Cluster de Baixo Consumo de Energia - Pequeno, Eficiente, MAS Poderoso!

Tabela de Conteúdos

1. Introdução
2. Configuração do Hardware
   1. Escolhendo os dispositivos Intel NUC
   2. Configurando o armazenamento
   3. Montando os dispositivos em um rack
3. Controle Remoto dos dispositivos
   1. Utilizando o Pi KVM
   2. Alternativa com o Unify Smart PDU
4. Instalação do sistema operacional
   1. Utilizando o Metal as a Service (MAAS)
   2. Escolhendo o Ubuntu Server
5. Instalação do Kubernetes
   1. Escolha do K3s
   2. Executando a instalação automatizada
6. Implantação de cargas de trabalho
   1. Configurando um servidor web com Nginx
   2. Verificando Alta disponibilidade
7. Testando a resiliência do cluster
   1. Introduzindo caos controlado
   2. Verificando a recuperação do cluster
8. Possibilidades de uso
   1. Hospedagem de aplicativos
   2. Servidores de jogos e websites
9. Consumo de energia
   1. Comparação com Raspberry Pi
   2. Eficiência do Intel NUC
10. Conclusão

🖥️ Configurando um Cluster de Kubernetes com Intel NUCs

Os clusters de Kubernetes são uma ótima solução para gerenciar e orquestrar cargas de trabalho em um ambiente distribuído. No entanto, muitas vezes é necessário encontrar a combinação certa de hardware para um cluster eficiente. Uma opção interessante são os dispositivos Intel NUC, que oferecem alto desempenho em um formato compacto.

1. Escolhendo os dispositivos Intel NUC

Os Intel NUCs são conhecidos por seu tamanho compacto e desempenho surpreendente. Ao escolher os dispositivos para o cluster, é importante considerar a potência de processamento, a quantidade de Memória RAM e a capacidade de armazenamento. Os NUCs com processadores Intel Core i3, i5 ou i7 são ideais para cargas de trabalho mais exigentes.

2. Configurando o armazenamento

Para o cluster de Kubernetes, é recomendável ter um armazenamento rápido e confiável. Uma opção é utilizar um SSD M.2 NVMe para o sistema operacional e armazenamento das cargas de trabalho. Além disso, é possível adicionar um segundo SSD para armazenamento adicional do Kubernetes, replicado entre os dispositivos.

3. Montando os dispositivos em um rack

Ao montar os Intel NUCs em um rack, é importante escolher um sistema de montagem adequado. Existem empresas especializadas na fabricação de kits de montagem em rack para dispositivos de pequeno formato, como os NUCs. Esses kits oferecem segurança e gerenciamento de cabos, proporcionando uma solução completa para o seu cluster.

🌐 Controle remoto dos dispositivos

O controle remoto dos dispositivos Intel NUC pode ser feito de diversas maneiras. No caso descrito no artigo, foi utilizado o Pi KVM, que permite conectar vários dispositivos usando um switch HDMI. Além disso, é possível ligar remotamente os NUCs utilizando o recurso Wake-on-LAN (WoL) ou um Unify Smart PDU para controlar a energia dos dispositivos.

💻 Instalação do sistema operacional

A escolha do sistema operacional é uma decisão importante ao configurar um cluster de Kubernetes com Intel NUCs. Neste caso, optou-se pelo Ubuntu Server devido à sua familiaridade e compatibilidade com a infraestrutura existente. É recomendável reservar endereços IP estáticos para os dispositivos e configurar entradas DNS para facilitar o gerenciamento.

☁️ Instalação do Kubernetes

Ao escolher uma distribuição do Kubernetes, é importante considerar a facilidade de instalação e a comunidade ativa por trás dela. Para o cluster descrito, utilizou-se o K3s devido à sua leveza e suporte da comunidade. A instalação automatizada foi realizada usando um playbook, garantindo alta disponibilidade tanto para a API do Kubernetes quanto para os balanceadores de serviço.

🚀 Implantação de cargas de trabalho

Uma vez configurado o cluster de Kubernetes, é possível implantar diversas cargas de trabalho. Neste caso, foi realizada a instalação de um servidor web simples usando o Nginx como exemplo. Uma configuração de três réplicas foi utilizada para garantir a alta disponibilidade da aplicação, distribuindo as réplicas pelos diferentes nós do cluster.

⚙️ Testando a resiliência do cluster

Para verificar a resiliência do cluster, foram realizados testes de interrupção controlada. Desligando um dos nós do cluster, foi possível observar que tanto a API do Kubernetes quanto a aplicação web permaneceram funcionando normalmente. Com a perda de dois nós, o acesso à aplicação foi interrompido, mas assim que um dos nós foi restaurado, tudo voltou a funcionar sem problemas.

💡 Possibilidades de uso

Com um cluster de Kubernetes com Intel NUCs, é possível explorar diversas aplicações e casos de uso. Desde a implantação de aplicativos tradicionais até servidores de jogos e websites, as possibilidades são amplas. É importante destacar que nem todas as cargas de trabalho são nativamente resilientes, sendo necessário levar em consideração o estado das aplicações e o uso de bancos de dados externos.

⚡ Consumo de energia

Um fator importante a ser considerado ao utilizar Intel NUCs é o consumo de energia. Em testes realizados, cada dispositivo consumiu cerca de 20 watts de potência em média. Vale ressaltar que os NUCs possuem um processador Intel Core i7, oferecendo alto desempenho mesmo com baixo consumo energético em comparação com opções como Raspberry Pi.

🏁 Conclusão

A configuração de um cluster de Kubernetes com Intel NUCs oferece uma experiência poderosa em um formato compacto. Com a escolha adequada de hardware, o uso de sistemas de montagem em rack e a automação da instalação, é possível criar um ambiente altamente disponível e fácil de gerenciar. As possibilidades de uso são vastas e o consumo de energia é otimizado, fazendo dos Intel NUCs uma excelente opção para ambientes de TI.