Docker et l'orchestration sur un serveur dédié : utiliser Kubernetes, Swarm ou Mesos

Introduction

Dans le paysage en constante évolution de la conteneurisation, Docker est apparu comme un changement de jeu pour le déploiement et la gestion des applications. Cependant, à mesure que les applications conteneurisées gagnent en complexité et en échelle, le besoin d'une orchestration robuste devient primordial. C'est là qu'interviennent les outils d'orchestration de conteneurs comme Kubernetes, Docker Swarm et Apache Mesos, offrant des solutions puissantes pour gérer les charges de travail conteneurisées sur des serveurs dédiés.

Chez TildaVPS, nous comprenons le rôle crucial que joue l'orchestration des conteneurs dans la gestion moderne des infrastructures. Ce guide complet explorera les trois principales plateformes d'orchestration - Kubernetes, Docker Swarm et Apache Mesos - et comment elles peuvent être exploitées sur des serveurs dédiés pour rationaliser vos applications conteneurisées.

Que vous soyez un ingénieur DevOps chevronné ou que vous débutiez votre voyage avec les conteneurs, cet article fournira des informations précieuses sur le choix et la mise en œuvre de la solution d'orchestration adaptée à vos besoins. Plongeons et débloquons tout le potentiel de votre infrastructure conteneurisée !

Comprendre l'orchestration des conteneurs

Avant de plonger dans des plateformes d'orchestration spécifiques, il est crucial de comprendre ce qu'est l'orchestration des conteneurs et pourquoi elle est essentielle dans un environnement Docker.

Qu'est-ce que l'orchestration des conteneurs ?

L'orchestration des conteneurs est le processus automatisé de gestion, de mise à l'échelle et de maintenance des applications conteneurisées. Elle implique :

1. Le déploiement des conteneurs
2. La mise à l'échelle des conteneurs en fonction de la demande
3. L'équilibrage de charge entre les conteneurs
4. La gestion du réseau des conteneurs
5. La gestion des défaillances et des remplacements de conteneurs
6. Les mises à jour progressives et les retours en arrière

Pourquoi l'orchestration est-elle nécessaire ?

À mesure que les applications conteneurisées gagnent en complexité, la gestion manuelle devient impraticable. L'orchestration résout plusieurs défis clés :

• Évolutivité : Mise à l'échelle automatique des applications en fonction de la demande.
• Haute disponibilité : Assure que les applications restent disponibles même si des conteneurs individuels échouent.
• Efficacité des ressources : Optimise l'utilisation des ressources dans toute votre infrastructure.
• Gestion simplifiée : Automatise les tâches complexes de déploiement et de gestion.

Composants clés des plateformes d'orchestration

Bien que chaque outil d'orchestration ait ses propres caractéristiques uniques, ils partagent généralement des composants communs :

1. Gestion de cluster : Gère un groupe de serveurs comme une seule entité.
2. Planification : Décide où placer les conteneurs en fonction de la disponibilité des ressources.
3. Découverte de services : Permet aux conteneurs de se trouver et de communiquer entre eux.
4. Équilibrage de charge : Distribue le trafic entre plusieurs instances de conteneurs.
5. Surveillance de la santé : Vérifie la santé des conteneurs et remplace les instances défaillantes.

Figure 1 : Vue d'ensemble des composants de l'orchestration des conteneurs

Point clé : L'orchestration des conteneurs est essentielle pour gérer des applications conteneurisées complexes et évolutives, fournissant des capacités automatisées de déploiement, de mise à l'échelle et de gestion.

Chez TildaVPS, nous avons vu de première main comment une orchestration appropriée peut améliorer considérablement l'efficacité et la fiabilité des applications conteneurisées de nos clients. Dans les sections suivantes, nous explorerons les trois principales plateformes d'orchestration et comment elles peuvent être mises en œuvre sur des serveurs dédiés.

Kubernetes : La norme de l'industrie

Kubernetes, souvent abrégé en K8s, est devenu la norme de facto pour l'orchestration des conteneurs. Développé par Google et maintenant maintenu par la Cloud Native Computing Foundation (CNCF), Kubernetes offre une plateforme robuste et hautement évolutive pour gérer les charges de travail conteneurisées.

Caractéristiques clés de Kubernetes

1. Déploiements et retours en arrière automatisés : Kubernetes déploie progressivement les changements dans votre application ou sa configuration, tout en surveillant la santé de l'application pour s'assurer qu'elle ne tue pas toutes vos instances en même temps.

