Orchestrer des microservices et des applications multiconteneurs pour un haut niveau de scalabilité et de disponibilité

Conseil

Ce contenu est un extrait du livre électronique « .NET Microservices Architecture for Containerized .NET Applications », disponible sur .NET Docs ou sous forme de PDF téléchargeable gratuitement et pouvant être lu hors ligne.

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L’utilisation d’orchestrateurs pour les applications prêtes pour la production est essentielle si votre application est basée sur des microservices ou si elle est simplement répartie entre plusieurs conteneurs. Comme expliqué précédemment, dans une approche basée sur les microservices, chaque microservice détient son modèle et ses données, ce qui le rend autonome du point de vue du développement et du déploiement. Toutefois, même si vous avez une application plus classique composée de plusieurs services (par exemple SOA), vous aurez également plusieurs conteneurs ou services constituant une même application métier, qui doivent être déployés en tant que système distribué. Ces types de systèmes sont complexes à monter en charge et à gérer : pour cette raison, vous avez absolument besoin d’un orchestrateur si vous voulez disposer d’une application multiconteneur prête pour la production et scalable.

La figure 4-23 illustre un déploiement dans un cluster d’une application composée de plusieurs microservices (conteneurs).

Figure 4-23. Un cluster de conteneurs

vous utilisez un conteneur pour chaque instance de service. Les conteneurs Docker sont des « unités de déploiement » et un conteneur est une instance d’une image Docker. Un hôte gère un grand nombre de conteneurs. Ceci ressemble à une approche logique. Mais comment gérez-vous l’équilibrage de charge, le routage et l’orchestration de ces applications composées ?

Le moteur Docker standard dans des hôtes Docker individuels répond aux besoins de la gestion des instances avec une seule image sur un seul hôte, mais il ne peut pas faire face quand il s’agit de gérer plusieurs conteneurs déployés sur plusieurs hôtes pour des applications distribuées plus complexes. Dans la plupart des cas, vous avez besoin d’une plateforme de gestion capable de démarrer automatiquement les conteneurs, d’effectuer le scale-out des conteneurs avec plusieurs instances par image, de les suspendre ou les arrêter si nécessaire et, idéalement, de contrôler la façon dont ils accèdent à des ressources comme le réseau et le stockage de données.

Pour aller au-delà de la gestion de conteneurs individuels ou d’applications composées simples et passer à des applications d’entreprise de plus grande envergure avec des microservices, vous devez vous tourner vers des plateformes d’orchestration et de clustering.

Du point de vue de l’architecture et du développement, si vous générez de grosses applications d’entreprise basées sur des microservices, il est important de comprendre les plateformes et les produits suivants, qui prennent en charge des scénarios avancés :

Clusters et orchestrateurs. Quand vous devez effectuer un scale-out des applications sur plusieurs hôtes Docker, comme dans le cas d’une application imposante basée sur des microservices, il est essentiel de pouvoir gérer tous ces hôtes sous la forme d’un seul cluster, en faisant abstraction de la complexité de la plateforme sous-jacente. C’est précisément ce que les clusters de conteneurs et les orchestrateurs permettent de faire. Kubernetes est un exemple d’orchestrateur disponible dans Azure par le biais d’Azure Kubernetes Service.

Planificateurs.La Planification signifie qu’un administrateur a la possibilité de lancer des conteneurs dans un cluster. Ils doivent donc également fournir une interface utilisateur. Un planificateur de cluster a plusieurs responsabilités : utiliser efficacement les ressources du cluster, définir les contraintes fournies par l’utilisateur, équilibrer efficacement la charge des conteneurs entre les nœuds ou les hôtes, et faire preuve de robustesse face aux erreurs, tout en offrant une haute disponibilité.

Les concepts de cluster et de planificateur sont étroitement liés : les produits fournis par les différents fournisseurs offrent souvent les deux ensembles de fonctionnalités. La liste suivante montre les choix les plus importants pour les plateformes et les logiciels dont vous disposez pour les clusters et les planificateurs. Ces orchestrateurs sont généralement proposés dans des clouds publics comme Azure.

Plateformes logicielles pour le clustering, l’orchestration et la planification de conteneurs

Plateforme	Description
Kubernetes	Kubernetes est un produit open source qui offre des fonctionnalités allant de l’infrastructure de cluster et la planification de conteneurs aux fonctionnalités d’orchestration. Il vous permet d’automatiser le déploiement, la mise à l’échelle et le fonctionnement de conteneurs d’application entre des clusters d’hôtes. Kubernetes fournit une infrastructure orientée conteneur, qui regroupe les conteneurs d’application dans des unités logiques pour en faciliter la gestion et la découverte. Kubernetes est suffisamment mature dans Linux, mais il l’est moins dans Windows.
Azure Kubernetes Service (AKS)	AKS est un service managé d’orchestration de conteneurs Kubernetes dans Azure, qui simplifie la gestion, le déploiement et les opérations liés au cluster Kubernetes.
Azure Container Apps	Azure Container Apps est un service conteneur serverless managé, qui permet de générer et déployer des applications modernes à grande échelle.

