Ansible vs. Kubernetes: Qual ferramenta de automação escolher?

Explorando a Automação de TI: Ansible e Kubernetes em Profundidade

Qualquer discussão sobre automação em operações de TI inevitavelmente nos leva a Ansible e Kubernetes. Apesar de servirem a propósitos distintos, estas duas ferramentas revolucionaram o modo como o software é desenvolvido. Vamos, então, analisar cada uma dessas ferramentas com detalhes.

O que é Ansible?

Ansible, uma criação original de Michael DeHaan, destaca-se no GitHub como um dos 100 projetos mais populares. Sua popularidade deriva da sua linguagem simples e facilidade de uso. Atualmente, Ansible é amplamente reconhecido como referência em automação de TI.

Impulsionado por uma comunidade de código aberto vibrante, Ansible evoluiu significativamente, oferecendo soluções para operadores, administradores e gestores de TI em diversos cenários técnicos.

Consequentemente, organizações de renome como Twitter, eBay, Verizon, NASA, ILM, Rackspace e Electronic Arts empregam esta ferramenta de forma extensiva. Em 2015, o sucesso do Ansible levou à sua aquisição pela Red Hat.

Ansible simplifica a gestão de configurações, a implementação de aplicações e a automatização de tarefas. Em ambientes digitais modernos, profissionais de DevOps frequentemente o utilizam para provisionar recursos e adotar uma abordagem de Infraestrutura como Código (IaC) para uma entrega de software otimizada.

Aqui estão algumas das aplicações práticas do Ansible:

Gestão de Configuração: Com Ansible, definir as configurações desejadas para servidores, dispositivos de rede e outros componentes de infraestrutura torna-se uma tarefa fácil. Além disso, Ansible garante a aplicação consistente destas configurações em múltiplos sistemas, promovendo a padronização e a conformidade.
Implementação de Aplicações: Ansible agiliza a implementação de aplicações, automatizando o processo em diferentes fases, desde o desenvolvimento até o teste e a produção. Tarefas como instalação de software, configuração de bases de dados e ajuste de redes são simplificadas com alguns comandos.
Automação de Tarefas: Elimine tarefas manuais e repetitivas! Ansible capacita equipas de TI a automatizar uma vasta gama de tarefas, como aplicar patches de segurança, gerir backups, criar contas de utilizador e reiniciar serviços. Isto permite que as equipas se concentrem em iniciativas mais estratégicas.
Provisionamento de Infraestrutura: O provisionamento dinâmico e a configuração de recursos como máquinas virtuais, instâncias de cloud e dispositivos de rede com base na demanda pode ser complexo. Felizmente, Ansible simplifica o aumento ou redução eficiente da infraestrutura conforme necessário.
Orquestração: Ansible destaca-se na gestão de implementações complexas que envolvem múltiplos sistemas. É capaz de orquestrar fluxos de trabalho intricados, desde a implementação de aplicações multicamadas até à distribuição de atualizações em ambientes distribuídos, assegurando uma gestão coordenada dos dispositivos de rede.

Benefícios do Ansible

Simples de Aprender e Usar: Os playbooks utilizam YAML, o que os torna fáceis de criar, tanto para novatos quanto para especialistas. A sintaxe direta e intuitiva promove uma rápida adoção e fluxos de trabalho mais suaves.
Escrito em Python: Esta ferramenta é sinônimo de simplicidade. É desenvolvida em Python, uma das linguagens de programação mais populares e de fácil compreensão.
Arquitetura Sem Agente: Ansible opera sem agentes. Consegue gerir hosts remotos através de SSH sem necessidade de instalação de software nos mesmos. Usando playbooks e funções, o Ansible simplifica a definição da sua infraestrutura ideal e automatiza o caminho para alcançá-la.
Segurança Aprimorada: Com SSH, Ansible prioriza a segurança entre sistemas, protegendo aplicações e infraestrutura contra possíveis ameaças.
Integração com Sistemas de Gestão de Autenticação: Ansible integra-se com sistemas de gestão de autenticação como LDAP, Kerberos e outros para um controlo de acesso adequado e segurança melhorada.
Confiabilidade: As infraestruturas de TI exigem estabilidade e confiabilidade. Ansible tem um histórico comprovado de alto desempenho e fiabilidade.

