Stratégie de migration Kubernetes et bonnes pratiques

Une stratégie de migration Kubernetes consiste en un plan étape par étape pour déplacer les applications et les workloads vers un environnement conteneurisé, y compris les bonnes pratiques pour un résultat réussi.

À mesure que les entreprises modernisent leurs applications et adoptent des technologies basées sur le cloud comme les microservices, elles ont besoin de plateformes d’orchestration de conteneurs pour gérer de manière fiable et efficace les workloads cloud hybride et multicloud.

En tant que principale plateforme d’orchestration, Kubernetes permet aux entreprises de faire avancer leur migration vers le cloud, facilitant ainsi la transition des applications héritées vers des environnements cloud natifs.

Selon une étude de la Cloud Native Computing Foundation (CNCF) réalisée en 2024, l’adoption des technologies cloud natives a atteint 89 %, avec 93 % des organisations utilisant, testant ou évaluant Kubernetes.¹

Pour effectuer une migration Kubernetes transparente, les entreprises ont besoin d’une stratégie robuste qui implique une planification minutieuse conçue pour saisir les opportunités commerciales et les opportunités technologiques tout en surmontant les défis.

Initialement développé par Google, Kubernetes est une plateforme open source d’orchestration de conteneurs maintenue par la Cloud Native Computing Foundation (CNCF) depuis 2015. Également connue sous le nom de k8s ou kube, cette plateforme planifie et automatise le déploiement, la gestion et la mise à l’échelle d’applications conteneurisées.

Avant Kubernetes, les applications étaient généralement exécutées sur des serveurs dédiés ou des machines virtuelles (VM), ce qui rendait la mise à l’échelle coûteuse et fastidieuse.

Dans les environnements conteneurisés modernes, un moteur d’exécution (généralement Docker) permet aux développeurs de construire, de déployer, d’exécuter, de mettre à jour et de gérer les conteneurs. Kubernetes fournit la couche d’orchestration nécessaire pour gérer des centaines voire des milliers de conteneurs à l’échelle. Aujourd’hui, Docker et Kubernetes sont les principaux outils de conteneurisation.

Le déploiement de Kubernetes se fait via des clusters composés de nœuds – chacun représentant une machine physique ou une VM. Chaque cluster possède un nœud principal qui gère un plan de contrôle (incluant le serveur API et la base de données etcd). Les applications Kubernetes s’exécutent dans des pods, qui sont les plus petites unités déployables. Ils contiennent généralement des conteneurs basés sur Linux qui partagent le stockage et d’autres ressources.

Les fonctionnalités principales de Kubernetes incluent des déploiements pour gérer les cycles de vie des applications et les ensembles de répliques, le DNS et la mise en réseau pour la prestation de services, ainsi que des espaces de noms pour l’isolement des ressources. Le serveur API Kubernetes (accessible via l’outil en ligne de commande kubectl) gère la configuration et orchestre la communication entre les composants. Les volumes persistants gèrent les besoins de stockage.

Kubernetes est open source, ce qui permet aux organisations d’éviter le verrouillage des fournisseurs. DevOps et les autres équipes ont l’avantage d’une communauté mondiale qui apporte des améliorations et des correctifs de sécurité. Tous les principaux fournisseurs de services cloud proposent des services Kubernetes gérés, notamment Amazon Web Services (AWS), Microsoft Azure, Google Cloud Platform et IBM Cloud.

Une migration Kubernetes offre des avantages techniques et organisationnels, notamment :

• Meilleure utilisation des ressources et meilleure rentabilité
• Amélioration de la fiabilité et de la disponibilité
• Déploiement plus rapide
• Amélioration de la productivité et de l’autonomie des équipes

Kubernetes met automatiquement à l’échelle les applications en fonction de la demande. Par exemple, en cas de pic de trafic, comme lors d’une vente flash sur un site d’e-commerce, il lance davantage de pods pour gérer l’équilibrage de charge. Une fois les soldes terminées et la demande diminuée, Kubernetes réduit la capacité afin de préserver les ressources.

