Effizienter Low-Power-Cluster mit beeindruckender Leistung

Table of Contents

1. Einführung in Intel NUCs
2. Die Hardware-Konfiguration
3. Die Wahl des Server-Racks
4. Fernsteuerung der Geräte
5. Die Auswahl des Betriebssystems
6. Installation von Kubernetes
7. Konfiguration der Kubernetes-Cluster
8. Bereitstellung von Workloads in Kubernetes
9. Testen der Hochverfügbarkeit
10. Stromverbrauch und Leistung

👉 Einführung in Intel NUCs 👈

Intel NUCs sind kleine Formfaktor-Geräte, die sich ideal für den Einsatz als Server eignen. In diesem Artikel werde ich meine Erfahrungen mit der Einrichtung und Konfiguration eines Kubernetes-Clusters auf drei Intel NUCs teilen. Diese Geräte haben eine beeindruckende Leistung und bieten eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten für Heimlabors oder kleine Unternehmensumgebungen. Lassen Sie uns einen genaueren Blick auf die Hardware-Konfiguration, das Server-Rack, die Fernsteuerung, die Wahl des Betriebssystems, die Installation von Kubernetes, die Konfiguration des Clusters, die Bereitstellung von Workloads, die Testung der Hochverfügbarkeit sowie den Stromverbrauch werfen.

Die Hardware-Konfiguration

Um sicherzustellen, dass mein Kubernetes-Cluster reibungslos läuft, habe ich jeden Intel NUC mit 64 GB DDR4-RAM ausgestattet. Dies sollte ausreichend Speicher für meine Workloads bieten. Zusätzlich habe ich eine 1-TB-Samsung-NVMe-Solid-State-Festplatte für das Betriebssystem und eine zweite SSD für die Kubernetes-Speicherung hinzugefügt. Alle drei Geräte wurden mit diesen Spezifikationen ausgestattet, um eine einheitliche Konfiguration sicherzustellen.

Ein Prozessor mit vier Kernen und acht Threads ist in jedem dieser Intel NUCs enthalten. Dies bietet genügend Rechenleistung für meine Anforderungen. Darüber hinaus verfügen sie über eine Basis-Taktfrequenz von 2,8 GHz und können bei Bedarf auf 4,7 GHz übertaktet werden. Ein weiteres Highlight ist die integrierte QuickSync-Funktion, mit der ich bei Bedarf Codierungen auslagern kann.

Die Wahl des Server-Racks

Da ich meine Intel NUCs in einem Rack montieren wollte, entschied ich mich für ein Rack-Mount-System von MK1 Manufacturing. Dieses kleine Unternehmen bietet verschiedene Montagesätze für kleine Formfaktor-Geräte wie Intel NUCs an. Der Montagesatz ermöglicht es mir, alle drei Geräte sicher zu befestigen und bietet zudem eine praktische Kabelführung. Das Rack bietet eine bessere Organisation und schützt meine Geräte.

Fernsteuerung der Geräte

Um meine Intel NUCs aus der Ferne zu steuern, habe ich den Pi-KVM verwendet. Mit diesem Gerät kann ich mehrere Geräte über einen HDMI-Switch anschließen. Der Pi-KVM ermöglicht es mir sogar, die Geräte über Wake-on-LAN oder über mein Unify Smart PDU ein- oder auszuschalten. Damit kann ich meine Geräte mit minimaler Anstrengung steuern.

Die Auswahl des Betriebssystems

Für die Betriebssystemauswahl habe ich mich für Ubuntu Server entschieden. Ubuntu ist eines meiner bevorzugten Betriebssysteme, da es in meiner gesamten Infrastruktur verwendet wird. Die Verwendung eines einheitlichen Betriebssystems erleichtert die Verwaltung und Skalierung meines Clusters erheblich. Ich habe auch statische IP-Adressen reserviert und DNS-Einträge für jedes Gerät erstellt, um eine einfache Kommunikation und Verwaltung sicherzustellen.

