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Kubernetes ist so viel mehr
als ein Container
Orchestrierer
Mario-Leander Reimer
mario-leander.reimer@qaware.de
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API SPI
2
Mario-Leander Reimer
Principal Software Architect
@LeanderReimer
#cloudnativenerd #qaware
Anno 2016 ...
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https://speakerdeck.com/lreimer/kubernetes-101-and-fun https://github.com/qaware/kubepad
Das Kubernetes ABC ist mittlerweile Commodity.
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10:04 PM - 27. November 2017
5:38 PM - 24. Februar 2019
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■ Kubernetes ist mehr als nur ein Container Orchestrator. Es wird zum Software Fließband!
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■ 100% Remote K8s-based IDEs mit Gitpods, Eclipse Che et.al
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QAware | 13
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■ Kubernetes ist eine verteilte State Machine. Watcher auf Change Events (ADD, MODIFY, DELETE)
sind ein mächtiges Werkzeug und die Basis für Custom Logik und Erweiterungen.
■ 3 Zugriffswege: kubectl, REST API und programmatisch
– Kubernetes stellt zahlreiche offizielle Client Bibliotheken bereit, u.A. für Go, Java, Python, …
– Für nicht offiziell unterstützte Sprachen gibt es zahlreiche Community Client Libs
■ API Docs - https://kubernetes.io/docs/reference/generated/kubernetes-api/v1.21/
Exkurs: Modern K8s Infrastructure as Code mit Pulumi.
QAware | 14
■ Declarative vs. Imperative. But why?
■ No intermediary formats. Direct usage of provided APIs.
■ Tame overall complexity. One consistent approach to cloud engineering for Docker,
many cloud providers and Kubernetes.
■ No breach between application development and DevOps engineering. Rich
programmable cloud interfaces with abstractions and reusable packages.
■ Apply engineering practices to infrastructure code: automation, modularity, testing.
■ Several converters available: kube2pulumi, tf2pulumi, arm2pulumi, crd2pulumi
Cross-Cutting Concerns via Admission Controllers
QAware | 15
■ Admission Controllers are like (dynamic) plugins for Kubernetes
■ Security: increase security by mandating a reasonable security baseline across an entire
namespace or cluster, e.g. PodSecurityPolicy, OPA.
■ Governance: apply and enforce the adherence to best practices, e.g. good labels,
annotations, resource limits, probes.
■ Configuration Management: validate configuration of objects and prevent obvious
misconfigurations from hitting the cluster.
■ More than 30 admission controllers shipped with Kubernetes, incl. the
MutatingAdmissionWebhook and ValidatingAdmissionWebhook
Mutating and Validating Admission Explained
QAware | 16
TLS TLS
POST /mutate POST /validate
Kubernetes API Extensions with Custom Resources
QAware | 17
■ User defined extensions of the Kubernetes APIs
■ Allow the abstraction of complex application constructs and concepts
■ Definition solely via CustomResourceDefinitions
■ Structure definition via OpenAPI v3.0 Validation Schema
■ Default Support for several API Features: CRUD, Watch, Discovery,
json-patch, merge-patch, Admission Webhooks, Metadata, RBAC, …
■ Versioning und Conversion supported via Webhooks
QAware | 18
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: nginx-deployment
spec:
selector:
matchLabels:
app: nginx
replicas: 2
template:
metadata:
labels:
app: nginx
environment: integration
spec:
containers:
- name: nginx
image: nginx:1.19.4-alpine
ports:
- containerPort: 80
# probe definitions
# resource constraints
# volumes and mounts
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: nginx-service
spec:
type: LoadBalancer
ports:
- port: 80
protocol: TCP
selector:
app: nginx
apiVersion:
k8s.qaware.de/v1alpha1
kind: Microservice
metadata:
name: microservice-example
labels:
app: nginx
spec:
image: nginx:1.19.4-alpine
replicas: 2
serviceType: LoadBalancer
ports:
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+ =
QAware | 19
Operator.
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What are operators?
QAware | 20
■ Operators are codified Ops procedures!
■ Operators are the path towards Zero-Ops. They enable
auto-updating, self-monitoring and self-healing infrastructure
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adopted and used widespread in the cloud native world.
