Kubernetes: Fundamentos para Implantação e Gerenciamento de Containers

Desenvolvedores, administradores de sistemas, engenheiros de DevOps e profissionais de TI que já possuem familiaridade com Docker e desejam aprender a orquestrar containers em produção utilizando Kubernetes.

Conhecimento sólido dos conceitos e prática com Docker (containers, imagens, Dockerfile, Docker Compose). Conhecimento básico de linha de comando e conceitos de rede.

1. Introdução e Conceitos Arquiteturais do Kubernetes

• Os Desafios da Produção:
• Gerenciamento de containers em escala: descoberta de serviço, escalabilidade, resiliência e atualizações.
• A evolução natural do Docker Compose para o Kubernetes.
• Arquitetura do Kubernetes:
• Cluster Kubernetes: A unidade de deploy.
• Control Plane (Master): O cérebro do cluster (API Server, Scheduler, Controller Manager, etcd).
• Nodes (Workers): As máquinas que executam as cargas de trabalho (Kubelet, Kube-Proxy, Container Runtime).
• Conceitos Fundamentais:
• Pods: A menor unidade deployável. Um “wrapper” para um ou mais containers que compartilham rede e armazenamento.
• Services: Abstração para expor um conjunto de Pods como um serviço de rede estável.
• Deployments: Objeto que geracia o ciclo de vida de aplicações (implantações, atualizações, rollbacks).
• Configuração de um cluster local para desenvolvimento e aprendizado usando minikube ou Kind (Kubernetes in Docker).
• Configuração do kubectl (cliente de linha de comando) para se comunicar com o cluster.
• Verificação da saúde do cluster com kubectl get nodes.

2. Trabalhando com Objetos Básicos via Kubectl

• Dominar os comandos essenciais do kubectl para interagir com o cluster, e aprender a implantar e expor aplicações básicas.
• A Ferramenta Kubectl:
• Sintaxe e padrões de uso.
• Comandos essenciais: get, describe, create, apply, delete, logs.
• Pods:
• Criando um Pod de forma declarativa usando um arquivo YAML.
• Visualizando logs de um Pod.
• Services:
• O problema que os Services resolvem: conectividade estável a Pods efêmeros.
• Tipos de Services:
• ClusterIP: Expõe o serviço internamente no cluster (padrão).
• NodePort: Expõe o serviço em uma porta estática em cada Node.
• LoadBalancer: Cria um balanceador de carga externo (em nuvens públicas).

3. Gerenciamento de Aplicações com Deployments

• Aprender a usar o objeto Deployment para gerenciar o ciclo de vida completo de uma aplicação, incluindo implantação, escalabilidade e atualizações.
• O Objeto Deployment:
• Vantagens sobre gerenciar Pods diretamente (auto-cura, escalabilidade, updates).
• Estrutura de um manifesto de Deployment: definindo réplicas, selector e template do Pod.
• Gerenciando o Ciclo de Vida:
• Rolling Updates: Estratégia padrão para atualizar aplicações sem downtime.
• Rollbacks: Revertendo para uma versão anterior estável com kubectl rollout undo.
• Escalabilidade: Aumentando ou diminuindo o número de réplicas manualmente (kubectl scale).

4. Configuração e Persistência Básica

• Aprender a desacoplar configurações e dados sensíveis da imagem do container e a prover armazenamento persistente para aplicações stateful.
• Desacoplando Configuração:
• ConfigMaps: Objetos para armazenar dados de configuração não-confidenciais (ex.: arquivos de propriedades, variáveis).
• Secrets: Objetos para armazenar dados sensíveis (ex.: senhas, tokens, chaves). (Atenção: base64 não é criptografia!)
• Métodos para usar ConfigMaps e Secrets: variáveis de ambiente ou montando como arquivos em um volume.
• Introdução à Persistência de Dados
• O problema: dados efêmeros dentro de containers em Pods.
• PersistentVolumes (PV): Recurso de armazenamento no cluster (ex.: um disco na nuvem).
• PersistentVolumeClaims (PVC): “Solicitação” de armazenamento feita por um usuário (Pod). O PVC consome o PV.
• O modelo estático de provisionamento.

5. Projeto Prático – Implantação de uma Aplicação Multi-Camada

• Consolidar todo o conhecimento em um projeto prático de implantação de uma aplicação completa com múltiplos componentes interconectados.
• Revisão Arquitetural: Revisão do fluxo completo: Pods -> Deployments -> Services -> ConfigMaps/Volumes.
• Definição do Desafio:
• Implantar uma aplicação stateful composta por: um frontend (web), um backend (API) e um banco de dados (ex.: Redis ou PostgreSQL), cada um em seu próprio Deployment.
• Desafio Prático Guiado:
  • 1. Análise e Planejamento: Identificar os componentes, suas configurações e necessidades de rede e armazenamento.
    2. Criação dos Manifestos: Desenvolver os manifestos YAML para cada componente:
• Deployment e Service para o frontend.
• Deployment e Service para o backend.
• Deployment, Service, PVC e ConfigMap/Secret para o banco de dados.
• Implantação e Integração: Aplicar todos os manifestos no cluster e verificar a comunicação entre os serviços.
• Teste de Resilência: Testar a auto-cura (deletar um Pod manualmente) e acessar a aplicação.
• Debug e Discussão: Identificação e correção de problemas comuns (erros de configuração, erros de rede).
• Apresentação e Encerramento: Discussão sobre os próximos passos no aprendizado de Kubernetes (Ingress, Helm, StatefulSets, Operators).

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