Kubernetes contribue à la stabilité et à la disponibilité des applications grâce à la distribution sur les clusters et à la restauration automatique en cas de panne. Cela aide à maintenir une haute disponibilité.

Kubernetes permet une livraison continue à l’échelle pour aider à rationaliser les workflows et permettre aux équipes d’apporter des changements chaque fois que cela est nécessaire. Les mises à jour progressives déploient les nouvelles versions progressivement, en surveillant les problèmes avant de finaliser le déploiement. En cas de problème, les retours en arrière s’effectuent rapidement.

Avec Kubernetes, les équipes possèdent des services spécifiques et peuvent travailler indépendamment. Il s’agit notamment de déployer selon des calendriers indépendants, de faire des choix technologiques adaptés à leurs besoins et d’innover au bon rythme. 

Les équipes chargées de la plateforme fournissent des services partagés tels que la surveillance, la journalisation et un maillage de services que toutes les équipes utilisent, créant ainsi une cohérence sans limiter l’innovation.

Les migrations réussies commencent par une planification minutieuse qui comprend les étapes suivantes :

1. Évaluez votre environnement actuel.
2. Évaluez les compétences de l’équipe et les besoins de formation.
3. Choisissez votre approche de migration.
4. Planifiez votre stratégie de cluster.

Commencez par cataloguer vos applications, votre infrastructure et vos dépendances existantes. Identifiez les applications qui sont de bonnes candidates pour une migration anticipée. En général, les applications sans état dotées d’API bien définies fonctionnent le mieux comme point de départ, tandis que les applications avec état nécessitent plus de planification.

Documentez les dépendances entre applications, y compris les bases de données, les files de messages et les services externes qui doivent être pris en compte lors de la migration.

Évaluez votre infrastructure actuelle pour déterminer si un service Kubernetes géré par un fournisseur de cloud ou une solution auto-hébergée est plus judicieux pour votre organisation. Prenez en compte des facteurs tels que l’expertise interne, les exigences de conformité et les contraintes budgétaires.

Évaluez les capacités actuelles de votre équipe en matière de conteneurs, de Kubernetes et de pratiques cloud-native.

Selon un rapport 2023 de l’IBM Institute for Business Value, environ 58 % des décideurs mondiaux déclarent que les compétences cloud restent un défi considérable.

Identifiez rapidement les lacunes en matière de compétences et élaborez des plans de formation qui incluent une expérience pratique.

Choisissez entre différentes stratégies de migration en fonction des caractéristiques des applications et des priorités commerciales. Une approche de type « lift-and-shift » conteneurise les applications existantes avec un minimum de changements, ce qui permet une migration plus rapide mais risque de manquer des opportunités d’optimisation. La refactorisation des applications pour les rendre cloud natives prend plus de temps, mais offre de meilleures performances, une meilleure évolutivité et une meilleure rentabilité.

De nombreuses entreprises adoptent une approche progressive. Cette approche consiste à commencer par des applications simples pour acquérir de l’expérience, puis à aborder des workloads de plus en plus complexes au fur et à mesure que l’expertise de l’équipe grandit.

Déterminez si vous devez utiliser un seul cluster ou plusieurs clusters dans votre nouvel environnement. Les clusters individuels sont plus simples à gérer mais peuvent ne pas répondre aux exigences d’isolement, de conformité ou de répartition géographique. Plusieurs clusters offrent une meilleure isolation et peuvent améliorer la fiabilité, mais nécessitent une gestion de configuration plus sophistiquée utilisant des outils comme les charts Helm ou Kustomize.

Après la phase de planification, la migration Kubernetes peut commencer, guidée par ces bonnes pratiques :

1. Préparez les applications pour Kubernetes.
2. Créez des pipelines CI/CD pour des déploiements automatisés.
3. Surveillez et enregistrez efficacement.
4. Sécurisez les clusters Kubernetes.

Commencez par créer des images de conteneurs avec des builds multi-étapes. Cette technique sépare les dépendances de build de ce qui tourne en production, réduisant la taille de votre image et limitant les vulnérabilités de sécurité.

Exécutez les conteneurs en tant qu’utilisateur non root. Dans ce cas, si quelque chose est compromis, les dégâts restent limités.

