Implementación y gestión de aplicaciones de automatización de procesos empresariales en Amazon EKS: una guía práctica

Abstracto

Este documento presenta una guía completa sobre la implementación y la gestión de aplicaciones de automatización de procesos empresariales (BPA) mediante el servicio Amazon Elastic Kubernetes Service (EKS). Describe los requisitos previos, destaca las ventajas de utilizar EKS y proporciona instrucciones paso a paso para configurar un clúster EKS, una base de datos Amazon RDS y un sistema MongoDB Atlas. Además, el documento profundiza en la arquitectura de implementación y especifica los requisitos del entorno, ofreciendo un recurso exhaustivo para las organizaciones que pretenden aprovechar EKS para sus aplicaciones BPA en contenedores.

Palabras clave

Amazon EKS, Kubernetes, AWS, RDS, MongoDB Atlas, DevOps, Cloud Computing, automatización de procesos empresariales.

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Introducción

BPA

En la era digital actual, las empresas buscan agilizar y automatizar los procesos empresariales complejos en una amplia gama de entornos de TI. La automatización de procesos empresariales (BPA) se ha convertido en una tecnología fundamental que permite a las organizaciones mejorar la eficacia operativa, reducir los errores y mejorar la prestación de servicios. BPA presenta varias innovaciones y mejoras clave destinadas a avanzar en la automatización del flujo de trabajo, el aprovisionamiento de servicios y las aplicaciones de automatización estándar.

La plataforma BPA aloja aplicaciones y casos de uso operativos y de TI/empresariales, como actualizaciones de SO, aprovisionamiento de servicios e integración con motores de orquestación. Los clientes tienen acceso a un ciclo de vida de servicios y funciones de BPA que incluyen asesoría, implementación, servicios empresariales críticos y asistencia para soluciones a través de expertos de Cisco, prácticas recomendadas y técnicas y metodologías probadas que ayudan a automatizar sus procesos empresariales y a eliminar el riesgo de sus sistemas.

Estas capacidades del ciclo de vida pueden estar basadas en suscripciones o personalizarse según las necesidades individuales. Los servicios de implementación ayudan a definir, integrar e implementar herramientas y procesos para acelerar la automatización. Los expertos de Cisco llevan a cabo un proceso formal para recopilar requisitos, diseñar y desarrollar historias de usuarios basadas en procesos ágiles y herramientas de integración continua y prestación continua (CICD), e implementa servicios flexibles con pruebas automatizadas de flujos de trabajo, dispositivos y servicios nuevos o existentes. Con la Asistencia para soluciones, los clientes pueden acceder a una asistencia centralizada las 24 horas del día, los 7 días de la semana, que se centra en los problemas centrados en el software, junto con la asistencia de varios proveedores y código abierto que se ofrece a través del modelo de software por niveles de Cisco. Los expertos en asistencia para soluciones de Cisco le ayudan a gestionar su caso desde la primera llamada hasta la resolución final y actúan como el principal punto de contacto al trabajar con varios proveedores simultáneamente. Podrá experimentar hasta un 44% menos de problemas al trabajar con expertos en soluciones, lo que le ayudará a mantener la continuidad empresarial y a obtener un retorno de la inversión en BPA más rápido.

Las características técnicas clave, como la compatibilidad con FMC y dispositivos administrados con Ansible, las ejecuciones paralelas mediante Advanced Queuing Framework (AQF) y el cumplimiento ampliado de la configuración para los dispositivos NDFC y FMC, posicionan a BPA como una solución completa para la automatización empresarial a gran escala. Con capacidades añadidas en gestión de SD-WAN, incorporación de dispositivos y administración de políticas de firewall, la versión aborda aspectos críticos de la seguridad y la automatización de la red, satisfaciendo las demandas de entornos de varios proveedores a gran escala.

EKS

Amazon Elastic Kubernetes Service (EKS) es un servicio de Kubernetes totalmente administrado proporcionado por Amazon Web Services (AWS). EKS, que se lanzó en 2018, simplifica el proceso de implementación, gestión y ampliación de aplicaciones en contenedores mediante Kubernetes, una plataforma de orquestación de contenedores de código abierto. EKS abstrae las complejidades de la gestión de clústeres de Kubernetes, lo que permite a los desarrolladores centrarse en crear y ejecutar aplicaciones sin necesidad de gestionar la infraestructura subyacente.

