Infraestructura como código de Kubernetes: definición y conceptos clave

Descubra cómo la infraestructura como código (IaC) puede simplificar y optimizar sus implementaciones de Kubernetes para lograr eficiencia, coherencia y fácil replicación. ¡Perfecto para desarrolladores, ingenieros y profesionales de la seguridad!

Imagina que eres un desarrollador de un equipo encargado de implementar una nueva aplicación web en Kubernetes. Pero te gustaría completar esta tarea de manera eficiente, coherente y fácil de replicar. ¡Hablemos de la infraestructura como código (IaC) para Kubernetes!

En esta publicación, exploraremos cómo IaC puede optimizar la gestión de su clúster de Kubernetes. Tanto si es un desarrollador curioso, un ingeniero de plataformas o incluso un ingeniero de seguridad que explora cómo funciona IaC, esta publicación es para usted. Al final de esta publicación, tendrás una base sólida para utilizar IaC con Kubernetes.

Conceptos clave en Kubernetes IaC

Antes de profundizar,familiarizarnos con algunos conceptos clave. Utilizaremos una aplicación web como ejemplo para ilustrar estas ideas, e intentaré usar algunas analogías para que me resulte más fácil explicarlas y a ustedes recordar los conceptos e ideas clave.

Imaginemos que le estás describiendo la casa de tus sueños a un arquitecto. No le dices cómo colocar cada ladrillo, sino que le describes el resultado final que deseas. Eso es, en pocas palabras, una configuración declarativa. Con nuestra aplicación web, le diremos a Kubernetes lo que queremos (por ejemplo, que se ejecuten tres instancias de nuestro servidor web) y él se encargará de averiguar cómo hacerlo.

Ahora bien, ¿qué pasaría si, en lugar de renovar tu casa, pudieras crear al instante una versión nueva y actualizada? Esa es la idea que hay detrás de la infraestructura inmutable. Cuando necesitamos actualizar nuestra aplicación web, crearemos versiones completamente nuevas y actualizadas en lugar de modificar los recursos existentes. Otro concepto clave de IaC es el control de versiones con herramientas como Git, por ejemplo. Esto te permite realizar un seguimiento de los cambios, colaborar con tu equipo e incluso retroceder en el tiempo si algo sale mal (lo que no debería ocurrir con frecuencia si revisas y pruebas los cambios antes de que se publiquen).

Por último, imagina que tienes un hechizo mágico que pudiera recrear al instante toda la configuración de tu aplicación web, exactamente como estaba, en cualquier parte del mundo. Esees el poder de la reproducibilidad y la consistencia en IaC. Podrías crear un entorno completamente nuevo en una región diferente, o al menos esa debería ser la mentalidad.

Herramientas estándar para Kubernetes IaC

Ahora que ya tenemos los conceptos básicos, exploremos algunas herramientas que podemos utilizar para crear la infraestructura de nuestra aplicación web. Nos centraremos en tres principales: archivos YAML de Kubernetes, Helm y Terraform.

1. Archivos YAML de Kubernetes

Los archivos YAML son como los planos de tus creaciones en Kubernetes. Le dicen a Kubernetes exactamente lo que quieres construir y cómo debe verse. Veamos cómo podemos usarlos para configurar nuestra aplicación web en un clúster de Kubernetes.

Configuración de un clúster de Kubernetes con IaC

Primero, debemos preparar nuestro espacio de trabajo. Asegúrate de tener instalada y configurada la CLI kubectl. A continuación, escribiremos nuestros manifiestos YAML de Kubernetes. Aquí hay un ejemplo sencillo:

_{apiVersion: apps/v1}

_{kind: Deployment}

_metadata:

_{nombre: aplicación web}

_{especificación:}

_{réplicas: 3}

_selector:

_matchLabels:

_{app: web}

_template:

_metadata:

_etiquetas:

_{aplicación: web}

_{especificaciones:}

_{contenedores:}

_{- nombre: contenedor web}

_{imagen: tu-aplicación-web:última}

_puertos:

_{- containerPort: 80}

Este archivo YAML le dice a Kubernetes: «Quiero una aplicación web con tres instancias idénticas, cada una ejecutándose en un contenedor que escuche en el puerto 80».

Para hacer realidad nuestros planes, utilizamos el comando kubectl apply:

_{kubectl apply -f web-app.yaml}

Y así, sin más, hemos utilizado IaC para crear nuestra aplicación web en nuestro clúster de Kubernetes.

