • 25. © OPITZ CONSULTING 2019 Seite 25 Alternativen des Betriebs von Weblogic mit Kubernetes und Docker Fragen