Das Deployment von Applikationen ist einer der wichtigsten Schritte in der Softwareentwicklung, denn der Erfolg einer Anwendung hängt oft davon ab, wie effektiv sie bereitgestellt werden kann. Eine Bereitstellung, auch Deployment genannt, kann jedoch eine schwierige und komplexe Aufgabe sein, insbesondere wenn es darum geht, eine Anwendung auf eine Produktionsumgebung zu bringen.
Wir werden uns mit den Schritten beschäftigen, die erforderlich sind, um eine produktionsreife Bereitstellung (im Folgenden: Production Grade Deployment) durchzuführen und gehen dabei auf zentrale Bestandteile für die Bereitstellung von Kubernetes-Applikationen ein.
Production Grade Deployments: Das ist zu beachten
- Deployment-Strategie: Eine ausgefeilte Deployment Strategie ist das Fundament für die Durchführung eines Production Grade Deployments. Hierbei sollten verschiedene Aspekte wie Ausfallsicherheit, Skalierbarkeit und die Auswirkungen auf die User berücksichtigt werden.
- Testing: Einem Production Grade Deployment gehen umfassende Tests voraus. Dabei muss sichergestellt werden, dass die Anwendung in allen Szenarien fehlerfrei funktioniert. Hierzu sollten nicht nur Unittests, sondern auch Integrations- und End-to-End-Tests durchgeführt werden.
- Automatisierung: Ein Deployment kann kompliziert und zeitaufwändig sein, wenn es manuell durchgeführt wird. Durch Automatisierung können Prozesse vereinfacht und beschleunigt werden. Ein automatisiertes Deployment gewährleistet auch, dass alle Schritte standardisiert und wiederholbar sind.
- Infrastruktur: Eine zuverlässige und skalierbare Infrastruktur ist ein entscheidender Faktor beim Deployment von Anwendungen. Das Sicherstellen von Verfügbarkeit, Skalierbarkeit, Sicherheit und Überwachung der Infrastruktur ist maßgeblich.
- Security: Security ist ein bedeutender Aspekt jedes Production Grade Deployments. Die Anwendung sollte gegen Bedrohungen, wie z. B. DDoS-Angriffe, Schwachstellen sowie vor Datenverlust geschützt sein. Hierbei sollten auch die Datenschutzbestimmungen eingehalten werden.
- Monitoring: Um Probleme frühzeitig zu erkennen und schnell darauf reagieren zu können, ist es wichtig, die Leistung, Verfügbarkeit und Funktionsfähigkeit der Anwendung und der Infrastruktur zu überwachen und entsprechende Alarme zu konfigurieren.
- Skalierung: Bei der Skalierung der Infrastruktur muss sichergestellt werden, dass die Infrastruktur auf eine erhöhte Nachfrage reagieren kann und dass die Anwendung auch bei steigender Last stabil und zuverlässig bleibt.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass ein Production Grade Deployment eine umfassende Planung und Vorbereitung erfordert. Es ist wichtig, Testing, Automatisierung, Infrastruktur, Security, Monitoring, Deployment-Strategie und Skalierung zu berücksichtigen, um ein erfolgreiches Deployment zu erreichen.
Deployment von Kubernetes-Anwendungen: Best Practices
Beim Deployment von Kubernetes-Applikationen gibt es noch weitere Punkte, die berücksichtigt werden sollten. Hier kommen unsere Best Practices:
- Container-Images: Die Container-Images sollten eine effiziente Größe haben, aus vertrauenswürdigen Quellen stammen und gegen bekannte Sicherheitslücken geprüft sein. Zudem sollten Images so erstellt werden, dass sie schnell und einfach ausgerollt werden können.
- Kubernetes-Objekte: Kubernetes-Objekte wie Pods und Services müssen korrekt konfiguriert und überwacht werden, produktionskritische Applikationsteile sind redundant einzurichten und bereitzustellen. Die Konfiguration sollte dabei den Anforderungen der Anwendung entsprechen.
- Konfigurationsmanagement: Das Konfigurationsmanagement ist ein wesentlicher Aspekt bei der Bereitstellung von Kubernetes-Anwendungen. Generell bietet ein Infrastructure-as-Code-Ansatz hier Vorteile. Dabei sollten jedoch die Konfigurationsdateien deklarativ umgesetzt und Umgebungsvariablen und Passwörter sicher verwaltet werden.
- Monitoring & Logging: Alle Komponenten der Applikation sollten stets überwacht werden. Dashboards helfen dabei, den Zustand schnell zu erkennen. Der Prometheus-Operator funktioniert sehr gut mit Kubernetes und das kube-prometheus-Projekt hilft beim Deployment eines Prometheus-Setups, das bereits grundlegende Informationen über den Zustand von Pods und Nodes innerhalb von Kubernetes abfragt. Externe Prüfungen stellen sicher, dass die Applikation läuft und warnen, wenn dies nicht der Fall ist. Hierbei sollten Metriken und Protokolle erfasst und analysiert werden, um Probleme frühzeitig zu erkennen und zu beheben.
- Umgang mit verschiedenen Umgebungen: Mit Hilfe von Helm können Applikationen auf unterschiedlichen Umgebungen deployed werden. Das Tool vermeidet, dass Kubernetes Resource Files einfach nur dupliziert werden und ermöglicht ein komplettes Rollout in Form eines Software-Pakets.
- Anzahl der Replicas: Um eine hochverfügbare Applikation ohne Ausfallzeiten zu gewährleisten, sollten mindestens 2 Replicas pro Komponente im Cluster vorhanden sein. Das gilt sowohl für stateless Applikationen, als auch für Datenbanken, Proxies und Caching Systeme. Kommt es bei nur einer vorhandenen Replica zu einem Ausfall, muss dies von der Applikation ausgeglichen werden.
- Trennung von Workloads: Die Ausführung von Containern auf VMs innerhalb eines Kubernetes-Clusters bedeutet nicht, dass es endlos viele Ressourcen gibt. Die Menge an CPU-, Speicher-, IO- und Netzwerkressourcen ist für jede VM begrenzt. Es wird daher empfohlen, produktionskritische Systeme auf einer anderen Gruppe von Nodes bereitzustellen. Das kann mit nodeSelectors, nodeAffinities, taints und tolerations erreicht werden.
- Pod-Affinitäten & Disruption Policies: Um die Verfügbarkeit einer Anwendung zu erhöhen, kann es sinnvoll sein, Inter-Pod-Affinitäten und Anti-Affinitäten zu konfigurieren. So kann Kubernetes sicherstellen, dass die Pods gleichmäßig über den Cluster verteilt sind. Kubernetes sollte immer versuchen, genügend Replicas einer Applikation bereitzuhalten, um die Produktionsauslastung zu bewältigen. Hierfür sollte ein sinnvolles Budget für Pod-Unterbrechungen festgelegt werden.
- CI/CD: Deployments sollten durch eine CI/CD-Pipeline ausgelöst werden. Diese umfasst die Durchführung von Unit- und Integrationstests vor, sowie Smoke-Tests nach einem Deployment. Dabei sollten Deployment-Strategien konfiguriert und eventuell Canary- oder Blue/Green-Bereitstellungen in Betracht gezogen werden.
Es wird deutlich, dass das Deployment von Kubernetes-Applikationen planungsintensiv ist und eine umfassende Vorbereitung erfordert. Um ein erfolgreiches Deployment durchzuführen, sind viele Schritte erforderlich. Hinzu kommt die Komplexität, die Kubernetes als Container-Orchestrierungs-Tool ohnehin mit sich bringt.
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