2. Helm: gestión de paquetes de Kubernetes

Ahora, imagina que tuvieras planos prefabricados para estructuras comunes en tu aplicación web, como bases de datos o capas de almacenamiento en caché. Eso es lo que hace Helm para Kubernetes. Nos ayuda a empaquetar, compartir y gestionar aplicaciones de Kubernetes. Veamos cómo podemos utilizar Helm en nuestra aventura con aplicaciones web.

Creación de un gráfico Helm

Piensa en un gráfico Helm como una receta para una aplicación Kubernetes. Para crear uno para nuestra aplicación web, comenzamos ejecutando:

_{helm create web-app-chart}

Esto crea un nuevo directorio con algunos archivos de plantilla, como un nuevo libro de recetas con algunas recetas básicas. A continuación, podemos personalizar estos archivos para adaptarlos a las necesidades de nuestra aplicación web.

Por ejemplo, podríamos modificar el archivo values.yaml para establecer el número de réplicas de nuestra aplicación:

_{replicaCount: 3}

_image:

_{repositorio: tu-aplicación-web}

_{etiqueta: «última»}

Implementación de aplicaciones con Helm

Para implementar nuestra aplicación web con Helm, utilizamos el comando Helm install:

_{helm install web-app ./web-app-chart}

Este comando le indica a Helm que instale nuestro gráfico y nombre la versión «web-app».

3. Terraform para Kubernetes IaC

Si los archivos YAML de Kubernetes y los gráficos Helm son como planos arquitectónicos, entonces Terraform es como una máquina de construcción universal que puede construir casi cualquier cosa, ¡incluido el terreno sobre el que se construye! Veamos cómo podemos utilizar Terraform para configurar nuestro clúster AWS EKS para nuestra aplicación web.

Configuración de un clúster AWS EKS con Terraform

A continuación se muestra un ejemplo sencillo de cómo podríamos utilizar Terraform para crear un clúster EKS:

_{proveedor «aws» {}

_{region = "us-west-2"}

_}

_{módulo «eks» {}

_{fuente = «terraform-aws-modules/eks/aws»}

_{cluster_name = "web-app-cluster"}

_{cluster_version = "1.30"}

_{subnets = ["subnet-abcde012", "subnet-bcde012a"]}

_{vpc_id = "vpc-1234556abcdef"}

_{node_groups = {}

_{web_app_nodes = {}

_{desired_capacity = 3}

_{capacidad_máxima = 5}

_{min_capacity = 1}

_{instance_type = "t3.medium"}

_}

_}

_}

Este código Terraform es como dar instrucciones a un maestro constructor. Dice: «Crea un clúster EKS llamado «web-app-cluster» en estas áreas específicas de AWS y configura un grupo de nodos de trabajo para ejecutar nuestra aplicación web».

Para aplicar esta configuración, ejecutamos:

_{terraform apply}

¡Y listo! Terraform creará nuestro clúster EKS, con redes, grupos de seguridad y nodos de trabajo.

Prácticas recomendadas para Kubernetes IaC

Ahora que ya conocemos algunas herramientas, hablemos de cómo utilizarlas y sacarles partido. Estas prácticas recomendadas son como las técnicas secretas que utilizan los maestros constructores para crear estructuras increíbles. Podría pasarme todo el día hablando de ellas en detalle, pero voy a resumir las más importantes:

1. Modularice sus configuraciones: En lugar de crear una estructura enorme y compleja, divida las configuraciones de su aplicación web en partes más pequeñas y reutilizables. Por ejemplo, cree un paquete Helm para segregar responsabilidades. Esto hace que sean más fáciles de gestionar y actualizar. El módulo EKS que utilizó en Terraform para crear el clúster es un buen ejemplo de esta práctica.
2. Utilice configuraciones específicas para cada entorno: Cree diferentes configuraciones para su entorno de desarrollo, su área de pruebas y su entorno de producción en vivo. Esto ayuda a evitar errores y mantiene las cosas organizadas, utilizando el mismo IaC. Mantener la coherencia entre los diferentes entornos es clave para la repetibilidad y le ayuda a reducir los errores.
3. Mejores prácticas de control de versiones: Utilice siempre el control de versiones para sus archivos IaC, ¡siempre! Esto le permite realizar un seguimiento de los cambios y colaborar con su equipo.
4. Estrategias de integración de CI/CD: Integre su IaC en su canalización de CI/CD. Esto automatiza el proceso de aplicación de los cambios en la infraestructura.
5. Consideraciones de seguridad: Siga siempre las mejores prácticas de seguridad. Esto incluye utilizar los principios de privilegios mínimos y actualizar regularmente sus configuraciones.