Além disso, a facilidade de uso é uma das características mais entusiasmantes do Ansible. A gestão de infraestruturas locais e baseadas em cloud torna-se “elementar”, como diria Sherlock Holmes.

Como Funciona o Ansible?

Antes de explorarmos o funcionamento do Ansible, vamos detalhar os seus componentes:

Módulos: Se Ansible fosse um prato, os módulos seriam o ingrediente chave. São pequenos programas pré-construídos capazes de lidar com quase tudo, desde aplicações e pacotes até arquivos em sistemas externos. Ansible executa instruções definidas em sistemas externos e simultaneamente fornece módulos do computador de comando. Os playbooks executam estes módulos e os removem do ciclo assim que a tarefa está concluída. Ansible possui mais de 750 módulos integrados (e em constante crescimento), o que facilita a automatização de tarefas!

Fonte da imagem: InterviewBit

Playbooks: Playbooks são manuais de utilização orientados a tarefas que utilizam o formato YAML para simplificar a automação. Estes playbooks determinam o fluxo de trabalho e executam tarefas de forma ordenada, permitindo a execução de procedimentos sequenciais, a definição de ambientes e a gestão de várias fases de uma tarefa.

Plug-ins: Os plug-ins do Ansible melhoram a funcionalidade nativa e personalizada do sistema. Permitem a execução de funções como registo, exibição de eventos, caching e controlador de frontend, que são executadas antes dos módulos nos nós.

Inventários: Os inventários do Ansible contêm listas de hosts com seus endereços IP, servidores e bases de dados. SSH para UNIX, Linux ou dispositivos de rede e WinRM para sistemas Windows facilitam a gestão destes recursos.

Outros componentes do Ansible incluem API, Cloud, Host, Networking e CMD (Configuration Management Database).

O Funcionamento do Ansible em Detalhe:

Primeiro, Ansible utiliza um arquivo de inventário que lista os hosts ou máquinas a serem geridas. Os utilizadores podem modificar este arquivo adicionando os servidores que pretendem controlar.

Em seguida, criam-se playbooks para definir a infraestrutura ideal nos nós gerenciados. Uma vez que o Ansible opera no nó de controlo que executa as tarefas no sistema remoto, é estabelecida uma conexão SSH com este último, garantindo a comunicação segura entre os nós.

Posteriormente, o Ansible envia e executa módulos para realizar as tarefas especificadas nos playbooks, levando os sistemas ao estado desejado.

Após a conclusão das tarefas, Ansible remove os módulos dos nós gerenciados para evitar módulos residuais. Finalmente, fornece relatórios sobre o estado da implementação das tarefas, permitindo aos utilizadores monitorizar o progresso e os resultados das tarefas de automatização. Adicionalmente, o Ansible pode ser executado regularmente para manter e otimizar o sistema ao longo do tempo.

O que é Kubernetes?

Joe Beda, Brendan Burns e Craig McLuckie são os engenheiros brilhantes por trás do Kubernetes. Enquanto trabalhavam no Google, criaram esta ferramenta, que agora é uma força para aplicações em contentores.

Inicialmente, o Kubernetes foi desenvolvido pelo Google para gerir as suas próprias aplicações em contentores em produção e foi lançado como um projeto de código aberto em 2014.

Em 2015, o Google doou o Kubernetes para a Cloud Native Computing Foundation (CNCF), uma fundação independente de fornecedores, para promover a tecnologia de computação nativa em nuvem.

Desde então, o Kubernetes tornou-se um dos principais projetos do CNCF, com vasta adoção pela indústria, estabelecendo-se como líder na orquestração de contentores.

Segundo o Gartner, cerca de 85% das organizações utilizarão o Kubernetes até 2025. E por que não o fariam? O seu ecossistema robusto de plugins, ferramentas e serviços o torna numa plataforma versátil para gerir aplicações em contentores.

O Kubernetes passou por várias atualizações significativas, introduzindo novas funcionalidades, melhorias e correções de bugs a cada lançamento. Está em constante evolução e aprimoramento, graças à comunidade apaixonada que o suporta!

