Seminar Karmada Multi-Cluster Networking, Service Discovery und Ingress

Das Seminar behandelt die Netzwerkschicht verteilter Anwendungen von der Clusterkonnektivität bis zur globalen Verkehrsführung. Service Discovery, Multi-Cluster Services, DNS, Ingress- und Gateway-Muster, Sicherheit, Health Checks und Fehlersuche werden in einer mehrteiligen Laborumgebung praktisch aufgebaut.

Inhaltsübersicht

• Zielsetzung
• Teilnehmerkreis
• Voraussetzungen
• Lernumgebung
• Netzwerkarchitektur und Konnektivitätsmodelle
• Clusterinterne und clusterübergreifende Service Discovery
• Karmada Multi-Cluster Service
• DNS-Architekturen
• Ingress und Gateway-Muster
• Traffic Policies und Zustandsprüfung
• Ost-West-Verkehr und Service Mesh
• Netzwerksicherheit
• Troubleshooting-Labor

Zielsetzung

Die Seminarinhalte verbinden technische Einordnung, nachvollziehbare Konfiguration und kontrollierte Betriebsprüfung.

• Netzwerk- und Namensauflösungsanforderungen einer Karmada-Plattform planen
• Services und Endpunkte über Clustergrenzen auffindbar machen
• Ingress- und Gateway-Muster für globale Anwendungen bewerten
• Traffic-Steuerung, Health Checks und Failover verbinden
• Netzwerkfehler systematisch über mehrere Cluster eingrenzen

Teilnehmerkreis

Netzwerk- und Kubernetes-Administratoren, Plattform-Engineers, Cloud-Engineers, Site Reliability Engineers und technische Architekten.

Voraussetzungen

Fundierte Kubernetes-Netzwerkkenntnisse, Services, CoreDNS, Ingress, TLS, Load Balancer und CNI-Grundlagen. Karmada-Architektur, Clusterregistrierung und Ressourcenverteilung werden vorausgesetzt.

Lernumgebung

Die Übungen werden in einer isolierten Multi-Cluster-Laborumgebung mit einer Karmada Control Plane und mehreren Kubernetes-Mitgliedsclustern durchgeführt. Alle Arbeitsschritte werden über deklarative Manifeste, kubectl, karmadactl und die jeweils erforderlichen Diagnosewerkzeuge nachvollzogen. Änderungen werden vor der Anwendung geprüft und nach der Anwendung anhand von Status, Events und Zielressourcen validiert.

1. Netzwerkarchitektur und Konnektivitätsmodelle

Control-Plane-Verbindungen, Pod-Netze und Datenverkehr zwischen Anwendungen werden getrennt geplant.

Inhalte

• API-Erreichbarkeit im Push- und Pull-Modus
• überlappende Pod- und Service-CIDRs
• direkte und Gateway-basierte Verbindung
• NAT und Firewalls
• MTU und Routing
• Verantwortungsgrenzen

Praxisablauf

1. Ausgangszustand, Zugriffsrechte und technische Voraussetzungen für „Netzwerkarchitektur und Konnektivitätsmodelle“ prüfen.
2. Vorhandene Objekte und Konfigurationen sichern und die vorgesehenen Änderungen als nachvollziehbare Manifeste vorbereiten.
3. Ein Netzwerkdiagramm für drei Cluster mit allen Steuerungs- und Datenpfaden erstellen.
4. Status, Events und erzeugte Objekte in der Karmada Control Plane sowie in den betroffenen Mitgliedsclustern vergleichen.
5. Eine kontrollierte Abweichung oder einen Fehlerfall auslösen, Korrektur beziehungsweise Rollback durchführen und das Ergebnis dokumentieren.

2. Clusterinterne und clusterübergreifende Service Discovery

Namensräume, Serviceidentitäten und Endpunktquellen werden auf Konsistenz geprüft.