2. Auto-réparation : Redémarre les conteneurs qui échouent, remplace et replanifie les conteneurs lorsque les nœuds meurent, tue les conteneurs qui ne répondent pas à votre vérification de santé définie par l'utilisateur, et ne les annonce pas aux clients jusqu'à ce qu'ils soient prêts à servir.

3. Mise à l'échelle horizontale : Mettez à l'échelle votre application vers le haut et vers le bas avec une simple commande, avec une interface utilisateur, ou automatiquement en fonction de l'utilisation du CPU.

4. Découverte de services et équilibrage de charge : Kubernetes donne aux conteneurs leurs propres adresses IP et un seul nom DNS pour un ensemble de conteneurs, et peut équilibrer la charge entre eux.

5. Gestion des secrets et de la configuration : Déployez et mettez à jour les secrets et la configuration de l'application sans reconstruire votre image et sans exposer les secrets dans la configuration de votre pile.

Architecture de Kubernetes

Kubernetes suit une architecture maître-nœud :

• Nœud maître : Contrôle le cluster et prend des décisions globales.

  • Serveur API
  • Planificateur
  • Gestionnaire de contrôleur
  • etcd (stockage de clés-valeurs distribué)

• Nœuds de travail : Exécutent les applications en tant que conteneurs.

  • Kubelet
  • Runtime de conteneur (par exemple, Docker)
  • Kube-proxy

Figure 2 : Vue d'ensemble de l'architecture de Kubernetes

Mise en œuvre de Kubernetes sur un serveur dédié

Pour configurer Kubernetes sur votre serveur dédié TildaVPS :

1. Installez un runtime de conteneur (par exemple, Docker)
2. Installez kubeadm, kubelet et kubectl
3. Initialisez le nœud maître Kubernetes
4. Configurez l'interface réseau de conteneur (CNI)
5. Joignez les nœuds de travail au cluster

# Installer Docker
sudo apt-get update
sudo apt-get install docker-ce

# Installer les composants Kubernetes
sudo apt-get update && sudo apt-get install -y apt-transport-https curl
curl -s https://packages.cloud.google.com/apt/doc/apt-key.gpg | sudo apt-key add -
echo "deb https://apt.kubernetes.io/ kubernetes-xenial main" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/kubernetes.list
sudo apt-get update
sudo apt-get install -y kubelet kubeadm kubectl

# Initialiser le nœud maître
sudo kubeadm init --pod-network-cidr=10.244.0.0/16

# Configurer kubectl pour l'utilisateur actuel
mkdir -p $HOME/.kube
sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config

# Installer un plugin CNI (par exemple, Flannel)
kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml

Astuce rapide : TildaVPS propose des clusters Kubernetes préconfigurés sur des serveurs dédiés, vous faisant gagner du temps et assurant un environnement prêt pour la production dès le départ.

Kubernetes excelle dans les environnements complexes et à grande échelle et offre une flexibilité et une évolutivité inégalées. Cependant, sa complexité peut être écrasante pour les déploiements plus petits ou les équipes nouvelles dans l'orchestration des conteneurs.

Docker Swarm : Simplicité et intégration

Docker Swarm est la solution native de clustering et d'orchestration de Docker. Elle est conçue pour être simple à utiliser et étroitement intégrée à l'écosystème Docker, ce qui en fait une option attrayante pour les équipes déjà familiarisées avec Docker.

Caractéristiques clés de Docker Swarm

1. Configuration facile : Le mode Swarm est intégré au Docker Engine, nécessitant une configuration supplémentaire minimale.

2. Modèle de service déclaratif : Définissez votre pile d'application dans un fichier Compose et déployez-la avec une seule commande.

3. Mise à l'échelle : Mettez facilement à l'échelle les services vers le haut ou vers le bas avec des commandes simples.

4. Équilibrage de charge : L'équilibrage de charge intégré distribue les requêtes entre les répliques de service.

5. Mises à jour progressives : Effectuez des mises à jour progressives des services sans temps d'arrêt.

6. Sécurité : Swarm utilise TLS pour l'authentification des nœuds, l'autorisation et le chiffrement de bout en bout.

Architecture de Docker Swarm

Swarm suit une architecture plus simple par rapport à Kubernetes :

• Nœuds managers : Contrôlent le swarm et orchestrent les conteneurs.
• Nœuds workers : Exécutent les conteneurs d'application.