Benefícios do Kubernetes

Escalabilidade: Facilidade para dimensionar aplicações com base na demanda.
Portabilidade: Implementação e gestão consistente de aplicações em diferentes ambientes.
Flexibilidade: Suporte para vários tempos de execução e formatos de contentores.
Automação: Automatização da implementação, dimensionamento, monitorização e recuperação de contentores.
Resiliência: Tolerância a falhas integrada e funcionalidades de autocorreção.
Habilitação de DevOps: Promove a colaboração entre desenvolvedores e equipes de operações.
Extensibilidade: Arquitetura personalizável e extensível para integração com outras ferramentas.
Comunidade e Ecossistema: Vasta comunidade e ecossistema para recursos aprimorados.

Como Funciona o Kubernetes?

Uma vez que o Kubernetes é a plataforma que facilita a orquestração de contentores, o primeiro passo envolve empacotar a aplicação em contentores utilizando ferramentas de contentorização como Docker. Estes contentores são autossuficientes, contendo todos os softwares e dependências necessárias para operar de forma confiável em diferentes ambientes.

Em seguida, através de YAML ou JSON, é definido o estado das aplicações, incluindo imagens de contentores, requisitos de recursos, políticas de escalabilidade, rede e configurações de armazenamento. Os arquivos com estas instruções são chamados de manifestos.

No Kubernetes, um cluster é como uma equipa de computadores, designados por nós, que trabalham em conjunto para executar as aplicações. Pense nos nós como os jogadores de uma equipa de futebol, cada um capaz de executar múltiplos contentores, que são como o equipamento necessário para jogar.

Componentes do Kubernetes

O menor bloco de construção do Kubernetes é chamado de Pod, que funciona como um lar para um ou mais contentores. Os Pods são como os vestiários dos jogadores, onde permanecem e partilham recursos como rede e armazenamento. Cada Pod possui o seu nome e endereço únicos, o que facilita a sua identificação e comunicação.

As implementações atuam como os treinadores que gerem a equipa. Indicam ao Kubernetes quantos jogadores (ou réplicas) de cada Pod devem estar em execução a qualquer momento. Assim como um treinador gere os jogadores em campo, uma Implementação gere a criação, o dimensionamento e a eliminação de Pods para garantir que a aplicação esteja sempre no estado desejado.

Os serviços funcionam como os árbitros, facilitando a comunicação entre os jogadores. Fornecem um endereço estável, semelhante a um número de telefone, que pode ser utilizado por outros para aceder à sua aplicação. Os serviços selecionam os Pods corretos com base em rótulos, como a posição do jogador, e distribuem o tráfego de forma uniforme entre eles, garantindo que todos tenham uma oportunidade justa de jogar.

Para gerir informações importantes como senhas ou chaves de API, Kubernetes utiliza ConfigMaps e Secrets. São como cofres onde se podem armazenar de forma segura informações confidenciais para uso nos seus Pods e implementações sem expô-los em texto simples.

Por fim, o servidor de API do Kubernetes funciona como a linha direta de comunicação com a equipa de treino. Através de uma API RESTful, oferece uma forma simples de gerir o estado da equipa. Pode interagir com esta API através do kubectl ou de outras ferramentas do Kubernetes. É como ter um canal direto com a equipa técnica para dar instruções ou receber atualizações sobre o desempenho da equipa.

