Linux 6.17: controladores actualizados, redes de alta velocidad y memoria confiable

Configuración de un Clúster Kubernetes en Selectel Cloud: Una Guía Técnica Exhaustiva

Introducción a Kubernetes y su Relevancia en Entornos de Nube

Kubernetes, comúnmente abreviado como K8s, representa una plataforma de orquestación de contenedores de código abierto que ha revolucionado la gestión de aplicaciones distribuidas en entornos de nube. Desarrollado inicialmente por Google y ahora mantenido por la Cloud Native Computing Foundation (CNCF), Kubernetes automatiza el despliegue, escalado y operaciones de aplicaciones en contenedores. En el contexto de proveedores de nube como Selectel, esta herramienta permite a las organizaciones implementar infraestructuras escalables y resilientes sin la complejidad de la gestión manual de servidores virtuales.

La relevancia de Kubernetes radica en su capacidad para abstraer la complejidad subyacente de la infraestructura, permitiendo a los equipos de desarrollo y operaciones (DevOps) enfocarse en la lógica de negocio. Según el informe anual de la CNCF, más del 96% de las organizaciones que utilizan contenedores en producción emplean Kubernetes. En Selectel Cloud, un proveedor de servicios en la nube con énfasis en soluciones europeas y rusas, la integración de Kubernetes facilita el despliegue rápido de clústeres, aprovechando recursos como instancias virtuales, almacenamiento en bloques y redes virtuales privadas (VPC).

Este artículo detalla el proceso técnico de configuración de un clúster Kubernetes en Selectel Cloud, desde la preparación de la infraestructura hasta el despliegue de una aplicación de ejemplo. Se basa en prácticas recomendadas por la documentación oficial de Kubernetes y las guías específicas de Selectel, asegurando un enfoque riguroso y reproducible. Los conceptos clave incluyen la arquitectura de clústeres (nodos master y worker), herramientas como kubeadm para la inicialización, y componentes de red como Calico para la conectividad entre pods.

Requisitos Previos y Preparación de la Infraestructura en Selectel Cloud

Antes de iniciar la configuración, es esencial verificar los requisitos mínimos para un clúster Kubernetes funcional. Un clúster básico requiere al menos un nodo master y dos nodos worker para alta disponibilidad, aunque para entornos de prueba se puede comenzar con uno solo. En Selectel Cloud, las instancias virtuales deben cumplir con especificaciones como procesadores Intel Xeon o AMD EPYC con al menos 2 vCPU, 4 GB de RAM y 20 GB de disco SSD por nodo. El sistema operativo recomendado es Ubuntu 20.04 LTS o superior, debido a su compatibilidad con las dependencias de Kubernetes.

Acceda al panel de control de Selectel Cloud para crear las instancias. Seleccione el proyecto deseado y configure una red VPC dedicada para aislar el tráfico del clúster. Asigne direcciones IP estáticas a los nodos master y worker para facilitar la comunicación. Por ejemplo, el nodo master podría tener la IP 192.168.1.10, mientras que los workers 192.168.1.11 y 192.168.1.12. Habilite el firewall para permitir puertos esenciales: 6443 (API server), 2379-2380 (etcd), 10250-10252 (Kubelet) y 30000-32767 (NodePort services).

• Instale dependencias básicas en cada nodo vía SSH: actualice el sistema con sudo apt update && sudo apt upgrade -y, instale herramientas como curl, apt-transport-https y ca-certificates.
• Deshabilite el swap para evitar interferencias con el scheduler de Kubernetes: edite /etc/fstab y comente la línea de swap, luego ejecute sudo swapoff -a.
• Cargue módulos del kernel necesarios: cat >> /etc/modules-load.d/k8s.conf <<EOF
overlay
br_netfilter
EOF y sudo modprobe overlay, sudo modprobe br_netfilter.
• Configure sysctl para IPv4 forwarding: cat >> /etc/sysctl.d/k8s.conf <<EOF
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.ipv4.ip_forward = 1
EOF, seguido de sudo sysctl --system.

