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Infraestructura de Alta Disponibilidad y Orquestación con Kubernetes sobre Proxmox

📖 1. Descripción del Proyecto

Este proyecto consiste en el diseño e implementación de una infraestructura virtualizada on-premise para el despliegue de servicios contenerizados. Se simula un entorno de producción real garantizando Alta Disponibilidad (HA), escalabilidad y gestión centralizada mediante un clúster de Kubernetes robusto.

[!IMPORTANT] Puedes consultar el detalle estratégico en el Documento de Análisis de Requisitos y Viabilidad.

🏗️ 2. Arquitectura

🌐 Infraestructura Física

Host: Servidor dedicado con Proxmox VE.
Gestión: Acceso remoto seguro vía Web/SSH.

🖥️ Topología Lógica (Máquinas Virtuales)

Icono	Rol	SO	Función	IP Estática
🛡️	K8s Control Plane	Ubuntu Server	Gestión del clúster (API, Etcd, Scheduler)	`192.168.1.110`
👷	K8s Worker 1	Ubuntu Server	Ejecución de cargas de trabajo	`192.168.1.111`
👷	K8s Worker 2	Ubuntu Server	Redundancia y HA	`192.168.1.112`
🤖	Servidor Ansible	Ubuntu Server	Automatización y aprovisionamiento (IaC)	`192.168.1.115`
💾	Servidor NFS	Ubuntu Server	Almacenamiento persistente (PV/PVC)	`192.168.1.116`
💻	Cliente	Linux Desktop	Pruebas de usuario final y validación de red	`DHCP`

📚 3. Documentación y Guías de Despliegue

Se han elaborado manuales técnicos detallados para replicar la infraestructura paso a paso:

Fase 1: 🚀 Instalación de Proxmox VE - Preparación del host físico y configuración de BIOS.
Fase 2: 🖥️ Configuración de Proxmox e Instalación de Ubuntu Server - Gestión de repositorios, red y creación de plantillas (Templates).
Fase 3: ☸️ Inicialización del Clúster Kubernetes - Despliegue de nodos, CNI Flannel y resolución de errores.
Fase 4: ⚖️ Instalación y Configuración de MetalLB - Implementación de balanceo de carga en Capa 2 y gestión de IPs externas.
Fase 5: 🌐 Instalación de Ingress Controller (Nginx) - Gestión de tráfico HTTP/HTTPS mediante reglas de enrutamiento por dominio.
Fase 6: 💾 Servidor NFS y Almacenamiento Persistente - Configuración de almacenamiento externo dinámico para persistencia de datos.
Fase 7: 🤖 Automatización con Ansible - Gestión de configuración como código (IaC) y escalado automático de nodos.
Fase 8: 🚀 Despliegue de Aplicación Real y Dockerfile - Creación de imágenes personalizadas y servicios con base de datos persistente.
Fase 9: 🛡️ Alta Disponibilidad y Pruebas de Carga - Simulación de fallos y validación de la resiliencia del entorno.
Fase 10 (Opcional): 📊 Monitorización con Prometheus y Grafana - Visualización de métricas de rendimiento del clúster y contenedores.

[!TIP] Se recomienda seguir las guías en orden secuencial para garantizar la correcta visibilidad de red entre los componentes del clúster.

🛠️ 4. Stack Tecnológico

Orquestación: Kubernetes v1.30 ☸️
Runtime: containerd 📦
Red (CNI): Flannel 🕸️
Red y Balanceo:
- MetalLB: Load Balancer Bare-Metal (Capa 2).
- Ingress Controller: Nginx (Gestión de tráfico HTTP/S).
Almacenamiento: NFS (Persistent Volumes) 💾
Automatización: Ansible 🤖
Control de Versiones: Git + GitHub 🐙

🗺️ 5. Hoja de Ruta (Roadmap)

🔧 6. Notas de Implementación y Troubleshooting

Durante el despliegue se resolvieron retos técnicos críticos documentados para futuras referencias:

[!CAUTION] Gestión de Red: Desactivación obligatoria de IPv6 a nivel de kernel para evitar conflictos en el Control Plane.

Configuración del Runtime: Ajuste del driver de Cgroup a systemd en containerd para asegurar la estabilidad del proceso kubelet.
Vinculación de IP: Uso estricto de la flag --node-ip en la configuración de kubelet para forzar la interfaz IPv4 correcta sobre el hardware virtualizado.
Conectividad Externa (Netplan): Se detectó que los nodos perdían conectividad con internet al configurar IPs estáticas. Se corrigió definiendo explícitamente la ruta por defecto (routes: to: default via 192.168.1.1) en lugar del parámetro obsoleto gateway4.
Identidad de Nodo (Kubelet): Para evitar que el clúster usara interfaces erróneas, se forzó la vinculación de IP mediante la creación del archivo /etc/default/kubelet con el parámetro KUBELET_EXTRA_ARGS="--node-ip=<IP_ESTATICA>".
Módulos del Kernel (Networking): El plugin de red Flannel entraba en CrashLoopBackOff por la ausencia del módulo br_netfilter. Se solucionó cargando el módulo manualmente y asegurando su persistencia en /etc/modules-load.d/k8s.conf.
Persistencia de Red (CNI): Resolución de errores NetworkPluginNotReady mediante la limpieza manual de interfaces residuales (cni0, flannel.1) y el reinicio de containerd.
Balanceo de Carga (MetalLB): Modificación del ConfigMap de kube-proxy para activar strictARP: true, requisito indispensable para el correcto enrutamiento en Capa 2.
Liberación de IPs (MetalLB/Ingress): Precaución al eliminar despliegues de prueba (LoadBalancer) para asegurar que MetalLB devuelva la IP externa (192.168.1.200) al pool, dejándola disponible para el controlador Ingress.

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