Ventajas del uso de Amazon EKS para la implementación de aplicaciones

Amazon EKS ofrece varias ventajas para la implementación de aplicaciones, lo que lo convierte en una opción popular para las organizaciones que aprovechan aplicaciones y microservicios en contenedores.

Entre las principales ventajas se incluyen:

• Plano de control de Kubernetes administrado: EKS se encarga de la implementación, la ampliación y el mantenimiento del plano de control de Kubernetes, lo que reduce la carga operativa.

• Gestión de clústeres simplificada: EKS abstrae las complejidades de la configuración y gestión de clústeres de Kubernetes.

• Escalabilidad: EKS permite una sencilla ampliación de clústeres para adaptarse a cargas de trabajo cada vez mayores.

• Alta disponibilidad: EKS admite implementaciones de zonas de disponibilidad múltiple, lo que mejora la disponibilidad y la tolerancia a fallos.

• Integración con los servicios de AWS: EKS se integra a la perfección con varios servicios de AWS.

• DevOps Automation: EKS admite la integración continua y la implementación continua (CI/CD) para aplicaciones en contenedores.

Arquitectura de implementación de BPA

Esta imagen representa una arquitectura de alto nivel de una infraestructura basada en la nube implementada en AWS, utilizando varios componentes clave. Aquí hay un desglose del diagrama:

1. Amazon EKS (Elastic Kubernetes Service): en el núcleo del diagrama, Amazon EKS se implementa en tres zonas de disponibilidad (AZ1, AZ2, AZ3), con nodos de trabajo de Kubernetes dentro de cada zona. Esto indica una configuración de alta disponibilidad y tolerante a fallos, ya que las cargas de trabajo se distribuyen en varias zonas de disponibilidad.

2. ALB (equilibrador de carga de aplicaciones): se sitúa en la parte frontal, recibe el tráfico de los usuarios y lo distribuye por el clúster EKS para gestionar las cargas de trabajo de las aplicaciones. El equilibrador de carga garantiza que las solicitudes se distribuyan de manera uniforme y que puedan gestionar la escalabilidad según la demanda del tráfico.

3. Amazon RDS (Servicio de base de datos relacional) - PostgreSQL: En el lado derecho del diagrama, hay una instancia de Amazon RDS que ejecuta PostgreSQL. A esta base de datos pueden tener acceso las aplicaciones que se ejecutan dentro del clúster EKS.

4. ECR (Elastic Container Registry): Aquí es donde se almacenan y administran las imágenes del contenedor Docker, que luego se implementan en Amazon EKS para ejecutar las cargas de trabajo.

5. MongoDB Atlas: En el lado izquierdo, MongoDB Atlas se integra en la arquitectura a través de un terminal privado. MongoDB Atlas es un servicio de base de datos NoSQL alojado en la nube, utilizado aquí para manejar los requisitos de base de datos basados en documentos. El terminal privado garantiza una comunicación segura y privada entre la instancia de MongoDB Atlas y otros componentes de AWS.

6. Host de bastión: ubicado en la VPC (nube privada virtual), un host de bastión proporciona un punto de entrada seguro para que los administradores accedan a los recursos dentro de la VPC sin exponerlos directamente a Internet.

En general, esta arquitectura proporciona una solución segura, escalable y de alta disponibilidad para implementar y administrar aplicaciones en contenedores mediante Amazon EKS, con compatibilidad con bases de datos relacionales (PostgreSQL) y NoSQL (MongoDB).

• Configuración del clúster EKS
  Para crear un clúster de Amazon EKS mediante la CLI de AWS, se puede utilizar la utilidad de línea de comandos eksctl. Este es un ejemplo de comando:

  eksctl create cluster \
    --name 
         
         
         
         
           \ --region us-west-2 \ --nodegroup-name standard-workers \ --node-type t3.medium \ --nodes 4 \ --nodes-min 4 \ --nodes-max 6 
         

• Configuración de base de datos RDS
  

  La implementación de una base de datos relacional en Amazon RDS implica estos pasos:

  • Acceda a la consola de administración de AWS y navegue hasta el servicio Amazon RDS.
  • Cree una nueva instancia de base de datos con las especificaciones deseadas.
  • Configure el grupo de seguridad para permitir conexiones entrantes desde el clúster de Amazon EKS.
    
