Seminar Flatcar Container Linux – Intensivseminar Cloud-native Plattformbetrieb

Dieses Intensivseminar bündelt die zentralen Inhalte für den Aufbau und Betrieb einer Flatcar-basierten Containerplattform. Von Architektur, Butane und systemd über Cloud, Bare Metal, Netzwerk, Storage und Terraform bis zu Updates, Nebraska, Security, Monitoring und Recovery entsteht ein durchgängiges Betriebsmodell.

Lernziele

• Flatcar als standardisierte Basis einer Cloud-native Plattform einsetzen
• Knoten auf Cloud-, Virtualisierungs- und Bare-Metal-Zielen reproduzierbar bereitstellen
• Netzwerk, Storage, systemd und Container-Runtime gemeinsam betreiben
• Updates, Nebraska, Security und Beobachtbarkeit in ein Fleet-Modell integrieren
• Eine vollständige Plattform in einer zusammenhängenden Praxisaufgabe aufbauen und abnehmen

Inhaltsübersicht

1. Architektur und Betriebsmodell
2. Butane und Ignition
3. systemd und Container-Runtime
4. Netzwerk und DNS
5. Storage und Verschlüsselung
6. Cloud-Bereitstellung
7. Bare Metal und Virtualisierung
8. Terraform und Replacement
9. Containerbetrieb und Registry
10. Updates und Nebraska
11. Security und Beobachtbarkeit
12. Fehleranalyse und Abschlussplattform

Kapitel 1: Architektur und Betriebsmodell

Inhaltsverzeichnis des Kapitels: immutable Knoten; Rollen und Flotten; Plattformgrenzen; Lebenszyklus.

1. Schritt 1: Ausgangslage, Zielzustand und Abhängigkeiten für immutable Knoten erfassen.
2. Schritt 2: Rollen und Flotten anhand fachlicher, technischer und betrieblicher Kriterien strukturieren.
3. Schritt 3: Plattformgrenzen mit messbaren Prüfkriterien und klaren Verantwortlichkeiten bewerten.
4. Schritt 4: Entscheidungen zu Lebenszyklus in einer nachvollziehbaren Architektur- oder Betriebsmatrix dokumentieren.

Praxisübung: Ein vollständiges Zielbild mit Knotenrollen, Zustandsgrenzen, Releaseklassen und Betriebsverantwortung wird erstellt.

Kapitel 2: Butane und Ignition

Inhaltsverzeichnis des Kapitels: Konfigurationsquelle; Validierung; Benutzer und Dateien; Erstboot.

1. Schritt 1: Konfigurationsziel und erforderliche Eingaben für Konfigurationsquelle festlegen.
2. Schritt 2: Validierung in versionierten Dateien umsetzen und vor der Bereitstellung syntaktisch prüfen.
3. Schritt 3: Benutzer und Dateien in einer isolierten Testumgebung anwenden und mit Status-, Log- und Funktionsprüfungen verifizieren.
4. Schritt 4: Erstboot als Änderungs- oder Fehlerfall testen und den Rücknahmeweg dokumentieren.

Praxisübung: Eine gemeinsame Basiskonfiguration und rollenspezifische Ergänzungen werden erzeugt und lokal getestet.

Kapitel 3: systemd und Container-Runtime

Inhaltsverzeichnis des Kapitels: Service Units; containerd oder Docker; Restart und Ressourcen; Journald.

1. Schritt 1: Konfigurationsziel und erforderliche Eingaben für Service Units festlegen.
2. Schritt 2: containerd oder Docker in versionierten Dateien umsetzen und vor der Bereitstellung syntaktisch prüfen.
3. Schritt 3: Restart und Ressourcen in einer isolierten Testumgebung anwenden und mit Status-, Log- und Funktionsprüfungen verifizieren.
4. Schritt 4: Journald als Änderungs- oder Fehlerfall testen und den Rücknahmeweg dokumentieren.

Praxisübung: Ein Containerdienst wird als gehärtete, überwachte systemd-Unit mit reproduzierbarem Start betrieben.