Comparação de Recursos: Ansible x Kubernetes

Recurso	Ansible	Kubernetes
Tipo	Ferramenta de automação e gestão de configuração	Plataforma de orquestração de contentores
Propósito	Automatizar tarefas de TI como gestão de configuração, implementação de aplicações e provisionamento de sistemas	Automatizar a implementação, dimensionamento e gestão de aplicações em contentores
Arquitetura	Sem agente, utiliza SSH ou WinRM para comunicação com sistemas alvo	Em contentores, usa uma arquitetura de nó mestre
Configuração	Escrita em YAML, linguagem declarativa	Escrita em YAML ou JSON, linguagem declarativa
Escalabilidade	Suporta infraestruturas pequenas e grandes	Projetado para implementações em larga escala
Alta disponibilidade	Baseada em pull, onde os contentores são extraídos do registro para os nós alvo	Oferece recursos integrados de alta disponibilidade com reprogramação automática de contentores e failover de nós
Rede	Fornece funcionalidades básicas de rede	Fornece funcionalidades avançadas de rede, como descoberta de serviço, balanceamento de carga e roteamento baseado em DNS
Implementação	Baseada em push, onde as alterações de configuração são enviadas para os sistemas de destino	Utiliza TLS para comunicação, oferece isolamento de contentores integrado e RBAC para controlo de acesso
Atualizações contínuas	Suporta atualizações contínuas com tempo de inatividade mínimo	Suporta atualizações contínuas com tempo de inatividade zero e verificações de integridade
Verificação de integridade	Oferece verificações de integridade básicas para sistemas de destino	Oferece verificações de integridade avançadas para contentores e reinícios automáticos de contentores
Segurança	Usa SSH ou WinRM para comunicação, requer autenticação e autorização adequadas	Moderada a íngreme, requer uma compreensão dos conceitos de contentorização, rede e sistemas distribuídos
Extensibilidade	Oferece módulos personalizados para aumentar a funcionalidade	Oferece recursos e operadores personalizados para aumentar a funcionalidade
Curva de Aprendizado	Moderada, requer conhecimento de YAML e scripts básicos	Moderada a íngreme, requer compreensão dos conceitos de contentorização, rede e sistemas distribuídos

Utilizações do Kubernetes

Implementação de Aplicações

A gestão de aplicações complexas num ambiente de produção exige a execução de inúmeras tarefas sem erros dentro de um prazo. Se os desenvolvedores realizassem esta tarefa manualmente, levariam semanas para implementar a aplicação.

No entanto, ao utilizarem o Kubernetes e contentorizarem as aplicações, podem não só implementá-las e geri-las num cluster de máquinas, como também garantir a consistência e a reprodutibilidade. Podem alcançar uma eficiência máxima através da automatização de tarefas como o agendamento, o dimensionamento e as atualizações.

Escalabilidade e Balanceamento de Carga

Para que uma aplicação seja bem-sucedida, tem que ser capaz de suportar grandes volumes de tráfego sem comprometer o seu desempenho. Os recursos de escalabilidade e balanceamento de carga integrados do Kubernetes oferecem a melhor opção.

Distribui as cargas de trabalho através de um cluster de máquinas e aumenta ou diminui automaticamente com base na procura, garantindo alta disponibilidade. Além disso, também ajuda a alocar o tráfego de entrada entre várias instâncias.

Descoberta de Serviço e Rede

A maioria das aplicações não consegue funcionar de forma autónoma. Necessitam de se conectar com outras aplicações ou serviços. O Kubernetes oferece funcionalidades de rede que auxiliam no estabelecimento de comunicação entre contentores num cluster. As aplicações também podem descobrir e se conectar a outros serviços executados no grupo usando a ferramenta de serviço baseada em DNS.

Atualizações Contínuas e Reversões

Com o Kubernetes, atualizar aplicações ou reverter para versões anteriores é muito fácil. Automatiza o processo e garante atualizações contínuas sem afetar a disponibilidade da aplicação, permitindo atualizações e reversões contínuas com pouco tempo de inatividade.

Gestão de Infraestrutura

O Kubernetes utiliza uma abordagem declarativa para simplificar a gestão da infraestrutura. Permite que os utilizadores definam recursos de infraestrutura como armazenamento, rede e computação como código usando manifestos YAML ou JSON. Estes manifestos ou arquivos de configuração permitem o controlo de versão, a automatização, a gestão de IaC (infraestrutura como código) e a simplificação da gestão de configurações de infraestrutura complexas.

Implementação Híbrida e Multi-Cloud

O Kubernetes é uma ferramenta revolucionária para organizações que procuram adaptabilidade e agilidade nas suas implementações. Ao empregar uma camada de abstração consistente, a implementação e gestão de aplicações em vários fornecedores de cloud ou centros de dados locais torna-se eficiente.

Permite aos utilizadores adotar uma estratégia híbrida ou multi-cloud, aproveitando a flexibilidade e a portabilidade dos contentores para implementar e gerir aplicações em diferentes ambientes.