    
  
  En el menú desplegable, seleccione la versión más reciente de PostgreSQL. En nuestro caso, es "PostgreSQL 16.3-R1."
  
  
  
  Para ello, asigne un nombre a la instancia de base de datos y cree un nombre de usuario y una contraseña.
  
  
  
  

  Asegúrese de que la configuración predeterminada para "DB instance size" (Tamaño de instancia de base de datos) y "Storage" (Almacenamiento) esté seleccionada.

  En función del tamaño del clúster y de los requisitos de datos, seleccione el tamaño de instancia de base de datos y el tipo de almacenamiento adecuados.
  

  En función de nuestro caso práctico, hemos elegido la siguiente configuración:

  • Tamaño de instancia de BD: db.m5d.2xlarge

    • 8 vCPU
    • 32 GiB RAM
    • Red: 4750 Mbps
    • Almacén de instancias de 300 GB
  
  
  
  Seleccione los valores adecuados en función de su caso práctico. Hemos seleccionado los valores predeterminados.
  
  
  
  Asegúrese de que en "Autenticación de base de datos" hemos seleccionado la autenticación de contraseña. Autentica mediante contraseñas de base de datos.
  
  
  
  
  
  
  
  

  Una vez verificado, estamos listos para crear la base de datos.  Vuelva al panel de Amazon RDS. Confirme que la instancia está disponible para su uso. 
  

  
  Reglas de grupo de seguridad

  Actualice el grupo de seguridad entrante con el POD CIDR y el bloque CIDR del nodo.
  
  

  
  
  

  En RDS -> Databases -> DB-NAME, haga clic en configuration y consulte la sección Parameter Group y haga clic en el grupo de parámetros para ver.  

  
  
  Busque "password_encryption" y cambie el valor a md5 desde blank / other value. Esto es necesario para que las configuraciones de campus funcionen.
  
  
  
  Cree estas bases de datos junto con los usuarios conectándose a RDS.
  

  PG_ROOT_DATABASE=admin
  PG_INITDB_ROOT_USERNAME=admin
  PG_INITDB_ROOT_PASSWORD=Bp@Chang3d!
  AUTH_DB_NAME=kong
  AUTH_DB_USER=kong
  AUTH_DB_PASSWORD=K@ngPwdCha*g3
  WFE_DB_USER=camunda
  WFE_DB_PASSWORD=W0rkFlo#ChangeNow
  WFE_DB_NAME=process-engine​

• Autenticación de contraseña

  Autentica mediante contraseñas de base de datos.

• Configuración de Atlas MongoDB
  La configuración de Atlas MongoDB implica:
  • Inicio de sesión en Atlas MongoDB.
  • Seleccionar la organización y el proyecto.
  • Crear un clúster dedicado con las especificaciones adecuadas.
    
    
    
    
  • Seleccione el nivel dedicado, el proveedor de nube y la región.
    
    
    
    
  •  Seleccione el clúster dedicado del nivel adecuado (hemos utilizado M30 como nivel), proporcione el nombre del clúster adecuado y haga clic en Create Cluster (Crear clúster). Inicializará el grupo monogodb del sistema Atlas.
    
    
    
    
    • Configuración del terminal privado VPC para el clúster Atlas y K8S.
      • Haga clic en Network Access Select Private Endpoint y haga clic en Add Private Endpoint.
        
        
        
        
      • Seleccione Cloud Provider como AWS, seleccione la región correspondiente y haga clic en Next (Siguiente).
        
        
        
        
      • Proporcione el ID de PVC y los ID de subred respectivos. Una vez que ingrese los detalles, copie el comando vpc end point creation y ejecútelo en la consola de AWS. Obtendrá el ID del terminal vpc como resultado.
        
        
        
        
      •  Haga clic en Next (Siguiente) para pegar la ID del terminal VPC y haga clic en Create (Crear).
        
        
        
        
      • Una vez que se haya creado correctamente, el estado del terminal será Disponible, como se muestra en la siguiente imagen. Se debe crear un punto final de VPC para POD CIDR. En nuestro caso hemos utilizado "100.64.0.0/16" .
        
