Ansible K3s Cluster auf Hetzner-Servern

Dieses Repository enthält ein erweitertes Ansible-Playbook zur Einrichtung eines produktionsreifen K3s-Clusters auf Hetzner-Servern. Das Playbook berücksichtigt Best Practices für Sicherheit, Skalierbarkeit und Hochverfügbarkeit und integriert zahlreiche Komponenten, um eine umfassende Produktionsumgebung bereitzustellen.

Inhaltsverzeichnis

• Voraussetzungen
• Projektstruktur
• Enthaltene Rollen
• Installation
• Verwendung
• Komponenten im Detail
  • Hetzner Netzwerk und Load Balancer
  • K3s Cluster
  • Netzwerkmanagement mit Cilium
  • Monitoring und Logging
  • Zertifikatsverwaltung
  • Identity Management mit Keycloak
  • Datenbanken und Caching
  • Anwendungen
  • CI/CD und Automatisierung
• Best Practices
• Ressourcen
• Lizenz

Voraussetzungen

• Ansible installiert auf Ihrer lokalen Maschine
• Hetzner Cloud API Token mit ausreichenden Berechtigungen
• Domain Name für Ingress und Zertifikate
• E-Mail-Adresse für Let's Encrypt Zertifikate
• Container Registry Zugangsdaten für das Pushen von Docker-Images
• SSH-Zugang zu Ihren Hetzner-Servern
• Ansible Vault (empfohlen für das sichere Speichern von sensiblen Daten)

Projektstruktur

ansible-k3s-cluster/
├── playbook.yml
├── vars.yml
├── inventory/
│   └── hosts.ini
└── roles/
    ├── hetzner-network/
    ├── hetzner-loadbalancer/
    ├── k3s/
    ├── cilium/
    ├── network-policies/
    ├── nginx-ingress/
    ├── prometheus-grafana/
    ├── logging/
    ├── fluentd/
    ├── cert-manager/
    ├── keycloak-idp/
    ├── postgresql/
    ├── redis-cluster/
    ├── model-database/
    ├── nextjs-frontend/
    ├── hono-backend/
    ├── python-model/
    ├── hpa/
    ├── velero/
    ├── vault/
    ├── istio/
    ├── healthchecks/
    ├── disaster-recovery/
    ├── documentation/
    ├── security-scanning/
    ├── update-strategy/
    └── ci-cd/

Enthaltene Rollen

• hetzner-network: Einrichtung eines privaten Netzwerks in der Hetzner Cloud.
• hetzner-loadbalancer: Konfiguration eines Load Balancers für Traffic-Verteilung.
• k3s: Installation und Konfiguration von K3s.
• cilium: Installation des Cilium CNI für Netzwerkmanagement.
• network-policies: Anwendung von Netzwerk-Richtlinien für erhöhte Sicherheit.
• nginx-ingress: Installation des NGINX Ingress Controllers.
• prometheus-grafana: Einrichtung von Monitoring mit Prometheus und Grafana.
• logging: Installation eines Logging-Stacks (Loki).
• fluentd: Erweiterung des Logging-Systems mit Fluentd.
• cert-manager: Automatisierte Zertifikatsverwaltung mit cert-manager.
• keycloak-idp: Installation von Keycloak als Identity Provider.
• postgresql: Einrichtung einer PostgreSQL-Datenbank mit Replikation.
• redis-cluster: Installation eines Redis-Clusters für Caching.
• model-database: Einrichtung einer MongoDB-Datenbank mit Replikation.
• nextjs-frontend: Deployment einer Next.js Frontend-Anwendung.
• hono-backend: Deployment des Hono API Backends.
• python-model: Deployment eines Python-Modells für Datenverarbeitung.
• hpa: Konfiguration von Horizontal Pod Autoscaling.
• velero: Implementierung einer Backup-Strategie mit Velero.
• vault: Secrets Management mit HashiCorp Vault.
• istio: Integration des Istio Service Mesh.
• healthchecks: Einrichtung von Healthchecks und Readiness Probes.
• disaster-recovery: Planung und Dokumentation von Disaster Recovery.
• documentation: Automatische Generierung von Cluster-Dokumentation.
• security-scanning: Integration von Sicherheits-Scanning mit Trivy.
• update-strategy: Definition einer Update- und Rollback-Strategie.
• ci-cd: Integration einer CI/CD-Pipeline.