Estas configuraciones aseguran que el kernel de Linux soporte las operaciones de red y almacenamiento requeridas por Kubernetes, alineándose con las directrices del proyecto para entornos de contenedores.

Instalación de Contenedores y Herramientas de Kubernetes

El runtime de contenedores es fundamental en Kubernetes. Containerd es la opción recomendada por su integración nativa desde la versión 1.20. En Selectel, instale Docker o directamente Containerd. Para consistencia, proceda con Containerd: agregue el repositorio de Kubernetes con curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | sudo gpg --dearmor -o /etc/apt/keyrings/docker-archive-keyring.gpg, aunque para Containerd puro use sudo apt install containerd.io.

Configure Containerd editando /etc/containerd/config.toml para habilitar el SystemdCgroup: descomente y establezca SystemdCgroup = true en la sección [plugins.”io.containerd.grpc.v1.cri”]. Reinície el servicio: sudo systemctl restart containerd y habilítelo: sudo systemctl enable containerd.

Para Kubernetes en sí, instale kubeadm, kubelet y kubectl. Agregue el repositorio oficial: curl -fsSL https://pkgs.k8s.io/core:/stable:/v1.29/deb/Release.key | sudo gpg --dearmor -o /etc/apt/keyrings/kubernetes-archive-keyring.gpg, luego echo 'deb [signed-by=/etc/apt/keyrings/kubernetes-archive-keyring.gpg] https://pkgs.k8s.io/core:/stable:/v1.29/deb/ /' | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/kubernetes.list. Instale con sudo apt update && sudo apt install -y kubelet kubeadm kubectl, y mantenga actualizado: sudo apt-mark hold kubelet kubeadm kubectl.

Estas versiones deben coincidir con la estable de Kubernetes (por ejemplo, v1.29) para evitar incompatibilidades. En Selectel Cloud, verifique la conectividad a los repositorios, ya que el proveedor ofrece mirrors locales para acelerar descargas en regiones europeas.

Inicialización del Nodo Master con Kubeadm

Kubeadm es la herramienta oficial para bootstrapping clústeres Kubernetes, simplificando la configuración de componentes core como el API server, etcd y el controlador manager. En el nodo master, inicialice el clúster con sudo kubeadm init --pod-network-cidr=10.244.0.0/16. Este comando asume una red CIDR para pods; ajuste según su diseño de red. El proceso descarga imágenes de contenedores (como pause, etcd) y genera certificados TLS para la seguridad del clúster.

Tras la inicialización exitosa, configure el kubectl para el usuario actual: mkdir -p $HOME/.kube, sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config, sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config. Verifique el estado con kubectl get nodes; el master debería aparecer como Ready después de unos minutos.

Instale un plugin de red para habilitar la comunicación entre pods. Calico es una opción robusta para redes basadas en políticas, compatible con Selectel. Descargue el manifiesto: kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/projectcalico/calico/v3.26.1/manifests/calico.yaml. Este despliega el operador Calico y configura BGP para enrutamiento. Alternativamente, Flannel ofrece simplicidad con VXLAN: kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/flannel-io/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml.

En entornos de producción, considere la alta disponibilidad (HA) del master. Kubeadm soporta stacking de control plane en múltiples masters usando kubeadm join --control-plane con tokens generados durante la init. Esto mitiga riesgos de punto único de falla, alineado con las mejores prácticas de la CNCF para resiliencia.

Unión de Nodos Worker al Clúster

Una vez inicializado el master, obtenga el comando de unión: kubeadm token create --print-join-command. Este genera un token válido por 24 horas. En cada nodo worker, ejecute el comando resultante, por ejemplo: sudo kubeadm join 192.168.1.10:6443 --token abcdef.1234567890abcdef --discovery-token-ca-cert-hash sha256:xxxxxxxx.