Figure 3 : Vue d'ensemble de l'architecture de Docker Swarm

Mise en œuvre de Docker Swarm sur un serveur dédié

La configuration de Docker Swarm est simple :

1. Installez Docker sur tous les nœuds
2. Initialisez le Swarm sur le nœud manager
3. Joignez les nœuds workers au Swarm

# Sur le nœud manager
docker swarm init --advertise-addr <IP-MANAGER>

# Sur les nœuds workers (en utilisant le jeton fourni par le manager)
docker swarm join --token <TOKEN> <IP-MANAGER>:2377

# Déployer une pile en utilisant un fichier Compose
docker stack deploy -c docker-compose.yml mon_app

Docker Swarm est un excellent choix pour les déploiements plus petits ou les équipes à la recherche d'une solution d'orchestration simple et native de Docker. Sa facilité d'utilisation et son intégration étroite avec Docker en font un choix populaire parmi les clients de TildaVPS qui débutent avec l'orchestration des conteneurs.

Apache Mesos : Flexibilité et évolutivité

Apache Mesos est un noyau de systèmes distribués qui abstrait le CPU, la mémoire, le stockage et d'autres ressources de calcul des machines, permettant de construire et d'exécuter efficacement des systèmes distribués tolérants aux pannes et élastiques. Lorsqu'il est combiné avec Marathon, une plateforme d'orchestration de conteneurs pour Mesos, il devient une solution puissante pour exécuter des charges de travail conteneurisées.

Caractéristiques clés de Mesos avec Marathon

1. Abstraction des ressources : Mesos abstrait les ressources dans tout votre centre de données, permettant une utilisation efficace des ressources.

2. Évolutivité : Mesos peut évoluer jusqu'à des dizaines de milliers de nœuds.

3. Tolérance aux pannes : Tolérance aux pannes intégrée pour les nœuds maîtres et les tâches.

4. Multi-locataire : Exécutez plusieurs frameworks (par exemple, Marathon, Chronos) sur le même cluster.

5. Flexibilité : Support pour les conteneurs Docker ainsi que pour les exécuteurs personnalisés.

Architecture de Mesos

Mesos suit une architecture maître-esclave :

• Nœud maître : Gère les nœuds esclaves et les frameworks.
• Nœuds esclaves : Offrent des ressources au maître.
• Frameworks : Planificateurs (par exemple, Marathon) qui s'exécutent sur Mesos.

Mise en œuvre de Mesos avec Marathon sur un serveur dédié

La configuration de Mesos avec Marathon implique plusieurs étapes :

1. Installez Mesos sur tous les nœuds
2. Configurez Zookeeper pour l'élection du leader
3. Démarrez les processus maître et esclave de Mesos
4. Installez et configurez Marathon

# Installer Mesos (exemple Ubuntu)
sudo apt-get update
sudo apt-get install -y mesos marathon

# Configurer Zookeeper
echo "zk://localhost:2181/mesos" | sudo tee /etc/mesos/zk

# Démarrer le maître Mesos
sudo systemctl start mesos-master

# Démarrer l'esclave Mesos
sudo systemctl start mesos-slave

# Démarrer Marathon
sudo systemctl start marathon

Mesos avec Marathon est idéal pour les environnements hétérogènes à grande échelle qui nécessitent une flexibilité dans la gestion des ressources. Il est particulièrement bien adapté aux organisations qui exécutent des charges de travail diverses au-delà des seuls conteneurs.

Choisir le bon outil d'orchestration

La sélection de l'outil d'orchestration approprié dépend de divers facteurs spécifiques aux besoins et à l'infrastructure de votre organisation. Voici une comparaison pour vous aider à prendre une décision éclairée :

Fonctionnalité	Kubernetes	Docker Swarm	Mesos + Marathon
Évolutivité	Excellente	Bonne	Excellente
Facilité d'utilisation	Complexe	Simple	Modérée
Support communautaire	Très fort	Fort	Modéré
Support des fournisseurs cloud	Extensif	Limité	Limité
Gestion des ressources	Avancée	Basique	Avancée
Courbe d'apprentissage	Raide	Douce	Modérée

Facteurs à considérer

1. Échelle des opérations : Pour les déploiements importants et complexes, Kubernetes ou Mesos pourraient être plus appropriés. Pour les configurations plus petites, Docker Swarm pourrait suffire.