Ejemplos y casos de uso del mundo real

Veamosexploremos algunos escenarios del mundo real en los que destaca Kubernetes IaC. Imaginemos que nuestra aplicación web está creciendo rápidamente y necesitamos escalarla y gestionarla de manera eficiente. A continuación, explicamos cómo podríamos utilizar IaC a lo largo de este proceso. Una vez más, podría escribir un libro sobre ello, pero permítanme darles algunas ideas y ejemplos de cómo podrían hacerlo con IaC.

1. Implementación de aplicaciones de varios niveles

Nuestra aplicación web se ha convertido en una bestia compleja con un front-end, un servidor API y una base de datos. Con IaC, podemos definir cada componente en archivos separados:

_{# frontend.yaml}

_{apiVersion: apps/v1}

_{kind: Deployment}

_metadata:

_{nombre: frontend}

_{especificación:}

_{réplicas: 3}

_{# ... otras especificaciones}

_---

_{# api-server.yaml}

_{apiVersion: apps/v1}

_{kind: Deployment}

_metadata:

_{name: api-server}

_{especificación:}

_{réplicas: 2}

_{# ... otras especificaciones}

_---

_{# database.yaml}

_{apiVersion: apps/v1}

_{kind: StatefulSet}

_metadata:

_{name: database}

_{especificación:}

_{serviceName: "database"}

_{replicas: 1}

_{# ... otras especificaciones}

Al separar estos componentes, puede gestionar y escalar cada parte de nuestra aplicación web de forma independiente.

2. Gestión de clústeres de Kubernetes a escala

A continuación, imagine que nuestra aplicación web se globaliza. Necesitamos gestionar varios clústeres en diferentes regiones. Aquí es donde Terraform nos echa una mano:

_{module "eks_us_west" {}

_{source = "./modules/eks-cluster"}

_{region = "us-west-2"}

_{cluster_name = "web-app-us-west"}

_}

_{module "eks_eu_central" {}

_{source = "./modules/eks-cluster"}

_{region = "eu-central-1"}

_{cluster_name = "web-app-eu-central"}

_}

Esta configuración de Terraform le permite crear y gestionar varios clústeres EKS utilizando el mismo módulo.

3. Estrategias de recuperación ante desastres y copias de seguridad

Puede implementar un plan de recuperación ante desastres utilizando IaC. Por ejemplo, puede crear un módulo Terraform que configure un clúster EKS de respaldo en una región diferente:

_{module "backup_cluster" {}

_{source = "./modules/eks-cluster"}

_{region = "us-east-1"}

_{cluster_name = "web-app-backup"}

_}

_{recurso "aws_db_instance" "backup_db" {}

_{motor = "postgres"}

_{instance_class = "db.t3.micro"}

_{# ... otras especificaciones}

_}

Esta configuración garantiza que se pueda crear rápidamente un entorno de respaldo si falla nuestro clúster principal. Es como tener una réplica completa de la infraestructura de nuestra aplicación web almacenada de forma segura en otra ubicación, lista para funcionar en cualquier momento.

Retos y soluciones en Kubernetes IaC

A medida que las organizaciones adoptan Kubernetes para la orquestación de contenedores, IaC sigue siendo imprescindible para su gestión eficaz. Sin embargo, existen bastantes obstáculos a la hora de implementar IaC en Kubernetes. En primer lugar, manejar configuraciones complicadas resulta ser el obstáculo más difícil. Aunque su enfoque declarativo es bastante beneficioso, a veces puede dar lugar a manifiestos YAML muy intrincados, lo que dificulta enormemente la gestión y el control de versiones de configuraciones complicadas. Para solucionar esto, las organizaciones pueden utilizar herramientas como Helm para crear plantillas y Terraform para crear aprovisionamiento de infraestructura, lo que facilita la gestión de configuraciones complejas.

Otro reto importante es la seguridad y el cumplimiento normativo. Hay muchas formas de proteger el acceso a la API de Kubernetes, aplicar políticas de red e implementar RBAC. Sin embargo, se requiere una supervisión constante y prolongada frente a otras vulnerabilidades, ya que siempre hay una actualización a la vuelta de la esquina. Es imprescindible realizar análisis periódicos de los contenedores y aplicar parches de seguridad con frecuencia. Debe integrar las mejores prácticas de seguridad de IaC para automatizar las comprobaciones de cumplimiento, que de otro modo podrían ser propensas a errores humanos.

La gestión de datos secretos y de configuración es importante. Las organizaciones deben asegurarse de que la información confidencial no esté codificada en las configuraciones de IaC. Integre herramientas de gestión de secretos con Kubernetes para almacenar y gestionar sus datos confidenciales; proteja el acceso a ellos y limítelo solo a los servicios autorizados.