Installation

1. Repository klonen:

   git clone https://github.com/neelbiehler/ansible-k3s-cluster.git
   cd ansible-k3s-cluster

2. Voraussetzungen installieren: Stellen Sie sicher, dass Ansible und die benötigten Ansible Galaxy Rollen installiert sind:

   ansible-galaxy collection install community.general

3. Variablen konfigurieren: Erstellen Sie eine vars.yml Datei und fügen Sie Ihre spezifischen Variablen hinzu:

   hetzner_token: "Ihr_Hetzner_API_Token"
   domain_name: "example.com"
   email_address: "[email protected]"
   registry_username: "Ihr_Registry_Benutzername"
   registry_password: "Ihr_Registry_Passwort"

   Hinweis: Speichern Sie diese Datei sicher und verwenden Sie Ansible Vault für sensible Daten.

4. Inventardatei anpassen: Bearbeiten Sie die inventory/hosts.ini Datei und fügen Sie Ihre Server hinzu:

   [all]
   node1 ansible_host=Master_Server_IP
   node2 ansible_host=Worker_Server_IP
   
   [masters]
   node1
   
   [workers]
   node2

5. Playbook ausführen:

   ansible-playbook -i inventory/hosts.ini playbook.yml

Verwendung

• Überwachung: Nach der Installation können Sie auf Grafana zugreifen unter https://grafana.example.com.
• Anwendungen: Ihre Anwendungen sind über die konfigurierten Ingress-Routen erreichbar.
• Verwaltung: Verwenden Sie kubectl, um Ihren Cluster zu verwalten. Die kubeconfig-Datei befindet sich in Ihrem Home-Verzeichnis unter ~/.kube/config.

Komponenten im Detail

Hetzner Netzwerk und Load Balancer

• Private Netzwerke: Ermöglichen sichere interne Kommunikation zwischen den Knoten.
• Load Balancer: Verteilt eingehenden Traffic und erhöht die Verfügbarkeit.

K3s Cluster

• Leichtgewichtig: K3s ist eine minimalistische Kubernetes-Distribution.
• Hochverfügbar: Durch die Konfiguration von mehreren Master- und Worker-Knoten.

Netzwerkmanagement mit Cilium

• eBPF: Cilium nutzt eBPF für effizientes Netzwerkmanagement.
• Sicherheit: Unterstützt Netzwerk-Richtlinien für verbesserte Sicherheit.

Monitoring und Logging

• Prometheus und Grafana: Überwachung der Cluster-Leistung und Ressourcen.
• Loki und Fluentd: Sammlung und Analyse von Logs.

Zertifikatsverwaltung

• cert-manager: Automatisiert die Erstellung und Erneuerung von TLS-Zertifikaten.
• Let's Encrypt: Kostenlose SSL-Zertifikate für Ihre Domains.

Identity Management mit Keycloak

• SSO: Bietet Single Sign-On und Identity Federation.
• Integration: Kann mit Ihren Anwendungen für Authentifizierung verwendet werden.

Datenbanken und Caching

• PostgreSQL und MongoDB: Hochverfügbare Datenbanklösungen mit Replikation.
• Redis-Cluster: Schnelles Caching und Datenpersistenz.

Anwendungen

• Next.js Frontend: Modernes React-Framework für Ihre Benutzeroberfläche.
• Hono API Backend: Leistungsfähiges Backend für Ihre Anwendungen.
• Python-Modell: Verarbeitung von Daten und Machine-Learning-Modelle.

CI/CD und Automatisierung

• CI/CD-Pipeline: Automatische Builds und Deployments Ihrer Anwendungen.
• Vault: Sicheres Management von Geheimnissen und Zugangsdaten.
• Istio Service Mesh: Erweiterte Verkehrssteuerung und Sicherheit.

Best Practices

• Sicherheit: Verwenden Sie Ansible Vault für sensible Daten und implementieren Sie Netzwerk-Richtlinien.
• Skalierbarkeit: Nutzen Sie HPA und Ressourcenlimits, um effizient zu skalieren.
• Überwachung: Behalten Sie Ihr System mit Prometheus und Grafana im Blick.
• Backups: Implementieren Sie regelmäßige Backups mit Velero.
• Dokumentation: Halten Sie Ihre Dokumentation aktuell für eine einfachere Wartung.

Ressourcen

• Ansible Dokumentation
• Kubernetes Dokumentation
• Hetzner Cloud API
• Helm Charts Repository

Lizenz

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