2. Infrastructure existante : Si vous êtes déjà fortement investi dans l'écosystème Docker, Swarm pourrait être un choix naturel.

3. Expertise de l'équipe : Considérez les compétences actuelles de votre équipe et la courbe d'apprentissage associée à chaque plateforme.

4. Croissance future : Pensez à vos besoins futurs de mise à l'échelle et choisissez une plateforme qui peut évoluer avec vous.

5. Diversité des ressources : Si vous devez gérer des ressources diverses au-delà des seuls conteneurs, Mesos pourrait être le meilleur choix.

Point clé : Il n'y a pas de solution unique. Le meilleur outil d'orchestration dépend de vos besoins spécifiques, de votre échelle et de vos plans futurs.

Chez TildaVPS, nous offrons un support pour les trois plateformes d'orchestration sur nos serveurs dédiés, vous permettant de choisir la solution qui convient le mieux à vos besoins. Nos experts peuvent vous aider à évaluer vos exigences et à mettre en œuvre la solution d'orchestration la plus adaptée à vos applications conteneurisées.

Mise en œuvre de l'orchestration sur un serveur dédié

Quelle que soit la plateforme d'orchestration que vous choisissez, sa mise en œuvre sur un serveur dédié nécessite une planification et une exécution soigneuses. Voici quelques meilleures pratiques pour assurer un déploiement en douceur :

1. Préparez votre serveur dédié

• Assurez-vous que votre serveur répond aux exigences matérielles minimales pour la plateforme d'orchestration choisie.
• Mettez à jour le système d'exploitation et installez les dépendances nécessaires.
• Configurez les paramètres réseau pour permettre la communication entre les nœuds (si vous utilisez une configuration multi-nœuds).

2. Sécurisez votre environnement

• Mettez en place des mécanismes d'authentification forts.
• Utilisez des pare-feu pour restreindre l'accès aux ports de gestion.
• Activez le chiffrement pour la communication inter-nœuds.
• Mettez régulièrement à jour et corrigez votre plateforme d'orchestration et le système d'exploitation sous-jacent.

3. Planifiez votre architecture de cluster

• Décidez du nombre de nœuds managers/maîtres et workers.
• Envisagez des configurations à haute disponibilité pour les environnements de production.
• Planifiez votre topologie réseau, y compris les réseaux overlay pour la communication entre conteneurs.

4. Mettez en place la surveillance et la journalisation

• Mettez en place une surveillance complète à la fois pour la plateforme d'orchestration et vos conteneurs.
• Implémentez une journalisation centralisée pour facilement suivre et déboguer les problèmes.
• Envisagez d'utiliser des outils comme Prometheus et Grafana pour la surveillance, et la pile ELK pour la journalisation.

5. Commencez petit et évoluez

• Commencez par un déploiement d'application simple pour vous familiariser avec la plateforme.
• Migrez progressivement des applications plus complexes, en testant minutieusement à chaque étape.
• Mettez à l'échelle votre cluster selon les besoins, en ajoutant des nœuds pour gérer l'augmentation de la charge.

6. Automatisez le déploiement et la gestion

• Utilisez des outils d'Infrastructure as Code (IaC) comme Terraform ou Ansible pour automatiser l'approvisionnement du cluster.
• Mettez en place des pipelines CI/CD pour le déploiement automatisé des applications.
• Utilisez les pratiques GitOps pour la gestion déclarative de la configuration.

7. Optimisez l'utilisation des ressources

• Mettez en place des quotas et des limites de ressources pour prévenir les conflits de ressources.
• Utilisez les fonctionnalités d'auto-scaling pour s'adapter dynamiquement aux charges de travail changeantes.
• Examinez et optimisez régulièrement votre allocation de ressources.

Astuce rapide : TildaVPS propose des services d'orchestration gérés, où nos experts gèrent la configuration, la mise en place et la gestion continue de votre plateforme d'orchestration choisie, vous permettant de vous concentrer sur vos applications.

En suivant ces meilleures pratiques, vous pouvez assurer une configuration d'orchestration robuste et efficace sur votre serveur dédié. N'oubliez pas que l'orchestration est un processus continu - une surveillance, une optimisation et des mises à jour continues sont essentielles pour maintenir un environnement conteneurisé sain.