Estrategia y mejores prácticas de migración de Kubernetes

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

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

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

Según un estudio de Cloud Native Computing Foundation (CNCF) de 2024, la adopción nativa de la nube alcanzó el 89%, y el 93% de las organizaciones ahora utilizan, prueban o evalúan Kubernetes.¹

Para llevar a cabo una migración de Kubernetes sin problemas, las organizaciones necesitan una estrategia sólida que implique una planificación cuidadosa diseñada para capturar oportunidades comerciales y de tecnología mientras se superan los desafíos.

Desarrollado 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 el despliegue, la gestión y la escalada de aplicaciones contenedorizadas.

Antes de Kubernetes, las aplicaciones normalmente se ejecutaban en servidores dedicados o máquinas virtuales (VM), lo que hacía que el escalado fuera costoso y requiriera mucho tiempo.

En entornos modernos de contenedores, un motor de tiempo de ejecución (normalmente Docker) permite a los desarrolladores construir, desplegar, ejecutar, actualizar y administrar 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.

El despliegue 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 gestiona 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 desplegables más pequeñas. Normalmente contienen contenedores basados en Linuxque comparten almacenamiento y otros recursos.

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

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

Una migración de Kubernetes ofrece beneficios tanto técnicos como organizacionales, que incluyen:

• Mejor uso de recursos y eficiencia de costos
• Fiabilidad mejorada y alta disponibilidad
• Despliegue más rápido
• Mayor productividad y autonomía del equipo

Kubernetes escala automáticamente las aplicaciones hacia arriba o hacia abajo en función de la demanda. Por ejemplo, durante los periodos de mayor tráfico, como una venta flash en un sitio web de comercio electrónico, activa más pods para manejar el equilibrio de carga. Cuando la venta termina y la demanda disminuye, Kubernetes vuelve a reducir la escala para conservar los recursos.

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

Kubernetes permite la entrega continua a escala para agilizar flujos de trabajo y permitir que los equipos generen cambios cuando sea necesario. Las actualizaciones continuas despliegan nuevas versiones gradualmente, monitoreando los problemas antes de completar la implementación. Si surgen problemas, las reversiones ocurren rápidamente.

Con Kubernetes, los equipos poseen servicios específicos y pueden trabajar de forma independiente. Esto incluye desplegar en horarios independientes, tomar decisiones de tecnología que se ajusten a sus necesidades e innovar al ritmo adecuado. 

Los equipos de plataforma proporcionan servicios compartidos, como monitoreo, registro y una malla de servicios que utilizan todos los equipos, creando coherencia sin limitar la innovación.

Las migraciones exitosas comienzan con una planificación exhaustiva que implica los siguientes pasos:

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

Comience por catalogar sus aplicaciones, infraestructura y dependencias existentes. Identifique qué aplicaciones son buenas candidatas para la migración temprana. Normalmente, las aplicaciones sin estado con API bien definidas funcionan mejor como puntos de partida, mientras que las aplicaciones con estado requieren más planeación.

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

Evalúe su infraestructura actual para determinar si un servicio de Kubernetes de un proveedor de la nube o una solución autohospedada tiene más sentido para su organización. Considere 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 IBM Institute for Business Value 2023, aproximadamente el 58% de los responsables de la toma de decisiones a nivel mundial informan que las habilidades en la nube siguen siendo un desafío considerable.

Identifique las brechas de habilidades de manera temprana y desarrolle planes de capacitación que incluyan experiencia práctica.

Decida entre diferentes estrategias de migración en función de las características de la aplicación y las prioridades empresariales. Un enfoque de levantar y desplazar contiene la aplicación existente con cambios mínimos, permitiendo una migración más rápida pero posiblemente perdiendo oportunidades de optimización. Refactorizar aplicaciones para ser nativas de la nube lleva más tiempo, pero ofrece mejor rendimiento, escalabilidad y eficiencia de costos.

Muchas organizaciones adoptan un enfoque por fases. Este enfoque implica comenzar con aplicaciones sencillas para adquirir experiencia y, a medida que aumenta la experiencia del equipo, abordar cargas de trabajo más complejas.

Determine si debe usar un solo 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 múltiples clústeres proporcionan mejor aislamiento y pueden mejorar la fiabilidad, pero requieren una gestión de configuración más sofisticada que emplee herramientas como los gráficos de Helm o Kustomize.

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

1. Prepare las aplicaciones para Kubernetes.
2. Cree pipelines de CI/CD para despliegues automatizados.
3. Monitoree y registre de manera efectiva.
4. Asegure los clústeres de Kubernetes.

Comience por crear imágenes de contenedores con compilaciones de varias etapas. Esta técnica mantiene las dependencias de compilación separadas de lo que se ejecuta en producción, lo que reduce el tamaño de la imagen y disminuye las vulnerabilidades de seguridad.

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

Utilice un etiquetado sistemáticas y organice su registro con claridad para que pueda rastrear fácilmente las versiones.

Las comprobaciones de estado adecuadas ayudan a Kubernetes a gestionar tus aplicaciones de forma eficaz. Las pruebas de actividad indican a Kubernetes si un pod necesita reiniciarse, mientras que las pruebas de disponibilidad indican cuándo los pods pueden aceptar tráfico.

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

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

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

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

Cree procesos de CI/CD que se encarguen de todo, desde la confirmación del código hasta el despliegue en producción, con pruebas automatizadas que incluaen pruebas unitarias, pruebas de integración y verificación del despliegue. Las imágenes de contenedores se construyen automáticamente y se envían a los registros con el control de versiones adecuado.

Desplegar un monitoreo integral que cubra el uso de recursos (CPU, memoria y almacenamiento), el rendimiento de las aplicaciones y las métricas comerciales, con paneles para la visualización. El registro centralizado ayuda a depurar problemas en muchos pods y servicios.

Utilice control de acceso basado en roles (RBAC) para definir permisos, políticas de red para controlar el tráfico entre pods y cifrado para los 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 de Kubernetes bien planificadas enfrentan obstáculos. Las aplicaciones heredadas on premises a menudo no se diseñaron para entornos en contenedores y pueden depender de configuraciones obsoletas, configuraciones de servidores específicas o almacenamiento local que no funcionan en Kubernetes. Los sistemas externos, como las bases de datos y los servicios de terceros, también agregan 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. Este funcionamiento en paralelo ayuda a minimizar el tiempo de inactividad y a reducir la pérdida de datos.

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

Los proveedores de servicios en la nube ofrecen servicios gestionados para evaluar cargas de trabajo, contenedorización y despliegue automatizado. 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 monitoreo, observabilidad y resolución de problemas con capacidades para que los equipos puedan obtener insights sobre el comportamiento, el estado y el rendimiento de sus entornos de Kubernetes.

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