Supervision du cluster Kubernetes avec Zabbix

🧩 Suite du projet Kubernetes :
Ce mini-projet de supervision s'appuie sur le cluster déjà déployé dans le dépôt :
👉 https://github.com/MEVENGUE/K8S

L'objectif est d'ajouter une brique de supervision complète autour du cluster Kubernetes en utilisant Zabbix :

• Supervision de l'hôte maître (k8s-master) et des nœuds (k8s-workerX)
• Détection d'anomalies (CPU / réseau / disponibilité des nœuds)
• Surveillance d'une application Kubernetes via un scénario web
• Production de tableaux de bord et de schémas pour le rapport

Tout est réalisé dans un contexte Hyper-V sur des VMs Ubuntu.

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1. Architecture globale

1.1. Topologie Hyper-V

• Poste physique Windows

  • Hyper-V activé
  • Accès à l'interface Zabbix via un navigateur (Firefox/Chrome)

• VM 1 – k8s-master

  • Ubuntu Server 22.04
  • Rôle :
    • Master du cluster Kubernetes (voir dépôt K8S)
    • Zabbix Server
    • Base de données MySQL/MariaDB dédiée à Zabbix
    • Apache2 + frontend web Zabbix
    • Agent Zabbix local

• VM 2 – k8s-worker1

  • Ubuntu Server 22.04
  • Nœud de travail Kubernetes
  • Agent Zabbix

• VM 3 – k8s-worker2 (optionnel)

  • Même rôle que k8s-worker1

Les VMs sont sur le même réseau privé Hyper-V.
Dans ce README, on utilisera des variables génériques :

• IP_ZABBIX : adresse IP de la VM k8s-master
• ZABBIX_DB_PASSWORD : mot de passe du compte MySQL zabbix
• NODEPORT_APP : NodePort exposant l'application de test (ex. 30080)

1.2. Schéma de l'architecture

1.3. Schéma réseau détaillé (Cisco Packet Tracer)

Le schéma suivant illustre la topologie réseau complète du projet avec les connexions entre les différents composants :

Note : Le fichier source .pkt est disponible dans le dossier Zabbix schéma Cisco/ pour une visualisation interactive dans Cisco Packet Tracer.

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2. Prérequis

1. Cluster Kubernetes fonctionnel déployé selon le projet :
   https://github.com/MEVENGUE/K8S

2. Accès à k8s-master en SSH avec un utilisateur sudo.

3. kubectl configuré sur k8s-master et capable de parler au cluster :

   kubectl get nodes

4. Ports ouverts sur le réseau privé uniquement :

   • 80/TCP (Apache Zabbix GUI)
   • 10051/TCP (Zabbix server)
   • 10050/TCP (Zabbix agent)

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3. Installation de Zabbix sur k8s-master

3.1. Mise à jour du système

sudo apt update && sudo apt upgrade -y

3.2. Installation de MySQL / MariaDB

sudo apt install -y mysql-server
sudo systemctl enable --now mysql

Création de la base et de l'utilisateur Zabbix :

sudo mysql

CREATE DATABASE zabbix
  CHARACTER SET utf8mb4
  COLLATE utf8mb4_bin;

CREATE USER 'zabbix'@'localhost' IDENTIFIED BY 'ZABBIX_DB_PASSWORD';

GRANT ALL PRIVILEGES ON zabbix.* TO 'zabbix'@'localhost';

FLUSH PRIVILEGES;

EXIT;

Remplace ZABBIX_DB_PASSWORD par un mot de passe fort non publié.

3.3. Ajout du dépôt Zabbix 6.4 (Ubuntu 22.04)

wget https://repo.zabbix.com/zabbix/6.4/ubuntu/pool/main/z/zabbix-release/zabbix-release_6.4-1+ubuntu22.04_all.deb
sudo dpkg -i zabbix-release_6.4-1+ubuntu22.04_all.deb
sudo apt update

3.4. Installation des paquets Zabbix

sudo apt install -y \
  zabbix-server-mysql \
  zabbix-frontend-php \
  zabbix-apache-conf \
  zabbix-sql-scripts \
  zabbix-agent

3.5. Import du schéma SQL Zabbix

Zabbix crée des fonctions stockées ⇒ besoin d'autoriser les créateurs de fonctions :

sudo mysql -e "SET GLOBAL log_bin_trust_function_creators = 1;"

