Cos'è uno spazio dei nomi in Kubernetes?

Gli spazi dei nomi Kubernetes consentono di suddividere e gestire le risorse cluster tra più utenti o progetti. Creano ambienti isolati all'interno di un cluster, impedendo la sovrapposizione delle risorse e consentendo agli amministratori di controllare l'accesso a risorse specifiche. L'uso degli spazi dei nomi può migliorare l'organizzazione, semplificare la configurazione del sistema e migliorare la sicurezza in un cluster Kubernetes.

Gli spazi dei nomi Kubernetes creano ambienti isolati fornendo una suddivisione virtuale del cluster, consentendo di raggruppare e gestire le risorse separatamente. Quando si crea uno spazio dei nomi, viene generato un ambito univoco per i nomi delle risorse sotto il relativo ombrello. In questo modo si garantisce che le risorse appartenenti a spazi dei nomi diversi non possano interagire direttamente tra loro, a meno che non sia consentito in modo esplicito, impedendo conflitti di nomi non intenzionali e mantenendo l'isolamento.

Per gestire in modo efficiente le risorse all'interno di un cluster, Kubernetes utilizza unità organizzative, come Pod, Servizi, Implementazioni, ReplicaSet, StatefulSet, DaemonSet e ConfigMap. Mentre i pod costituiscono la base di questa gerarchia organizzativa e i nodi agiscono come macchine operaie che ospitano più pod, gli spazi dei nomi operano a un livello di astrazione superiore. Dividono insiemi di oggetti in modo indipendente, fornendo una separazione logica all'interno di un cluster Kubernetes.

Come funzionano gli spazi dei nomi in Kubernetes

Ogni spazio dei nomi ospita il proprio set di risorse, offrendo al contempo un meccanismo per definire criteri e controlli di accesso basati sui ruoli. Di conseguenza, è possibile assegnare autorizzazioni utente e quote specifiche a uno spazio dei nomi senza influire sulle risorse in altri spazi dei nomi.

Questo isolamento brilla in particolare negli ambienti multi-team o multi-progetto, in cui la necessità di mantenere spazi di lavoro separati è essenziale. Consente di mantenere un cluster Kubernetes organizzato in modo logico e sicuro, evitando al contempo interferenze tra applicazioni e utenti che operano in spazi dei nomi distinti.

In Kubernetes esistono principalmente due tipi di spazi dei nomi: Gli spazi dei nomi di sistema predefiniti e gli spazi dei nomi creati dall'utente. Gli spazi dei nomi di sistema predefiniti vengono forniti in bundle con Kubernetes e servono a scopi specifici all'interno del cluster. Gli spazi dei nomi di sistema più comuni includono:

• Kube-system: Questo spazio dei nomi contiene le risorse e i componenti necessari per il corretto funzionamento di Kubernetes, come i componenti del piano di controllo (API Server, etcd, Controller Manager) e componenti aggiuntivi vitali come DNS e UI-dashboard. Poiché è essenziale per il funzionamento del cluster, gli utenti devono prestare attenzione quando apportano modifiche a questo spazio dei nomi.
• Kube-public: Uno spazio dei nomi leggibile accessibile a tutti gli utenti, inclusi quelli senza autenticazione. Contiene principalmente risorse che devono essere ampiamente individuabili o disponibili per tutti i nodi del cluster. Ad esempio, contiene la ConfigMap cluster-info che fornisce informazioni generali sul cluster.
• Kube-node-lease: Dedicato a contenere gli oggetti Lease creati da ciascun nodo come forma di indicatore di integrità, questo spazio dei nomi consente un monitoraggio più efficiente dei nodi e alleggerisce il carico sul piano di controllo.

Gli spazi dei nomi creati dall'utente, invece, come suggerisce il nome, sono personalizzati e creati dagli utenti o dagli amministratori. Questi offrono isolamento e organizzazione per le risorse relative a specifiche applicazioni o progetti all'interno di un cluster. Gli utenti possono definire tutti gli spazi dei nomi personalizzati necessari per segregare e gestire efficacemente i carichi di lavoro, mantenendo un controllo granulare sulle autorizzazioni di accesso e sulle quote di risorse.