        
        
        
      • Agregue reglas de entrada al terminal de vpc recién creado. El vpc-terminal estará en la cuenta padre y se debe asignar un grupo de seguridad al vpc-terminal recién creado.
        
        
        
        

ECR como registro de imágenes
La creación de repositorios de Amazon ECR y la inserción de imágenes Docker en ellos implica varios pasos. Estos son los pasos para crear un repositorio ECR, etiquetar una imagen Docker y enviarla al repositorio mediante la CLI de AWS.

aws ecr create-repository --repository-name your-image-name --region your-region

Sustituir:

• your-image-name con el nombre deseado para el repositorio de ECR.

• su región con su región de AWS

Configuración de la función IAM para nodos EKS

Asegúrese de que los nodos de trabajo EKS (instancias EC2) tengan la función IAM necesaria asociada con permisos para extraer imágenes de ECR. La política IAM necesaria es:

{
  "Version": "2012-10-17",
  "Statement": [
    {
      "Effect": "Allow",
      "Action": [
        "ecr:GetDownloadUrlForLayer",
        "ecr:BatchGetImage",
        "ecr:BatchCheckLayerAvailability"
      ],
      "Resource": "*"
    }
  ]
} 

Adjunte esta política al rol IAM asociado con sus nodos de trabajo EKS.

Implementación de BPA
La implementación de BPA implica varios pasos, incluidos el etiquetado de nodos de trabajo EKS, la preparación de directorios en nodos, la copia de paquetes BPA y la implementación de BPA mediante Helm.

Para la implementación de nuestros clientes, hemos utilizado las siguientes versiones de software y servicios en la nube:

• BPA: 4.0.3-6
• RDS (servicio de base de datos relacional): 16.3-R2
• MongoDB Atlas: v5.0.29 
• EKS (Elastic Kubernetes Service): v1.27

Estos componentes garantizan que nuestra implementación sea sólida, escalable y capaz de gestionar las cargas de trabajo necesarias de forma eficaz.

• Etiquetado de nodos de trabajadores EKS
  

  kubectl label node 
         
         
         
         
           name=node-1 kubectl label node 
          
            name=node-2 kubectl label node 
           
             name=node-3 kubectl label node 
            
              name=node-4 
             
            
           
         

• Preparación de Directorios en Nodos
  Nodo 1:
  

  rm -rf /opt/bpa/data/
  mkdir -p /opt/bpa/data/zookeeper1
  mkdir -p /opt/bpa/data/zookeeper4
  mkdir -p /opt/bpa/data/zookeeper5
  chmod 777 /opt/bpa/data/zookeeper1
  chmod 777 /opt/bpa/data/zookeeper4
  chmod 777 /opt/bpa/data/zookeeper5
  mkdir -p /opt/bpa/data/kafka1
  chmod 777 /opt/bpa/data/kafka1
  sysctl -w vm.max_map_count=262144
  

  
  Nodo 2:
  

  rm -rf /opt/bpa/data
  sysctl -w vm.max_map_count=262144
  mkdir -p /opt/bpa/data/kafka2
  mkdir -p /opt/bpa/data/zookeeper2
  mkdir -p /opt/bpa/data/zookeeper4
  mkdir -p /opt/bpa/data/zookeeper5
  chmod 777 /opt/bpa/data/kafka2
  chmod 777 /opt/bpa/data/zookeeper2
  chmod 777 /opt/bpa/data/zookeeper4
  chmod 777 /opt/bpa/data/zookeeper5
  

  
  Nodo 3:
  

  rm -rf /opt/bpa/data
  sysctl -w vm.max_map_count=262144
  mkdir -p /opt/bpa/data/kafka3
  mkdir -p /opt/bpa/data/zookeeper3
  mkdir -p /opt/bpa/data/zookeeper4
  mkdir -p /opt/bpa/data/zookeeper5
  chmod 777 /opt/bpa/data/kafka3
  chmod 777 /opt/bpa/data/zookeeper3
  chmod 777 /opt/bpa/data/zookeeper4
  chmod 777 /opt/bpa/data/zookeeper5
  

