AI DevOps в локальных облаках: как строить высоконагруженные системы с CI/CD, Kubernetes и Grafana

[AI]

Введение: DevOps в условиях локальных ограничений


Когда мы начали разворачивать высоконагруженную fintech-платформу в локальном облаке, задача казалась выполнимой: привычные инструменты, знакомые процессы, только с местной спецификой. Однако реальность оказалась сложнее. Ограниченные дата-центры, нестабильные сети, строгие требования по хранению данных внутри страны и команда, скептически настроенная к новым практикам вроде GitLab CI, превратили проект в настоящий вызов. За два года мы построили систему, способную обрабатывать 10 000 транзакций в секунду (TPS), деплоиться за 12 минут и выдерживать пиковые нагрузки, такие как «черная пятница». В этой статье я расскажу, как мы оптимизировали DevOps-процессы в локальном облаке, какие трудности преодолели и какие решения помогли добиться успеха. Если вы работаете в регионе, где глобальные облака недоступны, наш опыт будет полезен.

1. Локальный контекст: особенности облачной инфраструктуры

1.1. Почему локальные облака?


Законодательство ряда стран, включая нашу, требует хранить персональные данные граждан в местных дата-центрах, часто в определенных городах. Это вынудило нас использовать локальную инфраструктуру. Помимо соответствия требованиям, локальные облака оказались экономичнее: по нашим расчетам, они на 30–40% дешевле глобальных аналогов для сопоставимых ресурсов.

Ресурс​	Локальное облако ($/мес)​	Глобальное облако ($/мес)​
10 нод (16 vCPU, 64 ГБ RAM)​	5000​	8000​

Однако экономия сопряжена с ограничениями. Локальные облака не предоставляют готовых решений, таких как managed Kubernetes или базы данных. Все — от настройки кластеров до тюнинга PostgreSQL - пришлось делать вручную. Сетевые задержки в регионах, порой достигающие 100 мс, добавляли сложностей.

1.2. Что такое высокая нагрузка?


Высоконагруженные системы в нашем регионе - это не только крупные банки или государственные порталы. Это стремительно растущие маркетплейсы, системы онлайн-банкинга, логистические платформы и даже игровые стартапы. Наш проект - платформа для микрокредитования с миллионом пользователей - должен был выдерживать 10 000 TPS в пике, деплоить обновления еженедельно и восстанавливаться после сбоев за 5 минут. И все это на инфраструктуре, где сетевые задержки иногда напоминали эпоху dial-up.

2. Технические вызовы и решения

2.1. CI/CD: от ручного копирования к автоматизации


На старте наш процесс CI/CD был примитивным: разработчики пушат код в GitLab, администраторы копируют build.tar.gz на сервер через scp, а затем все надеются, что ничего не сломается. Некоторые в команде считали GitLab CI избыточным, утверждая, что «раньше и scp хватало». Мы решили это изменить.

Мы внедрили пайплайн в GitLab CI для автоматизации сборки Docker-образов, тестирования и деплоя в Kubernetes. Вот упрощенный .gitlab-ci.yml:

stages:
- build
- test
- scan
- deploy

variables:
REGISTRY: "registry.localcloud/myapp"
TAG: "$CI_COMMIT_SHA"

build:
stage: build
script:
- echo "Собираем Docker-образ..."
- docker build --cache-from $REGISTRY:latest -t $REGISTRY:$TAG .
- docker push $REGISTRY:$TAG
only:
- main

test:
stage: test
parallel:
matrix:
- TEST_TYPE: [unit, integration]
script:
- echo "Запускаем $TEST_TYPE тесты..."
- docker run $REGISTRY:$TAG pytest --cov=app tests/$TEST_TYPE
only:
- main

scan:
stage: scan
script:
- echo "Проверяем образ на уязвимости..."
- docker run aquasec/trivy image $REGISTRY:$TAG
only:
- main

deploy:
stage: deploy
script:
- echo "Деплоим в Kubernetes..."
- sed -i "s|TAG|$TAG|g" k8s/deployment.yaml
- kubectl apply -f k8s/deployment.yaml
environment:
name: production
only:
- main


Проблемы:

• 
  Локальный реестр «зависал» при пушах образов объемом более 1 ГБ из-за сетевых ограничений.
  