Import du schéma :

zcat /usr/share/zabbix-sql-scripts/mysql/server.sql.gz | \
  mysql -uzabbix -p zabbix

(entrer ZABBIX_DB_PASSWORD lorsqu'il est demandé)

3.6. Configuration de zabbix_server.conf

sudo nano /etc/zabbix/zabbix_server.conf

Modifier les lignes suivantes :

DBName=zabbix
DBUser=zabbix
DBPassword=ZABBIX_DB_PASSWORD

Sauvegarder puis redémarrer :

sudo systemctl restart zabbix-server zabbix-agent apache2
sudo systemctl enable zabbix-server zabbix-agent apache2

Vérification :

sudo systemctl status zabbix-server
sudo systemctl status zabbix-agent

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4. Configuration de l'interface web Zabbix

Depuis le PC Windows :

1. Ouvrir un navigateur et accéder à :

   http://IP_ZABBIX/zabbix
   

2. Suivre l'assistant d'installation :

   • Choisir la langue (FR)
   • Vérifier les prérequis PHP
   • Renseigner les paramètres MySQL :
     • Hôte : localhost
     • Base : zabbix
     • Utilisateur : zabbix
     • Mot de passe : ZABBIX_DB_PASSWORD
   • Nom du serveur Zabbix (ex : Zabbix – Cluster K8s)

3. Connexion avec le compte par défaut (à modifier immédiatement) :

   • Utilisateur : Admin
   • Mot de passe : zabbix

Changer le mot de passe de Admin et créer un compte perso pour l'usage quotidien.

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5. Ajout des nœuds Kubernetes dans Zabbix

5.1. Installation de l'agent sur les workers

Sur chaque worker (k8s-worker1, k8s-worker2, etc.) :

sudo apt update
sudo apt install -y zabbix-agent

Éditer /etc/zabbix/zabbix_agentd.conf :

sudo nano /etc/zabbix/zabbix_agentd.conf

Adapter ces lignes :

Server=IP_ZABBIX
ServerActive=IP_ZABBIX
Hostname=k8s-worker1   # ou k8s-worker2, etc.

Redémarrer l'agent :

sudo systemctl restart zabbix-agent
sudo systemctl enable zabbix-agent

5.2. Déclaration des hôtes dans l'interface

Dans la GUI Zabbix :

1. Configuration → Hôtes → Créer un hôte

2. Exemple pour k8s-worker1 :

   • Nom : k8s-worker1
   • Groupes : Kubernetes Cluster (à créer si nécessaire)
   • Interfaces :
     • Type : Agent
     • IP : IP_k8s_worker1
     • Port : 10050

3. Onglet Modèles :

   • Ajouter le modèle : Linux by Zabbix agent

4. Sauvegarder.

Répéter pour k8s-workerX et pour l'hôte Zabbix server (k8s-master) si ce n'est pas déjà fait.

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6. Scénarios de supervision mis en place

6.1. Scénario 1 – Alerte CPU > 80% pendant 5 minutes

• Hôte : Zabbix server
• Modèle utilisé : Linux by Zabbix agent

Dans la GUI :

1. Aller dans Configuration → Hôtes → Zabbix server → Déclencheurs.

2. Créer un nouveau déclencheur :

   • Nom : CPU: utilisation > 80% pendant 5 minutes
   • Sévérité : Moyen

3. Expression (via le constructeur) :

   • Élément : System: CPU utilization (ou équivalent)
   • Fonction : min(5m)
   • Condition : >
   • Valeur : 80

4. Enregistrer.

Effet : dès que la charge CPU moyenne > 80 % pendant 5 minutes, un problème apparaît dans Surveiller → Problèmes.