Por último, supervise y audite los cambios en sus configuraciones de IaC para garantizar la integridad y la trazabilidad de dichos cambios. El uso del control de versiones en los archivos de IaC y las herramientas de auditoría permitirá una visibilidad clara de todos los cambios, agilizará la resolución de problemas y optimizará los informes de cumplimiento. De esta manera, con las herramientas y prácticas adecuadas para abordar estos retos, las organizaciones pueden aprovechar al máximo el potencial de Kubernetes IaC.

Próximos pasos en su viaje con Kubernetes IaC

Al concluir nuestra (muy) breve exploración de Kubernetes y la infraestructura como código, es hora de considerar los próximos pasos. Comience por aplicar estos conceptos a un pequeño componente de su aplicación web. Empiece con algo sencillo, como codificar la infraestructura de su interfaz de usuario. A medida que vea cómo su configuración cobra vida, ganará experiencia práctica y confianza.

Cada una de las herramientas que hemos comentado (YAML de Kubernetes, paquetes Helm y módulos Terraform) ofrece ventajas únicas. Pruébalas para comprender sus puntos fuertes y determinar cuál se adapta mejor a tus necesidades y flujo de trabajo. De hecho, incluso podrías utilizarlas todas a la vez.

Recuerde que adoptar IaC consiste tanto en cambiar su enfoque como en utilizar nuevas herramientas. Empiece a pensar en su infraestructura de la misma manera que piensa en el código de su aplicación. Versiónelo, revíselo y busque formas de mejorarlo continuamente. A medida que avance, no descuide la seguridad y la recuperación ante desastres. Estos aspectos cobran cada vez más importancia a medida que su infraestructura se vuelve más compleja.

Aquí tiene una sugerencia para empezar: esta semana, identifique un aspecto de su proyecto actual que no utilice IaC. Dedique algo de tiempo a traducirlo a un formato IaC utilizando una de las herramientas que hemos comentado. Impleméntelo, pruébelo y repítalo. Documente lo que aprenda en el proceso.

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FAQs

¿Qué es Kubernetes IaC?

La infraestructura como código (IaC) de Kubernetes es un enfoque para gestionar y aprovisionar clústeres y recursos de Kubernetes utilizando código en lugar de procesos manuales. Permite definir la infraestructura en archivos de texto, que pueden controlarse por versiones en Git, compartirse e implementarse automáticamente con unos pocos comandos. Este método aplica las prácticas de desarrollo de software a la gestión de la infraestructura, lo que la hace más coherente, repetible y fácil de mantener a largo plazo.

¿Por qué Kubernetes necesita infraestructura como código?

Los entornos de Kubernetes pueden volverse rápidamente complejos y difíciles de gestionar manualmente. La infraestructura como código soluciona este problema al proporcionar una forma de automatizar y estandarizar la creación y gestión de clústeres. Permite implementar y escalar aplicaciones rápidamente, mantener la coherencia entre diferentes entornos y recuperarse fácilmente de los fallos.

Además, IaC facilita la colaboración, ya que las configuraciones de infraestructura se pueden compartir, revisar y mejorar como cualquier otro código.

¿Se considera Kubernetes infraestructura como código?

Aunque Kubernetes en sí mismo no es estrictamente infraestructura como código, apoya y complementa en gran medida las prácticas de IaC. Kubernetes utiliza configuraciones declarativas para definir los estados deseados, lo que se ajusta a los principios de IaC.

Sin embargo, Kubernetes por sí solo no proporciona todas las características de una solución IaC completa. Es más preciso decir que Kubernetes funciona bien con las herramientas de IaC, lo que le permite gestionar tanto la capa de orquestación de contenedores como la definición de la aplicación mediante código.

¿Cuáles son las herramientas para la infraestructura como código en Kubernetes?

Existen varias herramientas que admiten la infraestructura como código en entornos Kubernetes. Terraform es muy popular para aprovisionar y gestionar clústeres de Kubernetes en distintos proveedores de nube. Helm ayuda a empaquetar e implementar aplicaciones de Kubernetes, actuando como gestor de paquetes.

Para aquellos que prefieren un enfoque nativo de Kubernetes, los recursos y operadores personalizados permiten ampliar la API de Kubernetes para fines de IaC. Cada herramienta tiene sus puntos fuertes, y muchos equipos utilizan una combinación de ellas para cubrir diferentes aspectos de sus necesidades de gestión de infraestructura.