Kubernetes es una plataforma de orquestación de contenedores que automatiza el despliegue, la gestión y la escalabilidad de aplicaciones en contenedores. Para entender cómo funciona Kubernetes, es crucial conocer su arquitectura y los componentes que la conforman.

La arquitectura de Kubernetes se compone de varios componentes clave que se dividen en dos categorías principales: el plano de control (control plane) y los nodos de trabajo (worker nodes).

El plano de control es responsable de gestionar el estado del clúster. Incluye los siguientes componentes:

1. API Server (kube-apiserver)

   • Función: Actúa como el punto de entrada para todas las operaciones administrativas en el clúster. Expone la API de Kubernetes.
   • Ejemplo de uso:

     kubectl get pods
     

   • Explicación: Este comando interactúa con el API Server para obtener la lista de pods en el clúster.

2. Etcd

   • Función: Es una base de datos clave-valor distribuida que almacena todos los datos del clúster.
   • Ejemplo de datos almacenados: Configuraciones de despliegue, estado de los pods, etc.
   • Explicación: Etcd asegura la consistencia y la disponibilidad de los datos del clúster.

3. Controller Manager (kube-controller-manager)

   • Función: Ejecuta los controladores que regulan el estado del clúster. Cada controlador es responsable de una tarea específica, como la replicación de pods o la gestión de nodos.
   • Ejemplo de controlador: ReplicaSet Controller, que asegura que el número deseado de pods esté en ejecución.

4. Scheduler (kube-scheduler)

   • Función: Asigna los pods a los nodos de trabajo basándose en varios factores como la disponibilidad de recursos y las restricciones de afinidad.
   • Ejemplo de proceso: Cuando se crea un nuevo pod, el scheduler decide en qué nodo se ejecutará.

Los nodos de trabajo son los servidores donde se ejecutan las aplicaciones en contenedores. Incluyen los siguientes componentes:

1. Kubelet

   • Función: Es el agente que se ejecuta en cada nodo de trabajo y asegura que los contenedores estén en ejecución según las especificaciones del pod.
   • Ejemplo de uso: Kubelet recibe instrucciones del API Server y gestiona la ejecución de contenedores a través de Docker o cualquier otro runtime de contenedores.

2. Kube-proxy

   • Función: Gestiona las reglas de red en cada nodo. Facilita la comunicación de red entre los servicios y los pods.
   • Ejemplo de uso: Kube-proxy configura reglas de iptables para redirigir el tráfico a los pods correctos.

3. Container Runtime

   • Función: Es el software que se encarga de ejecutar los contenedores. Docker es el runtime más común, pero Kubernetes también soporta otros como containerd y CRI-O.
   • Ejemplo de uso: Docker se utiliza para crear, gestionar y ejecutar contenedores.

A continuación, se presenta un diagrama simplificado de la arquitectura de Kubernetes:

Para ilustrar cómo interactúan estos componentes, consideremos el despliegue de una aplicación simple:

1. Crear un archivo de despliegue (deployment.yaml):

   apiVersion: apps/v1
   kind: Deployment
   metadata:
     name: nginx-deployment
   spec:
     replicas: 3
     selector:
       matchLabels:
         app: nginx
     template:
       metadata:
         labels:
           app: nginx
       spec:
         containers:
         - name: nginx
           image: nginx:1.14.2
           ports:
           - containerPort: 80
   

2. Aplicar el despliegue:

   kubectl apply -f deployment.yaml
   

3. Proceso Interno:

   • El API Server recibe la solicitud y la guarda en etcd.
   • El Controller Manager detecta que se necesita crear 3 réplicas del pod.
   • El Scheduler asigna los pods a los nodos de trabajo disponibles.
   • Los Kubelets en los nodos de trabajo respectivos inician los contenedores utilizando el Container Runtime.

La arquitectura de Kubernetes está diseñada para ser robusta, escalable y flexible. Comprender los componentes y su interacción es fundamental para gestionar y operar un clúster de Kubernetes de manera efectiva. En el próximo módulo, profundizaremos en los conceptos y la terminología clave de Kubernetes para consolidar aún más este conocimiento.

Resumen:

• El plano de control gestiona el estado del clúster y está compuesto por el API Server, etcd, Controller Manager y Scheduler.
• Los nodos de trabajo ejecutan las aplicaciones en contenedores y están compuestos por Kubelet, Kube-proxy y el Container Runtime.
• La interacción entre estos componentes permite la orquestación eficiente de contenedores en un clúster de Kubernetes.