6.2. Scénario 2 – Nombre de nœuds Kubernetes non Ready

6.2.1. Préparation de kubectl pour l'utilisateur zabbix

Sur k8s-master :

sudo mkdir -p /var/lib/zabbix/.kube
sudo cp /root/.kube/config /var/lib/zabbix/.kube/config
sudo chown -R zabbix:zabbix /var/lib/zabbix/.kube
sudo -u zabbix kubectl get nodes   # vérification

6.2.2. Autoriser system.run dans l'agent (limité au labo)

Éditer /etc/zabbix/zabbix_agentd.conf sur k8s-master :

sudo nano /etc/zabbix/zabbix_agentd.conf

Ajouter/adapter :

#DenyKey=system.run[*]
AllowKey=system.run[kubectl get nodes --no-headers | grep -v " Ready " | wc -l]

Puis :

sudo systemctl restart zabbix-agent

6.2.3. Création de l'élément Zabbix

Dans la GUI → Configuration → Hôtes → Zabbix server → Éléments → Créer :

• Nom : noeuds_k8s_not_ready

• Type : Agent Zabbix

• Clé :

  system.run[kubectl get nodes --no-headers | grep -v " Ready " | wc -l]
  

• Type d'information : Numérique (entier non signé)

• Intervalle d'actualisation : 60s

Enregistrer.

6.2.4. Création du déclencheur

Toujours sur Zabbix server :

• Nom : Cluster: au moins un nœud n'est pas Ready

• Sévérité : Haut

• Expression :

  {Zabbix server:noeuds_k8s_not_ready.last()}>0
  

Test : arrêter le kubelet d'un worker ou éteindre la VM → le déclencheur passe en PROBLÈME.

Lorsque tout repasse en Ready, le problème est résolu.

6.3. Scénario 3 – Supervision d'une application Kubernetes via un scénario web

6.3.1. Déploiement d'une appli de test dans le cluster

Sur k8s-master :

kubectl create deployment demo-nginx --image=nginx
kubectl expose deployment demo-nginx \
  --type=NodePort \
  --port=80 \
  --name=demo-nginx-service
kubectl get svc demo-nginx-service

Notez :

• NODEPORT_APP = NodePort affiché (ex. 30080)
• L'IP d'un nœud (ex. IP_k8s-worker1)

Test :

curl http://IP_k8s-worker1:NODEPORT_APP/

6.3.2. Création du scénario web Zabbix

Dans la GUI Zabbix :

1. Configuration → Hôtes → Zabbix server → Scénarios web → Créer un scénario

2. Nom : K8s_app_demo

3. Intervalle : 1m

Ajouter une étape :

• Nom : page_principale

• URL :

  http://IP_k8s-worker1:NODEPORT_APP/
  

• Méthode : GET

Enregistrer.

6.3.3. Déclencheur "application indisponible"

Sur Zabbix server → Déclencheurs → Créer :

• Nom : K8s app demo: indisponible

• Sévérité : Moyen

• Expression :

  {Zabbix server:web.test.rspcode[K8s_app_demo,page_principale].last()}<>200
  

Test :

kubectl scale deployment demo-nginx --replicas=0
# ou kubectl delete deployment demo-nginx

L'alerte apparaît lorsque l'application n'est plus accessible.

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7. Tableaux de bord et visualisations

7.1. Dashboard "Kubernetes – Vue cluster"

Créé via Surveiller → Tableaux de bord :

• Widget "Problèmes par sévérité" filtré sur le groupe Kubernetes Cluster
• Widget "Disponibilité des hôtes" (status des VMs)
• Graphiques simples CPU / RAM par hôte
• Widget "Problèmes" filtré par tag role=worker

7.2. Graphiques de monitoring

Les graphiques permettent de visualiser l'évolution des métriques dans le temps :

Exemple de détection d'erreurs lorsque les pods ne sont pas disponibles :

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8. Bonnes pratiques de sécurité

• Ne jamais publier :

  • mots de passe (MySQL, Zabbix, comptes système),
  • clés privées,
  • IP publiques ou infos d'infra réelles.

• Restreindre autant que possible l'usage de system.run (clé AllowKey).

• Protéger l'accès à l'interface Zabbix (compte Admin désactivé ou mot de passe robuste).

• Zabbix doit idéalement être accessible uniquement depuis le réseau d'admin interne.

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9. Pistes d'ajouts

• Ajout d'alertes par e-mail ou webhook (Slack, Teams, etc.)
• Création de modèles Zabbix spécifiques aux nœuds Kubernetes
• Monitoring approfondi des pods via l'API Kubernetes
• Intégration avec Grafana pour des dashboards avancés

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Projet réalisé dans le cadre du mini-projet "Kubernetes + Supervision Zabbix", en continuité du dépôt :

https://github.com/MEVENGUE/K8S