Utilisez un étiquetage cohérent et organisez votre registre de manière claire afin de pouvoir suivre facilement les versions.

Des diagnostics d’intégrité appropriés permettent à Kubernetes de gérer efficacement vos applications. Les sondes de liveness indiquent à Kubernetes si un pod doit redémarrer, tandis que les sondes de readiness (préparation) indiquent quand les pods peuvent accepter le trafic.

Les applications doivent exposer des points de terminaison qui vérifient l’état de santé de l’application en vérifiant la connectivité de la base de données, les dépendances externes ou l’état interne.

Pour la mise en réseau, configurez la découverte de services et l’équilibrage de charge en utilisant les services Kubernetes afin que les applications puissent trouver des dépendances par le biais de noms de service plutôt que d’adresses IP codées en dur.

Pour le trafic externe, implémentez les ressources Ingress avec des contrôleurs appropriés qui gèrent la terminaison SSL et le routage.

Externalisez toute la configuration du code de l’application en utilisant des fichiers YAML. Utilisez ConfigMaps pour la configuration non sensible et Secrets pour les données sensibles telles que les identifiants de base de données et les clés API, ce qui permet d’exécuter la même image de conteneur dans les phases de développement, d’essai et de production avec des configurations différentes.

Créez des pipelines CI/CD qui gèrent tout, de la validation du code au déploiement en production, avec des tests automatisés comprenant des tests unitaires, des tests d’intégration et des vérifications de déploiement. Les images de conteneur sont construites automatiquement et transférées vers les registres avec la version appropriée.

Déployez une surveillance complète couvrant l’utilisation des ressources (CPU, mémoire et stockage), les performances des applications et les indicateurs commerciaux, avec des tableaux de bord pour la visualisation. La journalisation centralisée permet de déboguer les problèmes sur de nombreux pods et services.

Utilisez le contrôle d’accès basé sur les rôles (RBAC) pour définir les autorisations, les politiques réseau pour contrôler le trafic entre les pods, et le chiffrement des données au repos et en transit. Analysez régulièrement les images des conteneurs pour détecter des vulnérabilités et gardez les images de base à jour.

Même les migrations Kubernetes les mieux planifiées rencontrent des obstacles. Les applications existantes sur site n’ont souvent pas été conçues pour les environnements conteneurisés et peuvent s’appuyer sur des configurations obsolètes, des configurations de serveurs spécifiques ou un stockage local qui ne fonctionnent pas dans Kubernetes. Les systèmes externes comme les bases de données et les services tiers ajoutent également de la complexité. Des tests et une validation approfondis dans des environnements d’essai permettent d’identifier et de résoudre les problèmes de compatibilité avant la mise en production.

La protection des données est primordiale. Exécutez temporairement les anciens et les nouveaux systèmes en parallèle, synchronisez les données entre les environnements et validez les fonctionnalités avant de passer complètement à Kubernetes. Cette exécution en parallèle aide à minimiser les temps d’arrêt et à diminuer la perte de données.

Les fournisseurs de cloud et d’autres entreprises technologiques proposent une gamme d’outils et de services de migration Kubernetes, notamment les suivants.

Les fournisseurs de service cloud proposent des services gérés pour l’évaluation des workloads, la conteneurisation et le déploiement automatisé. Par exemple, Amazon EKS, Microsoft Azure AKS et IBM Cloud Kubernetes Service offrent tous des services de migration.

De plus, les outils d’infrastructure en tant que code (IaC) comme Terraform aident les développeurs à automatiser le provisionnement des clusters, l’installation et la configuration des modules complémentaires, ainsi que la gestion de la configuration.

Ces outils offrent des capacités de surveillance, d’observabilité et de dépannage afin que les équipes puissent obtenir des informations sur le comportement, la santé et les performances de leurs environnements Kubernetes.

Les entreprises de technologie et de conseil fournissent une expertise Kubernetes qui complète les outils de migration. Ces services peuvent guider les décisions stratégiques depuis l’évaluation initiale jusqu’à l’optimisation post-migration, en aidant les entreprises à relever des défis techniques et organisationnels complexes.