Estrategia de migración y buenas prácticas a Kubernetes

Una estrategia de migración a Kubernetes consiste en un plan paso a paso para mover aplicaciones y cargas de trabajo a un entorno en contenedores, incluidas las buenas prácticas para un resultado exitoso.

A medida que las empresas modernizan las aplicaciones y adoptan tecnologías basadas en la nube, como microservicios, necesitan plataformas de orquestación de contenedores para gestionar de forma fiable y eficiente las cargas de trabajo de nube híbrida y multinube.

Como plataforma dominante de orquestación, Kubernetes permite a las empresas migrar a la nube, facilitando la transición de aplicaciones heredadas a entornos nativos de la nube.

Según un estudio de 2024 de la Cloud Native Computing Foundation (CNCF), la adopción nativa de la nube ha alcanzado el 89 %, y el 93 % de las organizaciones ahora están utilizando, pilotando o evaluando Kubernetes¹.

Para llevar a cabo una migración fluida a Kubernetes, las organizaciones necesitan una estrategia sólida que implique una planificación cuidadosa diseñada para aprovechar las oportunidades empresariales y tecnológicas, al tiempo que se superan los retos.

Desarrollada originalmente por Google, Kubernetes es una plataforma de orquestación de contenedores de código abierto mantenida por la Cloud Native Computing Foundation (CNCF) desde 2015. También conocida como k8s o kube, esta plataforma programa y automatiza la implementación, la gestión y la escalada de aplicaciones contenedorizadas.

Antes de Kubernetes, las aplicaciones solían ejecutarse en servidores dedicados o máquinas virtuales (VM), lo que hacía que el escalado resultara caro y llevara mucho tiempo.

En los entornos modernos de contenedores, un motor de tiempo de ejecución (normalmente Docker) permite a los desarrolladores construir, implementar, ejecutar, actualizar y gestionar contenedores. Kubernetes proporciona la capa de orquestación necesaria para gestionar cientos o miles de contenedores a escala. Hoy en día, Docker y Kubernetes son las principales herramientas de contenerización.

La implementación de Kubernetes se produce a través de clústeres formados por nodos, cada uno de los cuales representa una máquina física o VM. Cada clúster tiene un nodo principal que administra un plano de control (incluido el servidor API y la base de datos etcd). Las aplicaciones de Kubernetes se ejecutan en pods, que son las unidades implementables más pequeñas. Normalmente contienen contenedores basados en Linux que comparten almacenamiento y otros recursos.

Las características clave de Kubernetes incluyen implementaciones para gestionar los ciclos de vida de las aplicaciones y los conjuntos de réplicas, DNS y redes para la prestación de servicios, y espacios de nombres para el aislamiento de recursos. El servidor API de Kubernetes (al que se accede a través de la herramienta de línea de comandos kubectl) gestiona la configuración y orquesta la comunicación entre los componentes. Los volúmenes persistentes gestionan las necesidades de almacenamiento.

Kubernetes es de código abierto, lo que permite a las organizaciones evitar la dependencia del proveedor. DevOps y otros equipos se benefician de una comunidad global que contribuye con mejoras y parches de seguridad. Todos los principales proveedores de servicio cloud ofrecen servicios de Kubernetes Service, incluidos Amazon Web Services (AWS), Microsoft Azure, Google Cloud Platform e IBM Cloud.

Una migración a Kubernetes ofrece beneficios tanto técnicos como organizativos, que incluyen:

• Mejor uso de recursos y eficiencia de costes
• Fiabilidad mejorada y alta disponibilidad
• Implementación más rápida
• Mayor productividad y autonomía del equipo

Kubernetes aumenta o reduce automáticamente las aplicaciones según la demanda. Por ejemplo, durante los periodos de mayor tráfico, como una venta flash en un sitio web de comercio electrónico, pone en marcha más pods para gestionar el equilibrio de carga. Cuando la venta termina y la demanda disminuye, Kubernetes reduce la escala para conservar recursos.

Kubernetes ayuda a mantener las aplicaciones estables y disponibles mediante distribución entre clústeres y recuperación automática de fallos. Esto ayuda a mantener una alta disponibilidad.

