Laboratório: Cluster Kubernetes com Helm e Prometheus em Nuvem Privada

Duração estimada

120 min

Passos

12

Validações

4

Versões da documentação consultada

Kubernetes (kubeadm, kubelet, kubectl) a versão estável atual · Helm a versão estável atual · Prometheus a versão estável atual

Topologia

Três VMs em rede privada: um nó master (192.168.56.10) e dois nós worker (192.168.56.11 e 192.168.56.12). Todos conectados via rede virtual. O master gerencia o cluster, os workers executam cargas. Helm e Prometheus são instalados no cluster.

         +-------------------+
         |  VM1: Master      |
         |  192.168.56.10    |
         +---------+---------+
                   |
   ----------------+----------------
   |                               |
+--+-------------+         +-------+-------------+
| VM2: Worker    |         | VM3: Worker        |
| 192.168.56.11  |         | 192.168.56.12      |
+----------------+         +--------------------+

Equipamentos e software

Roteiro

1. Preparar as VMs e rede privada

   Garanta três VMs acessíveis entre si, com IPs fixos na faixa 192.168.56.10-12. O master deve ter acesso SSH aos workers. O porquê: isolamento e controle total do ambiente.

   O que você deve ver: Ping entre as VMs funciona. SSH do master para os workers sem senha (use ssh-copy-id).

2. Configurar pré-requisitos do Kubernetes

   Desative swap, ajuste sysctl e instale dependências. O Kubernetes exige swap desativado para garantir previsibilidade.

   sudo swapoff -a
   sudo sed -i '/ swap / s/^/#/' /etc/fstab
   sudo modprobe br_netfilter
   echo 'net.bridge.bridge-nf-call-iptables=1' | sudo tee -a /etc/sysctl.d/k8s.conf
   sudo sysctl --system
   sudo apt-get update && sudo apt-get install -y apt-transport-https ca-certificates curlCopiar

   O que você deve ver: Swap desativado e sysctl ajustado em todas as VMs.

3. Instalar Docker como runtime de contêiner

   O Kubernetes precisa de um runtime compatível. Docker é o mais comum para laboratórios.

   sudo apt-get install -y docker.io
   sudo systemctl enable docker && sudo systemctl start dockerCopiar

   O que você deve ver: Docker ativo em todas as VMs. 'docker ps' mostra lista vazia.

4. Instalar Kubernetes (kubeadm, kubelet, kubectl)

   Esses componentes são essenciais: kubeadm para inicialização, kubelet para execução, kubectl para administração.

   sudo curl -fsSLo /usr/share/keyrings/kubernetes-archive-keyring.gpg https://packages.cloud.google.com/apt/doc/apt-key.gpg
   sudo apt-add-repository "deb [signed-by=/usr/share/keyrings/kubernetes-archive-keyring.gpg] https://apt.kubernetes.io/ kubernetes-xenial main"
   sudo apt-get update
   sudo apt-get install -y kubelet kubeadm kubectl
   sudo apt-mark hold kubelet kubeadm kubectlCopiar

   O que você deve ver: kubeadm, kubelet e kubectl disponíveis em todas as VMs.

5. Inicializar o cluster Kubernetes no master

   O master orquestra o cluster. O comando abaixo inicializa o cluster e define o pod network CIDR.

   sudo kubeadm init --pod-network-cidr=10.244.0.0/16Copiar

   O que você deve ver: Mensagem de sucesso com token de join para os workers.

6. Configurar kubectl no master

   Permite ao usuário controlar o cluster sem sudo.

   mkdir -p $HOME/.kube
   sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
   sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/configCopiar

   O que você deve ver: 'kubectl get nodes' mostra apenas o master (NotReady).

7. Instalar rede de pods (CNI Flannel)

   O Kubernetes exige uma rede de pods para comunicação interna. Flannel é simples e aberto.

   kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel.ymlCopiar

   O que você deve ver: Pods do flannel iniciam e o master fica Ready.

8. Adicionar os workers ao cluster

   Os workers executam aplicações. Use o comando de join gerado pelo kubeadm.

   sudo kubeadm join 192.168.56.10:6443 --token <token> --discovery-token-ca-cert-hash sha256:<hash>Copiar

   O que você deve ver: 'kubectl get nodes' mostra master e workers como Ready.

9. Instalar Helm no master

   Helm facilita a instalação de aplicações no Kubernetes.

   curl https://raw.githubusercontent.com/helm/helm/main/scripts/get-helm-3 | bashCopiar

   O que você deve ver: 'helm version' retorna versão instalada.

10. Adicionar repositório Helm stable

    Para instalar charts populares, adicione o repositório padrão.

    helm repo add stable https://charts.helm.sh/stable
    helm repo updateCopiar

    O que você deve ver: Repositório stable adicionado e atualizado.

11. Instalar Prometheus via Helm

    Prometheus monitora o cluster. Usar Helm simplifica a implantação.

    helm repo add prometheus-community https://prometheus-community.github.io/helm-charts
    helm repo update
    helm install prometheus prometheus-community/prometheusCopiar

    O que você deve ver: 'kubectl get pods' mostra pods do Prometheus rodando.

12. Expor o Prometheus para acesso externo (NodePort)

    Permite acessar a interface web do Prometheus pelo IP do master.

    kubectl patch svc prometheus-server -p '{"spec": {"type": "NodePort"}}'Copiar

    O que você deve ver: 'kubectl get svc' mostra o prometheus-server com um NodePort atribuído.

Como saber que funcionou

Troubleshooting

Segurança e hardening

• Restrinja o acesso SSH apenas a IPs confiáveis
• Altere o token de join após uso
• Não exponha portas NodePort para a internet pública sem autenticação
• Aplique atualizações de segurança do sistema operacional e dos componentes Kubernetes

Checklist final

• Cluster Kubernetes funcional com 1 master e 2 workers
• Helm instalado e operacional
• Prometheus instalado via Helm
• Prometheus acessível via NodePort
• Todos os nós em STATUS Ready