Inhalte

• Kubernetes Service und EndpointSlice
• ServiceExport und ServiceImport
• Multi-Cluster Service API
• Namenskonventionen
• Headless Services
• Aktualisierung und TTL

Praxisablauf

1. Ausgangszustand, Zugriffsrechte und technische Voraussetzungen für „Clusterinterne und clusterübergreifende Service Discovery“ prüfen.
2. Vorhandene Objekte und Konfigurationen sichern und die vorgesehenen Änderungen als nachvollziehbare Manifeste vorbereiten.
3. Einen Service exportieren, in einem zweiten Cluster importieren und die Namensauflösung validieren.
4. Status, Events und erzeugte Objekte in der Karmada Control Plane sowie in den betroffenen Mitgliedsclustern vergleichen.
5. Eine kontrollierte Abweichung oder einen Fehlerfall auslösen, Korrektur beziehungsweise Rollback durchführen und das Ergebnis dokumentieren.

3. Karmada Multi-Cluster Service

Karmada-spezifische Ressourcen und Controller werden für eine zentrale Dienstsicht genutzt.

Inhalte

• ServiceExport-Verteilung
• ServiceImport-Erzeugung
• EndpointSlice-Synchronisation
• Clusterzuordnung
• Fehler- und Statusbedingungen
• Versions- und Featurevoraussetzungen

Praxisablauf

1. Ausgangszustand, Zugriffsrechte und technische Voraussetzungen für „Karmada Multi-Cluster Service“ prüfen.
2. Vorhandene Objekte und Konfigurationen sichern und die vorgesehenen Änderungen als nachvollziehbare Manifeste vorbereiten.
3. Einen Dienst über mehrere Mitgliedscluster veröffentlichen und seine Endpunkte zentral prüfen.
4. Status, Events und erzeugte Objekte in der Karmada Control Plane sowie in den betroffenen Mitgliedsclustern vergleichen.
5. Eine kontrollierte Abweichung oder einen Fehlerfall auslösen, Korrektur beziehungsweise Rollback durchführen und das Ergebnis dokumentieren.

4. DNS-Architekturen

Globale und clusterlokale Namen werden mit klaren Zuständigkeiten und Failover-Eigenschaften entworfen.

Inhalte

• CoreDNS und Stub Domains
• External DNS
• globale DNS-Zonen
• Split Horizon
• TTL und negative Caches
• DNSSEC und Berechtigungen

Praxisablauf

1. Ausgangszustand, Zugriffsrechte und technische Voraussetzungen für „DNS-Architekturen“ prüfen.
2. Vorhandene Objekte und Konfigurationen sichern und die vorgesehenen Änderungen als nachvollziehbare Manifeste vorbereiten.
3. Eine globale Namensstrategie entwerfen und einen kontrollierten Zielwechsel messen.
4. Status, Events und erzeugte Objekte in der Karmada Control Plane sowie in den betroffenen Mitgliedsclustern vergleichen.
5. Eine kontrollierte Abweichung oder einen Fehlerfall auslösen, Korrektur beziehungsweise Rollback durchführen und das Ergebnis dokumentieren.

5. Ingress und Gateway-Muster

Nord-Süd-Verkehr kann zentral, regional oder vollständig clusterlokal terminiert werden.

Inhalte

• Ingress Controller je Cluster
• globaler Load Balancer
• Gateway API
• Anycast und DNS-basiertes Routing
• TLS-Terminierung
• Zertifikatsverteilung

Praxisablauf

1. Ausgangszustand, Zugriffsrechte und technische Voraussetzungen für „Ingress und Gateway-Muster“ prüfen.
2. Vorhandene Objekte und Konfigurationen sichern und die vorgesehenen Änderungen als nachvollziehbare Manifeste vorbereiten.
3. Zwei Ingress-Varianten für dieselbe Anwendung umsetzen und hinsichtlich Ausfallwirkung vergleichen.
4. Status, Events und erzeugte Objekte in der Karmada Control Plane sowie in den betroffenen Mitgliedsclustern vergleichen.
5. Eine kontrollierte Abweichung oder einen Fehlerfall auslösen, Korrektur beziehungsweise Rollback durchführen und das Ergebnis dokumentieren.

6. Traffic Policies und Zustandsprüfung

Verkehr wird nur zu geeigneten, erreichbaren und fachlich freigegebenen Zielen geleitet.