Kubernetes permite la entrega continua a escala para ayudar a optimizar los flujos de trabajo y permitir que los equipos creen cambios cuando sea necesario. Las actualizaciones continuas implementan las nuevas versiones gradualmente, controlando los problemas antes de completar el despliegue. Si surgen problemas, las reversiones se producen rápidamente.

Con Kubernetes, los equipos poseen servicios específicos y pueden trabajar de forma independiente. Esto incluye la implementación según un cronograma independiente, la toma de decisiones tecnológicas que se ajusten a sus necesidades y la innovación al ritmo correcto. 

Los equipos de plataformas ofrecen servicios compartidos, como la monitorización, la información de registro y una red de servicios que utilizan todos los equipos, lo que crea coherencia sin restringir la innovación.

El éxito de las migraciones comienza con una planificación exhaustiva que incluye los siguientes pasos:

1. Evaluar su entorno actual.
2. Evaluar las habilidades del equipo y las necesidades de formación.
3. Elegir su método de migración.
4. Planificar su estrategia de clúster.

Comience por catalogar sus aplicaciones, infraestructuras y dependencias existentes. Identifique qué aplicaciones son buenas candidatas para la migración anticipada. Por lo general, las aplicaciones sin estado con API bien definidas funcionan mejor como puntos de partida, mientras que las aplicaciones con estado requieren más planificación.

Documente las dependencias entre aplicaciones, incluidas las bases de datos, las colas de mensajes y los servicios externos que deban tenerse en cuenta durante la migración.

Evalúe su infraestructura actual para determinar si un servicio Kubernetes gestionado de un proveedor de servicios en la nube o una solución autoalojada es más adecuado para su organización. Tenga en cuenta factores como la experiencia interna, los requisitos de cumplimiento y las limitaciones presupuestarias.

Evalúe las capacidades actuales de su equipo con contenedores, Kubernetes y prácticas nativas de la nube.

Según un informe de 2023 del IBM Institute for Business Value, aproximadamente el 58 % de los responsables de la toma de decisiones a nivel mundial afirman que las habilidades en la nube siguen siendo un reto considerable.

Identifique las carencias de habilidades a tiempo y desarrolle planes de formación que incluyan experiencia práctica.

Decida entre distintas estrategias de migración en función de las características de la aplicación y las prioridades empresariales. Un enfoque lift-and-shift contiene las aplicaciones existentes con cambios mínimos, lo que permite una migración más rápida, pero puede perder oportunidades de optimización. Refactorizar aplicaciones para ser nativas de la nube lleva más tiempo, pero ofrece mejor rendimiento, escalabilidad y eficiencia de costes.

Muchas organizaciones adoptan un enfoque por fases. Este enfoque implica comenzar con aplicaciones simples para crear experiencia y luego abordar cargas de trabajo más complejas a medida que crece la experiencia del equipo.

Determine si debe utilizar un único clúster o varios clústeres en su nuevo entorno. Los clústeres únicos son más sencillos de gestionar, pero es posible que no cumplan los requisitos de aislamiento, cumplimiento o distribución geográfica. Los clústeres múltiples proporcionan mejor aislamiento y pueden mejorar la fiabilidad, pero requieren una gestión de configuración más sofisticada que utilice herramientas como los gráficos de Helm o Kustomize.

Después de la fase de planificación, puede comenzar la migración a Kubernetes, guiada por estas buenas prácticas:

1. Aplicaciones preparadas para Kubernetes.
2. Creación de pipelines de CI/CD para implementaciones automatizadas.
3. Monirtorización y registro de forma eficaz.
4. Clústeres de Kubernetes seguros.

Comience creando imágenes de contenedores con compilaciones multietapa. Esta técnica mantiene las dependencias de compilación separadas de lo que se ejecuta en producción, lo que reduce el tamaño de su imagen y las vulnerabilidades de seguridad.

Ejecute contenedores como usuarios no root. En este caso, si algo se ve comprometido, el daño sigue siendo limitado.