Kapitel 4: Netzwerk und DNS

Inhaltsverzeichnis des Kapitels: networkd; Routen und VLAN; resolved; MTU und Diagnose.

1. Schritt 1: Interfaces, Adressräume und Abhängigkeiten für networkd erfassen.
2. Schritt 2: Routen und VLAN deklarativ konfigurieren und die effektive Laufzeitkonfiguration prüfen.
3. Schritt 3: Konnektivität, Routing und Namensauflösung für resolved schrittweise verifizieren.
4. Schritt 4: Fehlerfall, Fallback und Diagnoseweg für MTU und Diagnose dokumentieren.

Praxisübung: Ein mehrteiliges Netzwerk wird deklarativ aufgebaut und mit einem Fehlerfall vollständig diagnostiziert.

Kapitel 5: Storage und Verschlüsselung

Inhaltsverzeichnis des Kapitels: Mount Units; RAID oder LVM; LUKS; Wiederanbindung.

1. Schritt 1: Datenklasse, Gerätepfad und Wiederherstellungsziel für Mount Units festlegen.
2. Schritt 2: RAID oder LVM deklarativ einrichten und Abhängigkeiten zu Boot, Netzwerk oder Diensten definieren.
3. Schritt 3: Integrität, Persistenz und Ausfallverhalten von LUKS mit kontrollierten Tests prüfen.
4. Schritt 4: Sicherung, Wiederanbindung und Rückfall für Wiederanbindung dokumentieren.

Praxisübung: Persistente Daten werden verschlüsselt bereitgestellt und nach Ersatz eines Knotens wieder angebunden.

Kapitel 6: Cloud-Bereitstellung

Inhaltsverzeichnis des Kapitels: AWS; Azure; Google Cloud; Identität und Metadaten.

1. Schritt 1: Eingaben, Zustandsgrenzen und gewünschtes Ergebnis für AWS modellieren.
2. Schritt 2: Azure als wiederverwendbaren, versionierten Automatisierungsbaustein implementieren.
3. Schritt 3: Google Cloud mit Plan-, Syntax- und Integrationstests gegen eine isolierte Umgebung prüfen.
4. Schritt 4: Drift, Fehler und Rücknahme im Bereich Identität und Metadaten automatisiert erkennen und dokumentieren.

Praxisübung: Ein gemeinsames Bereitstellungsmuster wird auf mindestens einer Cloud praktisch umgesetzt und auf zwei weitere übertragen.

Kapitel 7: Bare Metal und Virtualisierung

Inhaltsverzeichnis des Kapitels: ISO und Disk; PXE oder iPXE; QEMU oder libvirt; Recovery-Konsole.

1. Schritt 1: Konfigurationsziel und erforderliche Eingaben für ISO und Disk festlegen.
2. Schritt 2: PXE oder iPXE in versionierten Dateien umsetzen und vor der Bereitstellung syntaktisch prüfen.
3. Schritt 3: QEMU oder libvirt in einer isolierten Testumgebung anwenden und mit Status-, Log- und Funktionsprüfungen verifizieren.
4. Schritt 4: Recovery-Konsole als Änderungs- oder Fehlerfall testen und den Rücknahmeweg dokumentieren.

Praxisübung: Ein lokaler oder virtualisierter Knoten wird installiert, provisioniert und nach einem Bootfehler wiederhergestellt.

Kapitel 8: Terraform und Replacement

Inhaltsverzeichnis des Kapitels: Module; Ignition-Übergabe; State; kontrollierter Ersatz.

1. Schritt 1: Eingaben, Zustandsgrenzen und gewünschtes Ergebnis für Module modellieren.
2. Schritt 2: Ignition-Übergabe als wiederverwendbaren, versionierten Automatisierungsbaustein implementieren.
3. Schritt 3: State mit Plan-, Syntax- und Integrationstests gegen eine isolierte Umgebung prüfen.
4. Schritt 4: Drift, Fehler und Rücknahme im Bereich kontrollierter Ersatz automatisiert erkennen und dokumentieren.