Mentre gli spazi dei nomi di sistema sono fondamentali per il funzionamento del cluster, gli spazi dei nomi creati dall'utente offrono flessibilità per la gestione di applicazioni e risorse tra più team o progetti all'interno di un singolo ambiente Kubernetes.

Funzionalità principali dello spazio dei nomi in Kubernetes

Gli spazi dei nomi Kubernetes offrono una gamma di funzionalità chiave che si rivolgono all'organizzazione, alla gestione e alla sicurezza delle risorse del cluster. Come accennato, gli spazi dei nomi forniscono un ambito univoco per ogni risorsa creata al loro interno. Questa separazione garantisce che le risorse con lo stesso nome in spazi dei nomi diversi non siano in conflitto, consentendo il corretto funzionamento di più applicazioni o progetti nello stesso cluster.

Gli spazi dei nomi forniscono inoltre:

• Controllo di accesso: implementando le regole RBAC, gli amministratori possono concedere o limitare l'accesso degli utenti a spazi dei nomi specifici o a risorse all'interno di tali spazi. Questa granularità aumenta la sicurezza dei dati e aiuta a mantenere l'ordine tra i team che lavorano su progetti diversi.
• Gestione delle risorse: gli spazi dei nomi facilitano la gestione efficiente delle risorse, consentendo agli amministratori di impostare quote di utilizzo della CPU, della memoria e dello storage per ogni spazio dei nomi. In questo modo si evita che un singolo spazio dei nomi utilizzi una quantità eccessiva di risorse del cluster e si promuove una distribuzione equa tra tutti i progetti.
• Criteri di rete: Gli amministratori possono definire criteri di rete a livello di spazio dei nomi, consentendo loro di controllare il flusso di traffico tra i pod all'interno di uno spazio dei nomi o stabilire limiti di comunicazione tra pod appartenenti a spazi dei nomi diversi.
• Etichette e annotazioni: gli spazi dei nomi supportano l'uso di etichette e annotazioni, che possono essere applicate per organizzare e filtrare meglio le risorse, comprese quelle esterne come i backup. Questi tag di metadati consentono di identificare rapidamente risorse specifiche o gruppi di risorse, semplificando le attività di amministrazione.
• Visualizzazione delle risorse con ambito: usando kubectl, gli utenti possono filtrare le query delle risorse in base allo spazio dei nomi. In questo modo è possibile semplificare l'esecuzione di query e la gestione delle risorse nell'ambito di uno spazio dei nomi specifico.

Sfruttando queste funzionalità chiave, gli spazi dei nomi Kubernetes consentono un'organizzazione efficiente e una gestione sicura delle risorse del cluster in ambienti multiutente e multiprogetto. Creano partizioni logiche che isolano i carichi di lavoro, semplificano l'allocazione delle risorse e garantiscono un ecosistema Kubernetes ben strutturato.

Uso dello spazio dei nomi in Kubernetes

Per sfruttare al meglio gli spazi dei nomi in Kubernetes, è essenziale comprendere come crearli, gestirli e passare da uno all'altro. Per creare uno spazio dei nomi vengono usati semplici file YAML. Questi file definiscono il nome e i metadati di uno spazio dei nomi. Ad esempio, per assegnare gli oggetti Kubernetes a uno spazio dei nomi è sufficiente includere il campo dello spazio dei nomi nella definizione YAML. Se non viene specificato alcuno spazio dei nomi, Kubernetes crea automaticamente oggetti all'interno dello spazio dei nomi predefinito. Una volta che un file di configurazione YAML è pronto per l'uso, viene applicato usando il comando kubectl create.  Questo comando esegue la maggior parte dei comandi dello spazio dei nomi relativi alla configurazione e all'amministrazione.