  
• 
  Тесты занимали 40 минут из-за последовательного выполнения.
  

Решения:

• 
  Настроили локальный кэш Docker-образов, сократив время сборки на 60%.
  
  
• 
  Разделили тесты на юнит- и интеграционные, запустив их параллельно с помощью parallel: matrix, что уменьшило время на 20%.
  
  
• 
  Оптимизировали сеть между runners и реестром, выделив VLAN.
  

Результат: время деплоя сократилось с 2 часов до 12 минут. Пайплайн стал стабильно проходить даже в пиковые релизы.

CI/CD пайплайн
2.2. Kubernetes: собираем кластер с нуля


Без managed Kubernetes мы подняли кластер через kubeadm. Основные шаги:

1. 
   Установили kubeadm, kubelet и kubectl на ноды (16 vCPU, 64 ГБ RAM).
   
   
2. 
   Настроили Calico для сетей:
   
   kubectl apply -f https://docs.projectcalico.org/manifests/calico.yaml
3. 
   Оптимизировали параметры kubelet:
   
   --max-pods=150
   --kube-reserved=cpu=500m,memory=1Gi

Проблемы:

• 
  Ноды перегружались на 90% из-за ограниченных ресурсов.
  
  
• 
  Сеть добавляла 50 мс задержки между pod’ами.
  

Решения:

• 
  Настроили Horizontal Pod Autoscaler (HPA) с кастомными метриками:
  
  apiVersion: autoscaling/v2
  kind: HorizontalPodAutoscaler
  metadata:
  name: myapp-hpa
  spec:
  scaleTargetRef:
  apiVersion: apps/v1
  kind: Deployment
  name: myapp
  minReplicas: 3
  maxReplicas: 12
  metrics:
  - type: Resource
  resource:
  name: cpu
  target:
  type: Utilization
  averageUtilization: 70
  - type: Pods
  pods:
  metric:
  name: http_requests
  target:
  type: AverageValue
  averageValue: 1000
• 
  Разработали скрипт для Cluster Autoscaler, запрашивающий новые ноды через API облака.
  
  
• 
  Увеличили MTU до 9000 для оптимизации сети.
  

Результат: кластер выдерживал 10 000 RPS, масштабирование занимало 2 минуты.

HPA автошкалирование
2.3. PostgreSQL: справляемся с транзакциями


Для базы данных мы выбрали PostgreSQL с репликацией, подняв Patroni для высокой доступности (HA). Основные оптимизации:

• 
  Партиционирование таблиц по user_id:
  
  CREATE TABLE transactions (
  id BIGSERIAL,
  user_id BIGINT,
  amount DECIMAL,
  created_at TIMESTAMP
  ) PARTITION BY RANGE (user_id);
  
  CREATE TABLE transactions_0 PARTITION OF transactions
  FOR VALUES FROM (0) TO (1000000);
  CREATE TABLE transactions_1 PARTITION OF transactions
  FOR VALUES FROM (1000000) TO (2000000);
• 
  Настройки postgresql.conf:
  
  work_mem = 16MB
  max_connections = 500
  shared_buffers = 8GB
  effective_cache_size = 24GB
• 
  Репликация через Patroni с двумя read-only репликами, балансировка через PgBouncer.
  

Проблемы:

• 
  Изначально max_connections=100 приводило к отказам в пике.
  
  
• 
  Отсутствие индексов по created_at замедляло аналитические запросы.
  

Решения:

• 
  Увеличили max_connections до 500 и внедрили PgBouncer.
  
