Seminar Docker-Android – Kubernetes und skalierbare Emulator-Farmen

Das Seminar entwirft und implementiert skalierbare Docker-Android-Testaufträge auf spezialisierten Kubernetes-Worker-Nodes.

KVM-Gerätezugriff, Pod-Spezifikation, Speicher, Netzwerke, Scheduling, Skalierung, Beobachtbarkeit und Betrieb werden vollständig behandelt.

Inhaltsübersicht

1. Kapitel 1: Kubernetes-Architektur für Android-Emulatoren
2. Kapitel 2: KVM-Gerät und Knotenzuordnung
3. Kapitel 3: Pod-Spezifikation und Startlogik
4. Kapitel 4: Speicher und Zustandsstrategie in Kubernetes
5. Kapitel 5: Services, Netzwerk und Zugriffspfade
6. Kapitel 6: Scheduling, Ressourcenlimits und Störungsvermeidung
7. Kapitel 7: Skalierung und Testwarteschlangen
8. Kapitel 8: Beobachtbarkeit und Fehlerdiagnose im Cluster
9. Kapitel 9: Containerrechte und Gerätezugriff
10. Kapitel 10: Betrieb, Pflege und technische Dokumentation

Zielgruppe

Kubernetes-Administratoren, Plattformengineers, SRE-Teams und Testinfrastruktur-Verantwortliche.

Voraussetzungen

Gute Kubernetes-, Linux- und Docker-Kenntnisse sowie Verständnis von KVM und Containerressourcen.

Kapitel 1: Kubernetes-Architektur für Android-Emulatoren

Inhaltsverzeichnis des Kapitels

1. Spezialisierte Worker-Nodes
2. Pod, Service und Testauftrag
3. Steuerung, Warteschlange und Lebenszyklus

Schritt-für-Schritt-Inhalte

1. Einen getrennten Node-Pool für virtualisierungsfähige Emulatorlasten planen.
2. Emulator, Testtreiber und Auswertung als klar abgegrenzte Komponenten modellieren.
3. Testaufträge über Jobs oder eine definierte Warteschlange starten.
4. Automatische Bereinigung und maximale Laufzeit für jeden Auftrag festlegen.

Kapitel 2: KVM-Gerät und Knotenzuordnung

Inhaltsverzeichnis des Kapitels

1. Kennzeichnung geeigneter Nodes
2. Gerätezugriff im Pod
3. Sicherheits- und Betriebsgrenzen

Schritt-für-Schritt-Inhalte

1. Virtualisierungsfähige Nodes mit eindeutigen Labels versehen.
2. KVM-Gerät kontrolliert in den Emulator-Pod durchreichen.
3. Pod-Sicherheitskontext und notwendige Rechte dokumentieren.
4. Scheduling auf ungeeignete Nodes technisch verhindern und mit einem Negativtest prüfen.

Kapitel 3: Pod-Spezifikation und Startlogik

Inhaltsverzeichnis des Kapitels

1. Image, Variablen und Ressourcen
2. Readiness und Zeitgrenzen
3. Abbruch- und Neustartverhalten

Schritt-für-Schritt-Inhalte

1. Image-Tag, Geräteprofil und Testkennung als deklarative Werte festlegen.
2. CPU- und Speicheranforderungen auf Basis einer Messung eintragen.
3. Readiness an tatsächliche Emulatorbereitschaft statt nur an den Containerprozess koppeln.
4. Neustartstrategie, aktive Frist und Fehlerbehandlung für Testjobs definieren.

Kapitel 4: Speicher und Zustandsstrategie in Kubernetes

Inhaltsverzeichnis des Kapitels

1. Ephemeral Volumes und Persistent Volumes
2. Testartefakte und Cache
3. Reset und Datenisolierung

Schritt-für-Schritt-Inhalte

1. Für Emulatorzustand, Buildcache und Ergebnisdaten getrennte Speicherentscheidungen treffen.
2. Flüchtige Daten bevorzugen, wenn Reproduzierbarkeit und Isolation Vorrang haben.
3. Persistente Volumes pro Projekt oder Testklasse eindeutig zuordnen.
4. Reset, Größenlimit und Löschung als Bestandteil der Jobdefinition festlegen.