Praxisübung: Ein Terraform-Modul erzeugt einen Flatcar-Knoten und ersetzt ihn bei Konfigurationsänderung ohne Verlust persistenter Daten.

Kapitel 9: Containerbetrieb und Registry

Inhaltsverzeichnis des Kapitels: Runtime; Registry-Zertifikate; Volumes; cgroups.

1. Schritt 1: Sollzustand und Prüfkriterien für Runtime festlegen.
2. Schritt 2: Den aktuellen Zustand von Registry-Zertifikate mit geeigneten Systemwerkzeugen erfassen.
3. Schritt 3: Volumes kontrolliert durchführen und technische Auswirkungen währenddessen beobachten.
4. Schritt 4: Abweichungen im Bereich cgroups behandeln und den Ablauf als Runbook festhalten.

Praxisübung: Ein geschützter Containerworkload wird mit Ressourcenlimits, persistentem Storage und zentraler Protokollierung betrieben.

Kapitel 10: Updates und Nebraska

Inhaltsverzeichnis des Kapitels: Release-Kanäle; A/B-Update; Rollout-Gruppen; Wartungsfenster.

1. Schritt 1: Sollzustand und Prüfkriterien für Release-Kanäle festlegen.
2. Schritt 2: Den aktuellen Zustand von A/B-Update mit geeigneten Systemwerkzeugen erfassen.
3. Schritt 3: Rollout-Gruppen kontrolliert durchführen und technische Auswirkungen währenddessen beobachten.
4. Schritt 4: Abweichungen im Bereich Wartungsfenster behandeln und den Ablauf als Runbook festhalten.

Praxisübung: Ein Canary- und Produktionsrollout wird geplant, gestartet, überwacht und bei einer Abweichung gestoppt.

Kapitel 11: Security und Beobachtbarkeit

Inhaltsverzeichnis des Kapitels: SSH und Identität; Audit und Verschlüsselung; Metriken und Logs; Alarmierung.

1. Schritt 1: Schutzbedarf, Bedrohungen und zulässige Vertrauensgrenzen für SSH und Identität bestimmen.
2. Schritt 2: Audit und Verschlüsselung nach dem Prinzip minimaler Rechte konfigurieren und versionieren.
3. Schritt 3: Die Wirksamkeit der Kontrolle für Metriken und Logs mit erlaubten und unerlaubten Testfällen prüfen.
4. Schritt 4: Nachweise, Ausnahmen und Wiederherstellungsweg für Alarmierung dokumentieren.

Praxisübung: Eine rollenbezogene Baseline wird umgesetzt und mit Logs, Metriken sowie Auditereignissen überprüfbar gemacht.

Kapitel 12: Fehleranalyse und Abschlussplattform

Inhaltsverzeichnis des Kapitels: Boot und Ignition; systemd und Netzwerk; Rollback; Betriebsabnahme.

1. Schritt 1: Das Fehlerbild im Bereich Boot und Ignition reproduzieren und eine unveränderte Zeitlinie sichern.
2. Schritt 2: Logs, Statusdaten und Abhängigkeiten zu systemd und Netzwerk erfassen und gegeneinander abgleichen.
3. Schritt 3: Die Ursache durch gezielte Prüfungen von Rollback eingrenzen und die kleinste wirksame Korrektur anwenden.
4. Schritt 4: Wiederherstellung, Nachkontrolle und Prävention für Betriebsabnahme in einem Runbook festhalten.

Praxisübung: Die Gesamtplattform wird mit mehreren Störungen belastet, wiederhergestellt und anhand eines Betriebs- und Sicherheitskatalogs abgenommen.

Methodik und Arbeitsumgebung

Inhaltsverzeichnis des Kapitels: Lernform; Laboraufbau; Validierung; Fehlerfälle und Rücknahme.

Vortrag, technische Einordnung, Live-Demonstrationen und geführte Übungen wechseln sich ab. Jede Konfiguration wird in einer isolierten Laborumgebung erstellt, versioniert, geprüft, angewendet und anhand von Status-, Log- und Funktionskontrollen abgenommen. Fehlerfälle und Rücknahmewege sind Bestandteil der Übungen.