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Kubernetes : comprendre, déployer et opérer vos applications conteneurisées

3 jour(s) • 21h

Description

Cette formation couvre l'architecture Kubernetes, les objets fondamentaux, le réseau, le stockage persistant et les premières opérations en production. Helm et le déploiement de cluster avec kubeadm sont inclus. Orientée pratique, elle s'adresse aux profils DevOps mixtes souhaitant prendre en main Kubernetes de manière concrète.

Objectifs pédagogiques

Comprendre l'architecture de Kubernetes et le rôle de ses composants principaux (control plane, workers, API Server, Scheduler, kubelet)
Déployer des applications avec les objets fondamentaux de Kubernetes en utilisant des fichiers descriptifs YAML
Exposer et faire communiquer les applications au sein du cluster et vers l'extérieur
Gérer la configuration, le cycle de vie et la persistance des données des applications
Appliquer les premiers gestes d'exploitation : namespaces, quotas, RBAC, autoscaling, maintenance des noeuds
Utiliser Helm pour déployer des packages Kubernetes et réaliser une mise en oeuvre guidée d'un cluster avec kubeadm

Public concerné

Développeurs, architectes techniques, ingénieurs DevOps et administrateurs système travaillant sur des applications conteneurisées et souhaitant prendre en main Kubernetes de manière opérationnelle

Prérequis

Bonne connaissance de Linux et de la ligne de commande Shell

Notions sur les réseaux TCP/IP

Connaissance des concepts de conteneurisation (Docker ou équivalent) : images, conteneurs, registres

Une expérience concrète de déploiement applicatif est un atout

Déroulé du programme

Introduction à Kubernetes

Présentation de Kubernetes : origine, positionnement dans l'écosystème DevOps, gouvernance CNCF
Les runtimes de conteneurs supportés : containerd (runtime par défaut depuis Kubernetes 1.24), CRI (Container Runtime Interface) ; place de Docker dans l'écosystème actuel
Distributions et offres managées : kubeadm (on-premise), GKE, EKS, AKS
Les outils essentiels : kubectl, k9s, Lens, Helm

Architecture de Kubernetes

Le control plane : API Server, Scheduler, Controller Manager, etcd
Les worker nodes : Kubelet, kube-proxy, runtime de conteneurs
La notion de ressources Kubernetes et de versions d'API
Introduction à kubectl : configuration (kubeconfig), contextes, commandes essentielles

Concepts fondamentaux et objets de base

Le manifest YAML : structure, syntaxe, champs obligatoires (apiVersion, kind, metadata, spec)
Les pods : unité de base, cycle de vie, conteneurs multiples
Les sondes (probes) : liveness, readiness, startup -- rôle, configuration, cas de crashloop
Gestion des ressources dans les pods : requests et limits CPU/mémoire
Applications stateless vs stateful : différences fondamentales et implications pour le déploiement

Déploiements et gestion du cycle de vie

La ressource Deployment : rôle, structure, relation avec ReplicaSet et pods
L'importance des labels : sélecteurs, organisation des ressources, relation service/deployment
Réplication : principes, mise en oeuvre, gestion du nombre de replicas
Stratégies de mise à jour : RollingUpdate (maxUnavailable, maxSurge) et Recreate
Rolling update : déclenchement, suivi (kubectl rollout status), rollback
ConfigMaps et Secrets : créer, référencer dans les pods (variables d'environnement et volumes)

Le réseau avec Kubernetes

La ressource Service : rôle, types et cas d'usage
ClusterIP : communication interne entre services
NodePort : exposition sur les noeuds du cluster
LoadBalancer : intégration avec les load balancers cloud
ExternalName : redirection DNS
Service Discovery : résolution DNS interne, communication entre services par nom
Les Ingress : routage HTTP/HTTPS par règles, notion de contrôleur Ingress (nginx, traefik)
NetworkPolicy : contrôle du trafic réseau entre pods, principes de segmentation

Le stockage avec Kubernetes

Le modèle de stockage Kubernetes : volumes éphémères vs volumes persistants
Persistent Volumes (PV) et Persistent Volume Claims (PVC) : provisionnement statique
StorageClass : provisionnement dynamique des volumes, rôle du provisioner
Connexion du stockage aux pods : montage de volumes dans les conteneurs
Types de volumes utiles en pratique : emptyDir, hostPath, configMap/secret comme volumes

Applications avec état -- StatefulSet

La ressource StatefulSet : différences avec Deployment, cas d'usage typiques
Identité stable des pods : nom prévisible, stockage dédié par pod, ordre de démarrage/arrêt
Headless Service : DNS par pod, accès direct aux instances
Déploiement d'une application avec état sur Kubernetes : principes, contraintes, bonnes pratiques
Etude de cas guidée de bout en bout

Kubernetes en exploitation -- premiers gestes de production

Namespaces : isolation logique des ressources, organisation multi-équipes/multi-projets
Quotas et LimitRanges : contrôle de la consommation de ressources par namespace
Autoscaling horizontal (HPA) : principes, configuration basée sur les métriques CPU/mémoire
Gestion des accès -- RBAC : rôles, clusterroles, bindings, principe du moindre privilège
Maintenance des noeuds : cordon et drain
Haute disponibilité, PodDisruptionBudget, stratégies de placement

Introduction à Helm

Qu'est-ce que Helm : gestionnaire de packages Kubernetes, concepts clés (chart, release, dépôt, values)
Les apports de Helm : templating, gestion des dépendances, versioning des déploiements
Rechercher des charts : Artifact Hub, dépôts publics et privés
Cycle de vie d'un package : helm install, upgrade, rollback, uninstall
Personnalisation via values.yaml

Déploiement guidé d'un cluster Kubernetes avec kubeadm

Préparation des noeuds : prérequis système, installation du runtime containerd
Initialisation du master node avec kubeadm init : configuration du control plane
Déploiement du plugin réseau CNI (Calico ou Flannel)
Ajout des worker nodes : kubeadm join, vérification du cluster
Création et exposition du dashboard Kubernetes
Bonnes pratiques de déploiement : sauvegarde etcd, haute disponibilité du control plane