Kapitel 5: Services, Netzwerk und Zugriffspfade

Inhaltsverzeichnis des Kapitels

1. Interne Service-Namen
2. Temporärer Zugriff auf noVNC und Appium
3. Netzwerkrichtlinien

Schritt-für-Schritt-Inhalte

1. Interne Dienste über stabile Service-Namen erreichbar machen.
2. Interaktive Zugriffe nur zeitlich und räumlich begrenzt veröffentlichen.
3. Netzwerkrichtlinien zwischen Testtreiber, Emulator und Auswertung definieren.
4. Zulässige und unzulässige Verbindungen mit automatisierten Prüfungen bestätigen.

Kapitel 6: Scheduling, Ressourcenlimits und Störungsvermeidung

Inhaltsverzeichnis des Kapitels

1. Requests und Limits
2. Affinität, Anti-Affinität und Taints
3. Bootspitzen und Überbuchung

Schritt-für-Schritt-Inhalte

1. Ressourcenanforderungen aus realen Referenzläufen ableiten.
2. Emulator-Pods über Taints und Tolerations auf spezialisierte Nodes beschränken.
3. Anti-Affinität oder Kapazitätsgrenzen gegen zu hohe Verdichtung einsetzen.
4. Verhalten bei CPU- und Speicherdruck gezielt testen.

Kapitel 7: Skalierung und Testwarteschlangen

Inhaltsverzeichnis des Kapitels

1. Horizontale Auftragsverteilung
2. Node-Skalierung und Vorwärmung
3. Grenzwerte und Rückstau

Schritt-für-Schritt-Inhalte

1. Testaufträge nach Priorität und erwarteter Dauer klassifizieren.
2. Maximale gleichzeitige Emulatorzahl pro Node festlegen.
3. Node-Skalierung mit Boot- und Imagebereitstellungszeit abstimmen.
4. Rückstau, Abbruch und Wiederholung mit definierten Grenzwerten behandeln.

Kapitel 8: Beobachtbarkeit und Fehlerdiagnose im Cluster

Inhaltsverzeichnis des Kapitels

1. Pod- und Emulatorstatus
2. Logs, Ereignisse und Ressourcenmetriken
3. Korrelation mit Testaufträgen

Schritt-für-Schritt-Inhalte

1. Laufkennung als Label und in allen Logs verwenden.
2. Podereignisse, Containerlogs und Emulatorstatus gemeinsam erfassen.
3. CPU-, Speicher- und Startzeitmetriken pro Auftrag auswerten.
4. Ein Diagnosepaket für fehlgeschlagene Jobs automatisch erzeugen.

Kapitel 9: Containerrechte und Gerätezugriff

Inhaltsverzeichnis des Kapitels

1. Gezielter Zugriff auf /dev/kvm
2. Privilegierte Betriebsarten und Alternativen
3. Dateirechte bei Volumes und Artefakten

Schritt-für-Schritt-Inhalte

1. Nur den erforderlichen Gerätezugriff an den Container weiterreichen.
2. Privilegierte Ausführung vermeiden oder begründen und technisch abgrenzen.
3. Volume- und Artefaktrechte für Dienstkonto und Pipelineagent prüfen.
4. Laufzeitparameter als freigegebene, versionierte Vorlage bereitstellen.

Kapitel 10: Betrieb, Pflege und technische Dokumentation

Inhaltsverzeichnis des Kapitels

1. Image- und Containerlebenszyklus
2. Bereinigung und Kapazitätskontrolle
3. Betriebshandbuch und Verantwortlichkeiten

Schritt-für-Schritt-Inhalte

1. Regelmäßige Prüfung freigegebener Image-Tags und Hostkomponenten planen.
2. Verwaiste Container, Netzwerke, Volumes und Images nach klaren Regeln entfernen.
3. Kapazität, Fehlerrate und Startzeiten fortlaufend beobachten.
4. Betriebsschritte, Zuständigkeiten und Eskalationswege in einem kurzen Handbuch pflegen.

Praxisübungen

• Kennzeichnung und Prüfung eines KVM-fähigen Worker-Nodes.
• Erstellung eines Emulator-Jobs mit Readiness, Ressourcen und kontrolliertem Gerätezugriff.
• Aufbau eines skalierbaren Testauftrags mit Warteschlange, Artefakten und automatischem Diagnosepaket.

Methodik

Fachliche Erläuterungen, Live-Demonstrationen, angeleitete Konfigurationen und eigenständige Übungen werden eng miteinander verzahnt. Fehlerfälle werden nicht nur behoben, sondern mit einer festen Prüfreihenfolge nachvollziehbar eingegrenzt.