Installation von Kubernetes

Die Installation von Kubernetes kann auf verschiedene Arten erfolgen. Ich habe mich für k3s entschieden, da es eine leichte und aktive Community hat. Um Zeit zu sparen, habe ich bereits ein Ansible-Playbook erstellt, das alle erforderlichen Schritte für die Installation eines hochverfügbaren Kubernetes-Clusters automatisiert. Das Playbook stellt sicher, dass sowohl die Kubernetes-API als auch die Load Balancer hochverfügbar sind. Mit drei Knoten kann ich einen Ausfall verkraften, während alles normal funktioniert.

Konfiguration der Kubernetes-Cluster

Nach der Installation von Kubernetes habe ich meine kubeconfig-Datei auf meinen lokalen Computer kopiert, um mit dem Cluster zu kommunizieren. Ich konnte erfolgreich die Kubernetes-API anpingen und die Verfügbarkeit der Knoten überprüfen. Nun konnte ich Workloads bereitstellen und die Leistungsfähigkeit der Hochverfügbarkeit testen.

Bereitstellung von Workloads in Kubernetes

Als ersten Test habe ich einen NGINX-Webserver als einfache Anwendung in Kubernetes bereitgestellt. Dabei habe ich drei Replikas erstellt und dafür gesorgt, dass sie auf den verschiedenen Knoten im Cluster verteilt werden. Dies gewährleistet die Hochverfügbarkeit der Anwendung. Die Kommunikation mit der Anwendung erfolgt über den MetalLB Load Balancer, der automatisch eine IP-Adresse zuweist.

Testen der Hochverfügbarkeit

Um die Hochverfügbarkeit des Clusters zu testen, habe ich einen der Knoten heruntergefahren. Dabei war die Kubernetes-API weiterhin verfügbar und die NGINX-Webseite war ununterbrochen erreichbar. Durch das Herunterfahren eines weiteren Knotens konnte ich schließlich die Auswirkungen auf die Verfügbarkeit des Clusters und der Anwendung feststellen. Das hochverfügbare Kubernetes-Cluster bewies seine Stärke und zeigte eine beeindruckende Leistungsfähigkeit.

Stromverbrauch und Leistung

Der Stromverbrauch der Intel NUCs lag bei etwa 20 Watt pro Gerät. Dies ist eine akzeptable Leistung für die gebotene Rechenpower. Der Vergleich mit einem Raspberry Pi zeigt, dass die Intel NUCs aufgrund der x86-Architektur und der fortschrittlichen Komponenten eine höhere Leistung bieten. Außerdem unterstützen sie Funktionen wie QuickSync, die zusätzliche Anwendungsmöglichkeiten bieten.

Zusammenfassung

Die Verwendung von Intel NUCs für den Betrieb eines Kubernetes-Clusters war eine gute Entscheidung. Die leistungsstarken Geräte bieten eine hohe Flexibilität und Skalierbarkeit. Die Rack-Montage und die Fernsteuerungsoptionen erleichtern die Verwaltung der Geräte, während das gewählte Betriebssystem und das Automatisierungsplaybook die Konfiguration und Einrichtung vereinfachen. Die Hochverfügbarkeit des Clusters und die Möglichkeit, verschiedene Workloads zu installieren, machen die Intel NUCs zu einer erstklassigen Wahl für Heimlabors und kleine Unternehmen.

FAQ

F: Kann ich andere Betriebssysteme anstelle von Ubuntu Server verwenden? Ja, Kubernetes ist plattformunabhängig und unterstützt verschiedene Betriebssysteme. Sie können ein Betriebssystem Ihrer Wahl verwenden, solange es die Anforderungen von Kubernetes erfüllt.

F: Warum habe ich mich für k3s als Kubernetes-Distribution entschieden? Ich habe mich für k3s entschieden, weil es eine leichte und aktive Community hat. Es bietet alle Funktionen, die ich für meinen Cluster benötige, ohne dabei zu viele Ressourcen zu verbrauchen.

F: Kann ich andere Workloads außer NGINX in Kubernetes bereitstellen? Ja, Sie können verschiedene Workloads in Kubernetes bereitstellen, solange sie stateless sind. Das bedeutet, dass sie keine dateninternen Speicher haben und von externen Quellen ihre Daten beziehen.

F: Kann ich meinen Kubernetes-Cluster weiter skalieren? Ja, Kubernetes lässt sich problemlos skalieren. Sie können neue Knoten hinzufügen und die Konfiguration entsprechend anpassen, um die Ressourcen zu erweitern.