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Kubernetes Operators Explained
QAware | 21
https://github.com/qaware/go-for-operations
https://github.com/lreimer/graal-operators
Projekt Setup & Scaffolding mit dem Operator SDK
QAware | 23
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Kubernetes ist so viel mehr als ein Container Orchestrierer

  • 1. qaware.de Kubernetes ist so viel mehr als ein Container Orchestrierer Mario-Leander Reimer mario-leander.reimer@qaware.de @LeanderReimer API SPI
  • 2. 2 Mario-Leander Reimer Principal Software Architect @LeanderReimer #cloudnativenerd #qaware
  • 3. Anno 2016 ... QAware | 3 https://speakerdeck.com/lreimer/kubernetes-101-and-fun https://github.com/qaware/kubepad
  • 4. Das Kubernetes ABC ist mittlerweile Commodity. QAware | 4
  • 5. 10:04 PM - 27. November 2017 5:38 PM - 24. Februar 2019
  • 6. Kubernetes ist eine flexibel erweiterbare Plattform mit zahlreichen APIs und SPIs die deklarativ aber vor allem programmatisch genutzt werden können um neue Abstraktionen und eigene Erweiterungen zu realisieren.
  • 7. Too much cognitive load will become a bottleneck for fast flow and high productivity. QAware | 7 ■ Intrinsic Cognitive Load Relates to fundamental aspects and knowledge in the problem space (e.g. used languages, APIs, frameworks) ■ Extraneous Cognitive Load Relates to the environment (e.g. deployment, configuration, console commands) ■ Germane Cognitive Load Relates to specific aspects of the business domain (aka. „value added“ thinking) https://teamtopologies.com
  • 8. Die Themen und der Fahrplan für heute ... QAware | 8 ■ Continuous Everything! Kubernetes als Cloud-native Software Delivery Platform. ■ Kubernetes Application Orchestration Patterns ■ Nutzung des Kubernetes APIs und Events als Basis für Automatisierung und Erweiterung ■ Cross-Cutting Concerns (Security, Governance, Configuration) mit Admission Controllern ■ Erweiterung des Kubernetes APIs mit Custom Resources und Operatoren
  • 10. Das Platform Team als Key Enabler für hohe Produktivität in den DevOps Teams. QAware | 10 ■ Verantwortlich für die Plattform um Teams bei der Software Delivery zu unterstützen. ■ Die Plattform vereinfacht die sonst komplexen Technologien und reduziert die Cognitive Load. – Standardisierung – Self-Service ■ Software wie vom Fließband ist das Ziel! https://hennyportman.wordpress.com/2020/05/25/review-team-topologies/
  • 11. Kubernetes als Basis Plattform für effizientes Cloud-native Development. Continuous Everything. QAware | 11 ■ Kubernetes ist mehr als nur ein Container Orchestrator. Es wird zum Software Fließband! ■ Build-Ship-Run. Developer Control Planes vereinfachen und unterstützen die Entwicklung, das Deployment und den Betrieb (https://www.getambassador.io/developer-control-plane) ■ 100% Remote K8s-based IDEs mit Gitpods, Eclipse Che et.al ■ K8s-native Container Image Builds mit Kaniko, K8s-native Pipelines mit Tools wie Tekton, et.al. ■ GitOps-basierte Deployments mit Tools wie ArgoCD, Flux, ... ■ Cloud-native Application Staging und Lifecycle Orchestration mit Tools wie Keptn, … ■ Möglichkeit zur einfache Kombination aus K8s Primitives mit bekannten Open Source Bausteinen – Security Test mit ZED Attach Proxy - https://github.com/qaware/continuous-zapk8s – Performance Test mit K6+Grafana+InfluxDB - https://github.com/qaware/continuous-k6k8s – UI Tests mit Geb+Selenium - https://github.com/qaware/continuous-atdd https://landscape.cncf.io/card-mode?category=continuous-integration-delivery&grouping=category
  • 12. Kubernetes als Software Architektur Treiber K8s Application Orchestration Patterns QAware | 12 Sidecar Container Decorated Container Behaviour ■ Log Extraction / Reformatting (fluentd, file beat) ■ Scheduling (cron, quartz) Ambassador Container Proxy Communication ■ TLS Tunnel (ghostunnel, Istio) ■ Circuit Breaking (linked, Istio) ■ Request Monitoring (linked, Istio) Adapter Container Standardized Ops Interfaces ■ Monitoring (Prometheus) ■ Configuration (ConfigMaps, Secrets, …)