Utilisation d’orchestrateurs basés sur des conteneurs dans Microsoft Azure

Plusieurs fournisseurs de cloud offrent la prise en charge des conteneurs Docker, ainsi que celle des clusters et de l’orchestration Docker, notamment Microsoft Azure, Amazon EC2 Container Service et Google Container Engine. Microsoft Azure fournit une prise en charge des clusters et des orchestrateurs Docker par le biais d’Azure Kubernetes Service (AKS).

Utilisation d’Azure Kubernetes Service

Un cluster Kubernetes regroupe plusieurs hôtes Docker et les expose sous la forme d’un seul hôte Docker virtuel. Vous pouvez donc déployer plusieurs conteneurs sur le cluster et effectuer un scale-out d’un nombre illimité d’instances de conteneurs. Le cluster prend en charge tous les détails complexes de la gestion, comme la scalabilité , l’intégrité, etc.

AKS offre un moyen de simplifier la création, la configuration et la gestion d’un cluster de machines virtuelles dans Azure. Ces machines virtuelles sont préconfigurées pour exécuter des applications conteneurisées. À l’aide d’une configuration optimisée d’outils open source courants de planification et d’orchestration, AKS vous permet d’utiliser vos compétences existantes ou de profiter de l’expertise importante et toujours croissante de la communauté pour déployer et gérer des applications conteneurisées sur Microsoft Azure.

Azure Kubernetes Service optimise la configuration des technologies et outils open source courants de clustering Docker spécifiquement pour Azure. Vous obtenez une solution ouverte qui offre la portabilité à la fois pour vos conteneurs et pour la configuration de votre application. Il vous suffit de sélectionner la taille, le nombre d’hôtes et les outils de l’orchestrateur, AKS gère tout le reste.

Figure 4-24. Structure et topologie simplifiées du cluster Kubernetes

Sur la figure 4-24, vous pouvez voir la structure d’un cluster Kubernetes où un nœud principal (machine virtuelle) contrôle la majeure partie de la coordination du cluster. Vous pouvez déployer des conteneurs sur le reste des nœuds, qui sont managés sous forme de pool unique du point de vue d’une application. De plus, vous pouvez effectuer un scale-out de milliers, voire de dizaines de milliers de conteneurs.

Environnement de développement pour Kubernetes

Pour l’environnement de développement, Docker a annoncé en juillet 2018 que Kubernetes pouvait également s’exécuter sur une seule machine de développement (Windows 10 ou macOS) à condition d’installer Docker Desktop. Vous pouvez ensuite effectuer un déploiement sur le cloud (AKS) pour d’autres tests d’intégration, comme indiqué sur la figure 4-25.

Figure 4-25. Exécution de Kubernetes sur la machine de développement et dans le cloud

Bien démarrer avec AKS (Azure Kubernetes Service)

Pour commencer à utiliser AKS, vous devez déployer un cluster AKS à partir du Portail Azure ou à l’aide de l’interface de ligne de commande. Pour plus d’informations sur le déploiement d’un cluster Kubernetes dans Azure, consultez Déployer un cluster AKS (Azure Kubernetes Service).

Aucun coût n’est facturé pour les logiciels installés par défaut dans le cadre d’AKS. Toutes les options par défaut sont implémentées avec des logiciels open source. AKS est disponible pour plusieurs machines virtuelles dans Azure. Vous payez seulement pour les instances de calcul que vous choisissez et les autres ressources de l’infrastructure sous-jacente consommées, par exemple le stockage et le réseau. Aucun coût supplémentaire n’est facturé pour AKS.

L’option de déploiement de production par défaut pour Kubernetes consiste à utiliser des graphiques Helm, qui sont présentés dans la section suivante.

Déployer à l’aide de charts Helm sur des clusters Kubernetes

Durant le déploiement d’une application sur un cluster Kubernetes, vous pouvez utiliser l’outil CLI kubectl.exe d’origine et des fichiers de déploiement basés sur le format natif (fichiers .yaml), comme indiqué dans la section précédente. Toutefois, pour les applications Kubernetes plus complexes, par exemple quand vous déployez des applications de microservices complexes, il est recommandé d’utiliser Helm.

Les charts Helm facilitent la définition, la gestion de versions, l’installation, le partage, la mise à niveau ou la restauration des applications Kubernetes les plus complexes.

De plus, l’utilisation de Helm est également recommandée, car d’autres environnements Kubernetes dans Azure, par exemple Azure Dev Spaces, sont également basés sur des graphiques Helm.

Helm est géré par le CNCF (Cloud Native Computing Foundation) en collaboration avec Microsoft, Google, Bitnami et la communauté de contributeurs Helm.

Pour plus d’informations sur l’implémentation de graphiques Helm et de Kubernetes, consultez le billet relatif à l’utilisation de graphiques Helm pour déployer eShopOnContainers sur AKS.

Ressources supplémentaires

• Bien démarrer avec AKS (Azure Kubernetes Service)
  https://learn.microsoft.com/azure/aks/kubernetes-walkthrough-portal

• Azure Dev Spaces
  https://learn.microsoft.com/azure/dev-spaces/azure-dev-spaces

• Kubernetes : site officiel.
  https://kubernetes.io/

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