El proceso en workers descarga las mismas imágenes y configura el kubelet para conectarse al API server. Verifique la unión con kubectl get nodes desde el master; todos los nodos deberían mostrar status Ready. Si hay errores, revise logs con journalctl -u kubelet o kubectl describe node <nombre-nodo>.

Para escalabilidad en Selectel, automatice la unión usando scripts o herramientas como Terraform. Selectel proporciona APIs REST para provisionar instancias dinámicamente, permitiendo autoescalado basado en métricas de CPU/RAM vía Horizontal Pod Autoscaler (HPA) en Kubernetes.

Configuración de Almacenamiento Persistente y Servicios

El almacenamiento en Kubernetes se gestiona mediante Persistent Volumes (PV) y Claims (PVC). En Selectel Cloud, utilice el provisioner CSI (Container Storage Interface) para volúmenes en bloques. Instale el driver de Selectel: kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/selectel/csi-selectel/master/deploy/selectel-storageclass.yaml. Esto crea un StorageClass que automáticamente provisiona volúmenes SSD de alto rendimiento.

Para un ejemplo, cree un PVC: defina un YAML con apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
name: my-pvc
spec:
accessModes:
- ReadWriteOnce
resources:
requests:
storage: 10Gi
storageClassName: selectel-ssd, luego aplique con kubectl apply -f pvc.yaml. Integre en un Deployment para persistir datos de aplicaciones stateful.

Los servicios exponen pods internamente o externamente. Use ClusterIP para interno, NodePort para exposición en puertos de nodos, o LoadBalancer para integración con el balanceador de Selectel. Por ejemplo, apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: my-service
spec:
type: LoadBalancer
ports:
- port: 80
targetPort: 8080
selector:
app: my-app.

Despliegue de una Aplicación de Ejemplo y Monitoreo

Para validar el clúster, despliegue una aplicación simple como NGINX. Cree un Deployment: 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:1.21
ports:
- containerPort: 80. Aplique y verifique: kubectl get deployments, kubectl get pods.

Exponer con un Service LoadBalancer integra con la infraestructura de Selectel, asignando una IP pública automáticamente. Monitoree con herramientas integradas: instale Metrics Server para HPA con kubectl apply -f https://github.com/kubernetes-sigs/metrics-server/releases/latest/download/components.yaml. Para observabilidad avanzada, integre Prometheus y Grafana vía Helm: primero instale Helm, luego helm repo add prometheus-community https://prometheus-community.github.io/helm-charts y helm install prometheus prometheus-community/kube-prometheus-stack.

En términos de seguridad, habilite RBAC (Role-Based Access Control) por defecto en kubeadm, y use NetworkPolicies de Calico para segmentar tráfico. Audite logs con Falco o similar para detectar anomalías en tiempo real.

Mejores Prácticas, Riesgos y Optimizaciones en Selectel Cloud

Adopte prácticas como el uso de namespaces para aislamiento lógico, secrets para manejo de credenciales (evitando hardcoding), y límites de recursos en pods para prevenir el “noisy neighbor” effect. En Selectel, optimice costos usando instancias spot para workers no críticos y snapshots para backups de etcd.

Riesgos incluyen exposición de la API server si el firewall falla; mitigue con certificados y mTLS. Problemas de red en VPCs grandes requieren tuning de MTU. Beneficios: escalabilidad horizontal, rolling updates sin downtime, y portabilidad entre nubes.

Para actualizaciones, use kubeadm upgrade plan y kubeadm upgrade apply v1.30, probando en staging primero. Integre CI/CD con GitOps usando ArgoCD para despliegues declarativos.

Conclusión

La configuración de un clúster Kubernetes en Selectel Cloud ofrece una base sólida para aplicaciones modernas, combinando la potencia de la orquestación con la flexibilidad de la nube. Siguiendo estos pasos, las organizaciones pueden lograr despliegues eficientes y seguros, escalando según demandas. Para más información, visita la Fuente original. Este enfoque no solo acelera el time-to-market sino que fortalece la resiliencia operativa en entornos distribuidos.