  • 13. Das Kubernetes API als Basis für DevOps Automatisierung und eigene Erweiterungen. QAware | 13 ■ Das Kubernetes API erlaubt das Abfragen, Verändern und Löschen aller bekannten (Default und Custom) Kubernetes Objekte. ■ Kubernetes ist eine verteilte State Machine. Watcher auf Change Events (ADD, MODIFY, DELETE) sind ein mächtiges Werkzeug und die Basis für Custom Logik und Erweiterungen. ■ 3 Zugriffswege: kubectl, REST API und programmatisch – Kubernetes stellt zahlreiche offizielle Client Bibliotheken bereit, u.A. für Go, Java, Python, … – Für nicht offiziell unterstützte Sprachen gibt es zahlreiche Community Client Libs ■ API Docs - https://kubernetes.io/docs/reference/generated/kubernetes-api/v1.21/
  • 14. Exkurs: Modern K8s Infrastructure as Code mit Pulumi. QAware | 14 ■ Declarative vs. Imperative. But why? ■ No intermediary formats. Direct usage of provided APIs. ■ Tame overall complexity. One consistent approach to cloud engineering for Docker, many cloud providers and Kubernetes. ■ No breach between application development and DevOps engineering. Rich programmable cloud interfaces with abstractions and reusable packages. ■ Apply engineering practices to infrastructure code: automation, modularity, testing. ■ Several converters available: kube2pulumi, tf2pulumi, arm2pulumi, crd2pulumi
  • 15. Cross-Cutting Concerns via Admission Controllers QAware | 15 ■ Admission Controllers are like (dynamic) plugins for Kubernetes ■ Security: increase security by mandating a reasonable security baseline across an entire namespace or cluster, e.g. PodSecurityPolicy, OPA. ■ Governance: apply and enforce the adherence to best practices, e.g. good labels, annotations, resource limits, probes. ■ Configuration Management: validate configuration of objects and prevent obvious misconfigurations from hitting the cluster. ■ More than 30 admission controllers shipped with Kubernetes, incl. the MutatingAdmissionWebhook and ValidatingAdmissionWebhook
  • 16. Mutating and Validating Admission Explained QAware | 16 TLS TLS POST /mutate POST /validate
  • 17. Kubernetes API Extensions with Custom Resources QAware | 17 ■ User defined extensions of the Kubernetes APIs ■ Allow the abstraction of complex application constructs and concepts ■ Definition solely via CustomResourceDefinitions ■ Structure definition via OpenAPI v3.0 Validation Schema ■ Default Support for several API Features: CRUD, Watch, Discovery, json-patch, merge-patch, Admission Webhooks, Metadata, RBAC, … ■ Versioning und Conversion supported via Webhooks
  • 18. QAware | 18 apiVersion: apps/v1 kind: Deployment metadata: name: nginx-deployment spec: selector: matchLabels: app: nginx replicas: 2 template: metadata: labels: app: nginx environment: integration spec: containers: - name: nginx image: nginx:1.19.4-alpine ports: - containerPort: 80 # probe definitions # resource constraints # volumes and mounts apiVersion: v1 kind: Service metadata: name: nginx-service spec: type: LoadBalancer ports: - port: 80 protocol: TCP selector: app: nginx apiVersion: k8s.qaware.de/v1alpha1 kind: Microservice metadata: name: microservice-example labels: app: nginx spec: image: nginx:1.19.4-alpine replicas: 2 serviceType: LoadBalancer ports: - 80 + =
  • 19. QAware | 19 Operator. - Do stuff to my Kubernetes.
  • 20. What are operators? QAware | 20 ■ Operators are codified Ops procedures! ■ Operators are the path towards Zero-Ops. They enable auto-updating, self-monitoring and self-healing infrastructure and applications. ■ The concept was coined in the Kubernetes world. It’s now been adopted and used widespread in the cloud native world. ■ Examples: OKD, Sealed Secrets, Kube Monkey, Weave Flux, ...
  • 23. Projekt Setup & Scaffolding mit dem Operator SDK QAware | 23
  • 24. qaware.de QAware GmbH Aschauer Straße 32 81549 München Tel. +49 89 232315-0 info@qaware.de twitter.com/qaware linkedin.com/company/qaware-gmbh xing.com/companies/qawaregmbh slideshare.net/qaware github.com/qaware