  Nodo 4:
  

  mkdir -p /opt/bpa/data/elk
  mkdir -p /opt/bpa/data/metrices/prometheus
  mkdir -p /opt/bpa/data/metrices/grafana
  chmod 777 /opt/bpa/data/metrices
  chmod 777 /opt/bpa/data/metrices/prometheus
  chmod 777 /opt/bpa/data/metrices/grafana
  sysctl -w vm.max_map_count=262144

• Copia de paquetes BPA
  

  scp -r packages to node1:/opt/bpa/​
  scp -r packages to node2:/opt/bpa/​
  scp -r packages to node3:/opt/bpa/​
  scp -r packages to node4:/opt/bpa/​

• Implementación de BPA mediante Helm
  

  helm install bpa-rel --create-namespace --namespace bpa-ns /opt/EKS/bpa-helm-chart

Configuración de entrada

• Habilitación del ingreso
  Actualice values.yamlpara habilitar el ingreso:
  

  ingress_controller: {create: true}

• Creación de un secreto mediante un certificado BPA
  Navegue hasta el directorio de certificados y cree un secreto:
  

  cd /opt/bpa/
         
         
         
         
           /bpa/conf/common/certs/ kubectl create secret tls bpa-certificate-ingress --cert=bap-cert.pem --key=bap-key.pem -n bpa-ns 
         

• Actualización del controlador de ingreso
  Agregue el secreto recién creado en el ingress-controller.yaml archivo:
  

  cd /opt/bpa/
         
         
         
         
           /templates/ vi ingress-controller.yaml "- --default-ssl-certificate=$(POD_NAMESPACE)/bpa-certificate-ingress" 
         

• Actualización del certificado de ingreso
  Realice la eliminación e instalación del timón para actualizar el certificado de ingreso.
  

Especificaciones del entorno
Las especificaciones de entorno incluyen requisitos para instancias EC2, equilibradores de carga, terminales VPC e instancias RDS. Las especificaciones clave son:

Requisitos de EC2:

    Requisitos de almacenamiento:2 TB de espacio por nodos. Monte el volumen EBS en /opt y agregue una entrada en /etc/fstab para todos los nodos.

    Grupo de seguridad entrante: 30101, 443, 0 - 65535 TCP, 22 para ssh.

    Grupo de seguridad saliente: todo el tráfico debe estar habilitado.

    Resolución de DNS: EC2 debe tener resoluciones en las instalaciones en /etc/resolve.conf.   

Requisitos del equilibrador de carga:

• Los puertos de receptores deben ser 443, 30101.
• Requisitos del terminal VPC (Atlas MongoDB).
• Los terminales VPC creados para la conectividad Atlas están disponibles en la cuenta principal (aws-5g-ndc-prod). El terminal VPC debe tener un grupo de seguridad que permita todo el acceso entrante (0 - 65535).
  
  

Requisitos de RDS:

    Tipo de RDS: db.r5b.2xlarge

    Versión del motor Postgres: 13.7

    Grupo de seguridad: el tráfico entrante debe permitir el tráfico del origen de POD CIDR.

Conceptos y componentes clave
Comprender los fundamentos de Kubernetes es esencial para implementar y administrar eficazmente aplicaciones usando Amazon EKS.

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Conclusión
Este documento proporciona una guía detallada para implementar y administrar aplicaciones de automatización de procesos empresariales (BPA) mediante Amazon EKS. Siguiendo los pasos descritos y comprendiendo los conceptos clave, las organizaciones pueden aprovechar las ventajas de EKS para sus aplicaciones BPA en contenedores.

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Referencias

• Servicios web de Amazon, "Documentación de Amazon EKS", [Online]. Disponible:https://docs.aws.amazon.com/eks/
• Kubernetes, "Documentación de Kubernetes" [Online]. Disponible:https://kubernetes.io/docs/home/
• Guía rápida de Cisco BPA https://www.cisco.com/c/en/us/solutions/collateral/service-provider/at-a-glance-c45-742579.html
• Guía de operaciones de BPA https://www.cisco.com/c/dam/en/us/support/docs/bpa/v403/cisco-bpa-operations-guide-v403.pdf
• Guía del desarrollador de BPA https://www.cisco.com/c/dam/en/us/support/docs/bpa/v403/cisco-bpa-developer-guide-v403.pdf