Inhalte

• Health Checks
• Gewichtung und Priorität
• geografische und latenzbasierte Steuerung
• Session Affinity
• Canary Traffic
• Drain und Failover

Praxisablauf

1. Ausgangszustand, Zugriffsrechte und technische Voraussetzungen für „Traffic Policies und Zustandsprüfung“ prüfen.
2. Vorhandene Objekte und Konfigurationen sichern und die vorgesehenen Änderungen als nachvollziehbare Manifeste vorbereiten.
3. Einen gewichteten Rollout durchführen und bei einem Health-Check-Fehler automatisch auf gesunde Ziele umschalten.
4. Status, Events und erzeugte Objekte in der Karmada Control Plane sowie in den betroffenen Mitgliedsclustern vergleichen.
5. Eine kontrollierte Abweichung oder einen Fehlerfall auslösen, Korrektur beziehungsweise Rollback durchführen und das Ergebnis dokumentieren.

7. Ost-West-Verkehr und Service Mesh

Direkte Kommunikation zwischen Anwendungen in verschiedenen Clustern erfordert zusätzliche Identitäts- und Routingentscheidungen.

Inhalte

• Mesh-Föderation
• Cluster Sets und Trust Domains
• mTLS
• Gateway-Topologien
• Service Identity
• Latenz und Fehlerdomänen

Praxisablauf

1. Ausgangszustand, Zugriffsrechte und technische Voraussetzungen für „Ost-West-Verkehr und Service Mesh“ prüfen.
2. Vorhandene Objekte und Konfigurationen sichern und die vorgesehenen Änderungen als nachvollziehbare Manifeste vorbereiten.
3. Ein Service-Mesh-Zielbild mit Vertrauensgrenzen und Gateway-Pfaden für zwei Regionen erstellen.
4. Status, Events und erzeugte Objekte in der Karmada Control Plane sowie in den betroffenen Mitgliedsclustern vergleichen.
5. Eine kontrollierte Abweichung oder einen Fehlerfall auslösen, Korrektur beziehungsweise Rollback durchführen und das Ergebnis dokumentieren.

8. Netzwerksicherheit

Steuerungs- und Datenpfade werden mit Minimalfreigaben und nachvollziehbarer Zertifikatsverwaltung abgesichert.

Inhalte

• NetworkPolicy
• Firewallregeln
• mTLS und Zertifikatsrotation
• Egress-Kontrolle
• Secret-Verteilung
• Audit und Paketmitschnitt

Praxisablauf

1. Ausgangszustand, Zugriffsrechte und technische Voraussetzungen für „Netzwerksicherheit“ prüfen.
2. Vorhandene Objekte und Konfigurationen sichern und die vorgesehenen Änderungen als nachvollziehbare Manifeste vorbereiten.
3. Eine Freigabematrix erstellen und einen unzulässigen Netzwerkpfad erkennen sowie schließen.
4. Status, Events und erzeugte Objekte in der Karmada Control Plane sowie in den betroffenen Mitgliedsclustern vergleichen.
5. Eine kontrollierte Abweichung oder einen Fehlerfall auslösen, Korrektur beziehungsweise Rollback durchführen und das Ergebnis dokumentieren.

9. Troubleshooting-Labor

DNS-, Routing-, TLS-, MTU- und Health-Check-Fehler werden anhand eines festen Ebenenmodells analysiert.

Inhalte

• Namensauflösung
• EndpointSlice und ServiceImport
• Routing und NAT
• TLS-Handshake
• Ingress- und Gateway-Logs
• synthetische Tests

Praxisablauf

1. Ausgangszustand, Zugriffsrechte und technische Voraussetzungen für „Troubleshooting-Labor“ prüfen.
2. Vorhandene Objekte und Konfigurationen sichern und die vorgesehenen Änderungen als nachvollziehbare Manifeste vorbereiten.
3. Mehrere vorbereitete Netzwerkstörungen lokalisieren und die Diagnosepfade in einem Runbook festhalten.
4. Status, Events und erzeugte Objekte in der Karmada Control Plane sowie in den betroffenen Mitgliedsclustern vergleichen.
5. Eine kontrollierte Abweichung oder einen Fehlerfall auslösen, Korrektur beziehungsweise Rollback durchführen und das Ergebnis dokumentieren.