Utilice un etiquetado coherente y organice su registro de forma clara para poder rastrear fácilmente las versiones.

Unas comprobaciones de estado adecuadas ayudan a Kubernetes a gestionar sus aplicaciones con eficacia. Las sondas de Liveness indican a Kubernetes si un pod necesita reiniciarse, mientras que las sondas de preparación indican cuándo los pods pueden aceptar tráfico.

Las aplicaciones deben exponer los endpoints que verifiquen el estado de la aplicación comprobando la conectividad de la base de datos, dependencias externas o estado interno.

Para las redes, configure el descubrimiento de servicios y el equilibrio de carga utilizando los servicios de Kubernetes para que las aplicaciones puedan encontrar dependencias a través de los nombres de los servicios en lugar de direcciones IP codificadas.

Para el tráfico externo, implemente recursos de Ingress con controladores adecuados que gestionen la terminación y el enrutamiento SSL.

Externalice toda la configuración del código de la aplicación mediante archivos YAML. Utilice ConfigMaps para configuraciones no sensibles y Secrets para datos sensibles como credenciales de base de datos y claves de API, lo que permite que la misma imagen de contenedor se ejecute en desarrollo, prueba y producción con diferentes configuraciones.

Construya pipelines CI/CD que gestionen todo, desde el commit de código hasta la implementación en producción, con pruebas automatizadas que incluyan pruebas unitarias, pruebas de integración y verificación de implementación. Las imágenes de los contenedores se crean automáticamente y se envían a los registros con las versiones adecuadas.

Implemente una monitorización exhaustiva que abarque el uso de recursos (CPU, memoria y almacenamiento), el rendimiento de las aplicaciones y las métricas empresariales, con paneles de control para la visualización. El registro centralizado ayuda a depurar problemas en muchos pods y servicios.

Utilice el control de acceso basado en roles (RBAC) para definir permisos, políticas de red para controlar el tráfico entre pods y cifrado para datos en reposo y en tránsito. Escanee las imágenes de los contenedores con regularidad en busca de vulnerabilidades y mantenga las imágenes base actualizadas.

Incluso las migraciones a Kubernetes bien planificadas se enfrentan a obstáculos. Las aplicaciones heredadas on-premises a menudo no estaban diseñadas para entornos en contenedores y podían depender de configuraciones obsoletas, configuraciones de servidores específicas o almacenamiento local que no funciona en Kubernetes. Los sistemas externos como bases de datos y servicios de terceros también añaden complejidad. Las pruebas y validaciones exhaustivas en entornos de ensayo ayudan a identificar y resolver problemas de compatibilidad antes de la producción.

La protección de los datos es primordial. Ejecute sistemas antiguos y nuevos en paralelo temporalmente, sincronizando datos entre entornos y validando la funcionalidad antes de pasar por completo a Kubernetes. Esta ejecución en paralelo ayuda a minimizar el tiempo de inactividad y a reducir la pérdida de datos.

Los proveedores de servicios en la nube y otras empresas tecnológicas ofrecen una gama de herramientas y servicios de migración de Kubernetes, incluidos los siguientes.

Los proveedores de servicio en la nube ofrecen servicios gestionados para evaluar las cargas de trabajo, la contenerización y la implementación automatizada. Por ejemplo, Amazon EKS, Microsoft Azure AKS e IBM® Cloud Kubernetes Service ofrecen servicios de migración.

Además, las herramientas de infraestructura como código (IaC) como Terraform ayudan a los desarrolladores a automatizar el aprovisionamiento de clústeres y la instalación de complementos y la gestión de la configuración.

Estas herramientas proporcionan capacidades de monitorización, observabilidad y resolución de problemas para que los equipos puedan obtener información sobre el comportamiento, la estado y el rendimiento de sus entornos Kubernetes.

Las empresas de tecnología y consultoría proporcionan experiencia en Kubernetes que complementa las herramientas de migración. Estos servicios pueden orientar las decisiones estratégicas desde la evaluación inicial hasta la optimización posterior a la migración, ayudando a las organizaciones a superar complejos retos técnicos y organizativos.