Laboratório: Cluster Kubernetes Single Node com Deploy de Aplicação e Monitoramento Prometheus

Duração estimada

120 min

Passos

12

Validações

4

Versões da documentação consultada

Kubernetes a versão estável atual · kubeadm a versão estável atual · Docker ou containerd a versão estável atual · Prometheus a versão estável atual · kubectl a versão estável atual · nginx (container) a versão estável atual

Topologia

Uma máquina virtual (192.168.56.10) executa todos os componentes: kube-apiserver, kubelet, kube-proxy, etcd, Prometheus, aplicação de exemplo (nginx). O acesso externo ocorre via porta 80 (aplicação) e 9090 (Prometheus).

           +-------------------------+
           |      Usuário SSH       |
           +-----------+-----------+
                       |
             192.168.56.10 (VM)
   +-------------------+-------------------+
   | kube-apiserver, kubelet, etcd, nginx |
   | kube-proxy, Prometheus               |
   +-------------------+-------------------+
           |         |           |
         80        6443        9090
     (nginx)   (API server) (Prometheus)

Equipamentos e software

Roteiro

1. Preparar a VM e o sistema operacional

   Atualize o sistema e desabilite swap. O swap interfere no kubelet e pode causar falhas imprevisíveis.

   sudo apt update && sudo apt upgrade -y
   sudo swapoff -a
   sudo sed -i '/ swap / s/^/#/' /etc/fstabCopiar

   O que você deve ver: Sistema atualizado, swap desabilitado permanentemente.

2. Instalar containerd

   O Kubernetes precisa de um runtime de containers. O containerd é recomendado por ser simples e suportado oficialmente.

   sudo apt install -y containerd
   sudo mkdir -p /etc/containerd
   sudo containerd config default | sudo tee /etc/containerd/config.toml
   sudo systemctl restart containerdCopiar

   O que você deve ver: containerd rodando e habilitado.

3. Instalar kubeadm, kubelet e kubectl

   Essas ferramentas são essenciais para inicializar, gerenciar e operar o cluster.

   sudo apt-get update && sudo apt-get install -y apt-transport-https ca-certificates curl
   sudo curl -fsSLo /usr/share/keyrings/kubernetes-archive-keyring.gpg https://packages.cloud.google.com/apt/doc/apt-key.gpg
   echo "deb [signed-by=/usr/share/keyrings/kubernetes-archive-keyring.gpg] https://apt.kubernetes.io/ kubernetes-xenial main" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/kubernetes.list
   sudo apt-get update
   sudo apt-get install -y kubelet kubeadm kubectl
   sudo apt-mark hold kubelet kubeadm kubectlCopiar

   O que você deve ver: kubelet, kubeadm e kubectl instalados.

4. Inicializar o cluster Kubernetes

   O kubeadm automatiza a configuração inicial do cluster. O parâmetro --pod-network-cidr é necessário para a rede de pods.

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

   O que você deve ver: Cluster inicializado. Mensagem final exibe comandos para configurar o kubectl.

5. Configurar o kubectl para o usuário

   Permite que o usuário execute comandos kubectl 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 pronto para uso pelo usuário atual.

6. Instalar plugin de rede (CNI Flannel)

   O Kubernetes exige um plugin CNI para comunicação entre pods. O Flannel é simples e adequado para laboratório.

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

   O que você deve ver: Pods do Flannel criados e rodando em kube-system.

7. Permitir agendamento de pods no master (single node)

   Por padrão, o master não agenda pods. Para laboratório, remova o taint.

   kubectl taint nodes --all node-role.kubernetes.io/control-plane-Copiar

   O que você deve ver: Taint removido. Pods podem ser agendados no nó.

8. Implantar aplicação de exemplo (nginx)

   O nginx é um servidor web leve, útil para validar o funcionamento do cluster.

   kubectl create deployment nginx --image=nginx
   kubectl expose deployment nginx --port=80 --type=NodePortCopiar

   O que você deve ver: Deployment e service criados. nginx rodando como pod.

9. Descobrir porta NodePort do nginx

   O NodePort expõe o serviço para acesso externo.

   kubectl get svc nginxCopiar

   O que você deve ver: Porta NodePort (ex: 30000-32767) listada para acesso ao nginx.

10. Instalar Prometheus via manifest oficial

    Prometheus coleta métricas do cluster. Usaremos o manifest recomendado para simplicidade.

    kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/prometheus-operator/prometheus-operator/main/bundle.yamlCopiar

    O que você deve ver: Prometheus Operator e CRDs criados.

11. Criar instância Prometheus simples

    Crie um recurso Prometheus para iniciar a coleta de métricas.

    Consulte a documentação do Prometheus Operator para criar um recurso Prometheus básico: https://prometheus.io/docs/prometheus/latest/getting_started/Copiar

    O que você deve ver: Pod Prometheus rodando.

12. Expor Prometheus para acesso externo

    Permite acessar a interface web do Prometheus do navegador.

    kubectl port-forward svc/prometheus-operated 9090:9090 &Copiar

    O que você deve ver: Prometheus acessível em http://localhost:9090

Como saber que funcionou

Troubleshooting

Segurança e hardening

• Nunca exponha NodePort ou Prometheus diretamente para a internet sem autenticação.
• Remova o taint do master apenas em ambientes de laboratório.
• Restrinja acesso SSH à VM.
• Atualize sempre os manifests e imagens para evitar vulnerabilidades conhecidas.
• Não utilize credenciais padrão em ambientes reais.

Checklist final

• Cluster Kubernetes inicializado sem erros
• kubectl funcionando sem sudo
• Pods do nginx e Prometheus em Running
• nginx acessível via NodePort
• Prometheus acessível via port-forward
• Métricas do cluster visíveis no Prometheus