Ansible e Kubernetes – Ciclo de Vida do Desenvolvimento de Software

Etapa no SDLC	Ansible	Kubernetes
Desenvolvimento	Fornece gestão de configuração automatizada e implementação de ambientes de desenvolvimento, permite o controlo de versões para arquivos de configuração e facilita implementações de código.	N/A
Teste	Fornece provisionamento e configuração automatizada de ambientes de teste, permite a replicação fácil de ambientes e suporta tarefas de teste automatizadas.	N/A
Integração Contínua/Implementação Contínua (CI/CD)	Facilita implementações automatizadas de aplicações e alterações de configuração, permite o controlo de versão para o código de infraestrutura e suporta a entrega contínua e pipelines de implementação.	Facilita implementações em contentores, dimensionamento e gestão de aplicações, suporta atualizações contínuas e implementações sem tempo de inatividade.
Pré-produção	Fornece provisionamento e configuração automatizada de ambientes de pré-produção, permite a consistência entre os ambientes de pré-produção e produção e facilita o teste de ambientes semelhantes à produção.	Facilita implementações em contentores e dimensionamento de aplicações em ambientes de pré-produção, permite o teste de aplicações em contentores num ambiente isolado.
Produção	Facilita o provisionamento, configuração e gestão automatizados de ambientes de produção, permite práticas de infraestrutura como código (IaC) e suporta implementações de produção.	Fornece implementações em contentores, dimensionamento e gestão de aplicações de produção, oferece recursos integrados de alta disponibilidade e funcionalidades avançadas de rede.
Operações/Manutenção	Automatiza a gestão de desvio de configuração, monitorização contínua e aplicação do estado desejado. Suporta backups, atualizações e tarefas operacionais.	Simplifica a gestão de aplicações, o dimensionamento, as atualizações e as tarefas operacionais, como atualizações contínuas e reinícios automáticos para aplicações em contentores.
Resolução de problemas/Depuração	Habilita a visibilidade da configuração, a resolução de problemas e a reversão de problemas.	Habilita a visibilidade da aplicação em contentores, a resolução de problemas, a depuração e os logs/diagnósticos.

Casos de Uso do Ansible

Uma equipa de operações de TI gere uma grande infraestrutura com centenas de servidores em vários centros de dados. Com o Ansible, automatizam configurações e processos de servidor consistentes e seguros, como a gestão de utilizadores, a configuração de firewalls e a aplicação de políticas de segurança.

Os servidores são agrupados por funções e ambientes, e as execuções regulares de playbook mantêm-nos atualizados e em conformidade. O Ansible simplifica a gestão de configurações, reduz o trabalho manual e melhora a conformidade com a segurança.

Casos de Uso do Kubernetes

Uma equipa de desenvolvimento cria uma aplicação web de microsserviços e implementa-a com o Kubernetes, configurando rede, armazenamento e contentores com Docker e manifestos. O dimensionamento, o balanceamento de carga, a autocorreção e as atualizações são geridos pelo Kubernetes. É simples aumentar ou diminuir a escala, o que garante tolerância a falhas e alta disponibilidade.

Este recurso de implementação do Kubernetes implementa uma aplicação web com três réplicas. Os rótulos indicam que as instâncias da aplicação e as configurações de contentores são definidas no campo do modelo. O Kubernetes gere o dimensionamento, o balanceamento de carga, a autocorreção e as atualizações contínuas para uma aplicação escalável, resiliente, tolerante a falhas e altamente disponível.

A administração é mais fácil com contentores e Kubernetes, garantindo uma implementação uniforme e fácil escalabilidade. Mais configurações podem ser adicionadas conforme necessário para rede, armazenamento e outras necessidades.

Concluindo

Embora Ansible e Kubernetes sejam ferramentas de automação, compará-los diretamente não seria totalmente correto. Ansible auxilia na gestão de configurações e tarefas numa vasta gama de sistemas, enquanto Kubernetes é mais sobre a orquestração de contentores.

Se considerarmos uma infraestrutura de TI tradicional, Ansible seria a escolha ideal para lidar com configurações e implementações. No entanto, Kubernetes é excelente para ambientes nativos da nuvem modernos e para a gestão de aplicações em contentores.

Além disso, ambas as ferramentas têm os seus pontos fortes e podem melhorar significativamente a automatização de TI e os fluxos de trabalho de implementação nas suas respectivas áreas de especialização. Assim, compreender os seus propósitos distintos e utilizá-los adequadamente pode agregar imenso valor às suas operações.