Ecco alcuni altri comandi kubectl utili:

• Per visualizzare informazioni su uno o più spazi dei nomi specifici all'interno di un cluster, usare il comando kubectl get namespaces.
• Per passare da uno spazio dei nomi all'altro ed eseguire varie operazioni, ad esempio la creazione o l'eliminazione di risorse, passare a kubectl il flag --namespace seguito dallo spazio dei nomi desiderato.
• Per eliminare gli spazi dei nomi, usare il comando kubectl delete namespace. Tuttavia, prestare attenzione quando si esegue questa operazione, poiché questo comando rimuove anche tutte le risorse associate.

Nelle situazioni in cui più team o progetti condividono un singolo cluster Kubernetes, l'utilizzo di più spazi dei nomi diventa fondamentale. Questo approccio consente l'isolamento delle risorse e il controllo degli accessi mantenendo un ambiente ben organizzato.

Best practice per l'utilizzo degli spazi dei nomi in Kubernetes

Il rispetto delle best practice nell'uso degli spazi dei nomi in Kubernetes garantisce un ambiente efficiente e sicuro. Innanzitutto, segui le convenzioni di denominazione che siano descrittive e coerenti in tutta l'organizzazione. Questa pratica consente di identificare rapidamente le risorse e i progetti o i team associati.

Allocazione delle risorse

Nelle grandi organizzazioni con numerosi progetti o team che condividono un singolo cluster Kubernetes, l'allocazione delle risorse può diventare una sfida. Gli spazi dei nomi forniscono una soluzione consentendo agli amministratori di impostare quote di risorse e intervalli di limiti per ogni spazio dei nomi.

Questa allocazione delle risorse ottimizzata svolge un ruolo fondamentale nel mantenimento di un cluster organizzato e farlo in modo efficace è ciò che definisce un guru di Kubernetes. È essenziale impostare limiti e quote di risorse per ogni spazio dei nomi, per evitare un consumo eccessivo di CPU, memoria e storage da parte di un singolo progetto.

Per implementare le quote di risorsa, creare un file YAML che definisca i limiti desiderati per ogni tipo di risorsa e applicarlo allo spazio dei nomi desiderato usando il comando kubectl create. Kubernetes fa quindi rispettare questi limiti impedendo la creazione di nuove risorse che supererebbero le quote specificate.

Quote di risorse e intervalli di limiti

Un'altra best practice relativa alle risorse è la definizione di intervalli limite. Mentre le quote di risorse consentono agli amministratori di impostare limiti sulla quantità totale di CPU, memoria e archiviazione utilizzata da uno spazio dei nomi, gli intervalli di limiti impostano vincoli sul consumo minimo e massimo di risorse consentito per le singole risorse.

In questo modo è possibile mantenere la coerenza nell'allocazione delle risorse e prevenirne il consumo eccessivo o il sottoutilizzo accidentali. In questo modo si evita che un singolo progetto monopolizzi le risorse del cluster e si garantisce un'equa distribuzione tra tutti i progetti.

Per configurare gli intervalli limite, creare un file YAML che specifichi i valori minimo e massimo per ogni tipo di risorsa (CPU, memoria e così via) e applicarlo allo spazio dei nomi desiderato. Kubernetes applicherà quindi questi vincoli durante la creazione o l'aggiornamento delle risorse all'interno di tale spazio dei nomi.

Maggiore sicurezza e controllo degli accessi

Il controllo degli accessi e la sicurezza sono fondamentali negli ambienti multiutente, quindi è fondamentale implementare regole di controllo degli accessi basate sui ruoli per concedere o limitare l'accesso degli utenti a spazi dei nomi e risorse specifici. Questa granularità migliora la sicurezza e aiuta a mantenere l'ordine tra i team che lavorano su progetti diversi.

