Während der frühen Tage der COVID-19 Pandemie im Jahr 2020 begann ich, einen privaten Kubernetes Testcluster mit Raspberry Pi Einplatinencomputern aufzubauen. Mein Hauptziel war es, tiefere praktische Erfahrungen mit Kubernetes Orchestrierung, Infrastrukturautomatisierung und Lastverteilung zu sammeln –und gleichzeitig eine kompakte und effiziente Hardwareplattform zu entwickeln.
Der Cluster besteht aus vier Raspberry Pi:
- 3x Raspberry Pi 4 für den Betrieb von Kubernetes Worker Nodes und die Simulation von Lastverteilungsszenarien.
- 1x Raspberry Pi 4 als Bastion Host und administrativer Knoten.
Um die Benutzerfreundlichkeit und das Kabelmanagement zu verbessern, habe ich eine maßgeschneiderte Gehäuselösung entworfen und gebaut. Dieses Gehäuse verfügt über versteckte interne Verkabelung, aktive Belüftung und integrierte LED Beleuchtung, was das Setup sowohl funktional als auch optisch ansprechend macht. Das saubere Design erleichtert die Wartung und wertet die innere Struktur des Clusters auf.
Um die Komplexität absichtlich zu erhöhen, kommuniziert der Cluster intern ausschließlich über Wi-Fi, was durch die auffälligen externen Antennen deutlich erkennbar ist. Diese Designentscheidung half mir, die Herausforderungen drahtloser Netzwerke in Container Orchestrierungsumgebungen besser zu verstehen, auch wenn mir bewusst ist, dass dies nicht der gängigen Praxis entspricht und reale Kubernetes Cluster üblicherweise mit fester Verkabelung betrieben werden. Darüber hinaus ist die Hardwareplattform so konzipiert, dass sie auf bis zu 16 Raspberry Pi Nodes skalierbar ist, was zukünftige Erweiterungen und fortgeschrittene Testszenarien ermöglicht.
Der von mir verwendete Software Stack basiert auf verschiedenen Open Source Projekten, die auf GitHub gehostet werden, mit einem starken Fokus auf:
- Ansible für Bereitstellung und Konfigurationsmanagement.
- K3s als leichtgewichtige Kubernetes Distribution.
- Maßgeschneiderte Bash Skripte und YAML Vorlagen für Automatisierung und Experimente.
Obwohl das Hardware Design vollständig von mir selbst entwickelt wurde, war der Softwareteil des Projekts explorativ gedacht, um Prinzipien von Infrastructure as Code und Service Orchestrierung zu evaluieren.
Dieses Projekt legte eine solide Grundlage für das Verständnis von Kubernetes Konzepten und half mir, seine Stärken und potenziellen Anwendungsfälle zu erkennen. Aufbauend auf dieser Erfahrung besuchte ich zwei fortgeschrittene Kubernetes Workshops, um mein Wissen weiter zu professionalisieren, mit dem klaren Ziel, es in zukünftigen Produktionsumgebungen anzuwenden.