I criteri di rete svolgono anche un ruolo fondamentale nella protezione della comunicazione tra i pod all'interno di uno spazio dei nomi o tra spazi dei nomi diversi. Definendo i criteri di rete a livello di spazio dei nomi, gli amministratori possono controllare il flusso di traffico tra i pod e stabilire limiti di comunicazione.

Analogamente alle configurazioni dello spazio dei nomi, i criteri di rete vengono definiti usando file YAML e definiti da regole che regolano il traffico in ingresso e in uscita tra i pod. Gli amministratori possono applicare queste regole alle etichette dei pod, agli indirizzi IP o a porte di rete specifiche. Una volta creata, la configurazione di rete viene applicata con il comando kubectl create.

Strumenti di monitoraggio

È possibile utilizzare diversi strumenti di monitoraggio per tenere d'occhio il consumo di risorse, il traffico di rete e altre metriche chiave per ogni spazio dei nomi. La dashboard Kubernetes è l'interfaccia utente ufficiale basata sul Web per i cluster Kubernetes. Fornisce una panoramica dell'utilizzo delle risorse, del traffico di rete e di altre metriche chiave per ogni spazio dei nomi.

Nel frattempo, Kubernetes si avvale anche di un ricco ecosistema di strumenti. Prometheus è un potente sistema di monitoraggio open source in grado di raccogliere e archiviare un'ampia gamma di metriche dai cluster Kubernetes. Include funzionalità di avviso integrate, in modo che Prometheus possa notificare agli amministratori potenziali problemi prima che si aggravino.

Un altro strumento popolare è Grafana, che è una dashboard che si integra con Prometheus per visualizzare le metriche raccolte. Grafana fornisce una visualizzazione completa dell'utilizzo dello spazio dei nomi, semplificando l'identificazione delle tendenze o l'individuazione di anomalie.

Tecniche di risoluzione dei problemi

Il monitoraggio e la risoluzione dei problemi sono aspetti essenziali della gestione degli spazi dei nomi in un cluster Kubernetes. Quando si verificano problemi all'interno di uno spazio dei nomi, esistono diverse tecniche che consentono di identificare e risolvere i problemi.

• Usare i comandi kubectl per ispezionare le risorse all'interno dello spazio dei nomi interessato, che possono fornire informazioni preziose sullo stato corrente delle risorse e su eventuali problemi.
• Controllare i log per le singole risorse (ad esempio, i pod) all'interno dello spazio dei nomi per identificare errori o altri segnali di problemi.
• Esaminare le metriche di monitoraggio per identificare le tendenze o le anomalie che potrebbero indicare un problema.
• Consulta la documentazione di Kubernetes o i forum online per indicazioni sulla risoluzione di problemi o errori specifici.

Il monitoraggio dell'utilizzo degli spazi dei nomi è essenziale per identificare potenziali colli di bottiglia, problemi di risorse o vulnerabilità dei dati; ricorda quindi di utilizzare strumenti di monitoraggio e dashboard per tenere sotto controllo il consumo di risorse, il traffico di rete e altre metriche chiave per ogni spazio dei nomi.

Come iniziare con Veeam

Mentre ti avventuri nel mondo di Kubernetes e degli spazi dei nomi, prendi in considerazione la possibilità di collaborare con Veeam per un'esperienza senza interruzioni. Veeam offre una gamma di prodotti e soluzioni su misura per soddisfare le tue esigenze di gestione di Kubernetes.

Veeam Kasten, la soluzione di backup e ripristino nativa per Kubernetes di Veeam, aiuta a mantenere le applicazioni e i dati sempre protetti. Con la sua interfaccia facile da usare e le sue solide funzionalità, Veeam Kasten semplifica il processo di backup e ripristino offrendo al contempo la massima tranquillità.

Esplora la suite completa di soluzioni di backup di Veeam a supporto del tuo viaggio in Kubernetes. Con Veeam al tuo fianco, puoi navigare con sicurezza nelle complessità degli spazi dei nomi Kubernetes e creare un ambiente ben organizzato, sicuro ed efficiente per le tue applicazioni.