  
• 
  Добавили индексы:
  
  CREATE INDEX transactions_created_at_idx ON transactions (created_at);

Результат: время обработки запросов (P99) сократилось с 200 мс до 30 мс.

PostgreSQL архитектура
2.4. Мониторинг: опережаем проблемы


Мы собрали стек из Prometheus, Grafana и Alertmanager. Пример конфигурации Prometheus:

scrape_configs:
- job_name: 'myapp'
static_configs:
- targets: ['myapp.localcloud:8080']
metrics_path: /metrics


Кастомные метрики:

• 
  Отслеживали HTTP-ошибки:
  
  rate(http_requests_total{status="500"}[5m]) > 0.1
• 
  Мониторили задержки API:
  
  histogram_quantile(0.99, sum(rate(http_request_duration_seconds_bucket[5m])) by (le))

Проблемы:

• 
  Prometheus перегружался при 500+ pod’ах.
  
  
• 
  Сетевые задержки замедляли сбор метрик.
  

Решения:

• 
  Внедрили Thanos для долгосрочного хранения метрик:
  
  thanos:
  store:
  enabled: true
• 
  Увеличили интервал сбора до 30 секунд для некритичных сервисов.
  
  
• 
  Настроили алерты в Telegram:
  
  route:
  receiver: 'telegram'
  receivers:
  - name: 'telegram'
  telegram_configs:
  - bot_token: 'YOUR_BOT_TOKEN'
  chat_id: '-123456789'

Результат: MTTR сократился до 2 минут, доля 500-х ошибок упала с 1% до 0.01%.

Grafana - падение 500-х ошибок
3. Безопасность и оптимизация затрат

3.1. Безопасность


Управление секретами:

• 
  Изначально использовали kubectl create secret, что было небезопасно. Перешли на HashiCorp Vault:
  
  vault kv put secret/myapp db_password=supersecret
• 
  Интегрировали Vault с Kubernetes через sidecar-контейнеры.
  

Сканирование образов:

• 
  Внедрили Trivy в CI/CD для проверки уязвимостей (см. этап scan).
  
  
• 
  Обнаружили CVE в старой версии Nginx и обновили образ.
  

Проблемы:

• 
  Разработчики хранили токены в .env.
  
  
• 
  Trivy замедлял пайплайн на 5 минут.
  

Решения:

• 
  Провели обучение по безопасным практикам.
  
  
• 
  Настроили кэширование для Trivy.
  

3.2. Контроль затрат


Локальные облака дешевле на 30–40%, но наш кластер из 10 нод ($5000/мес) требовал максимальной загрузки. Отсутствие managed-решений увеличивало административные расходы - около 20 часов в месяц.

Решения:

• 
  Оптимизировали ресурсы с помощью kube-reserved и HPA.
  
  
• 
  Запланировали пилот ArgoCD для автоматизации деплоев.
  

4. Формирование DevOps-культуры: от скептицизма к вовлеченности


Когда мы предложили внедрить CI/CD и Kubernetes, команда встретила это в штыки. Разработчики утверждали, что у них нет времени на «эти новомодные штуки», а администраторы считали Kubernetes ненужным усложнением. Чтобы преодолеть сопротивление, мы решили показать ценность новых подходов на практике.

Мы организовали серию внутренних митапов, где продемонстрировали, как CI/CD сокращает ручную работу, а Kubernetes упрощает масштабирование. Например, мы показали, как автоматизация деплоев экономит часы, которые раньше тратились на scp. Затем мы внедрили DORA-метрики (Deploy Frequency, Lead Time for Changes), чтобы команда видела прогресс: частота деплоев выросла с одного в месяц до трех в неделю. Доступ к дашбордам Grafana помог разработчикам понять, как их код влияет на продакшен - от ошибок до задержек API.

Со временем команда начала писать тесты и активно использовать мониторинг. Это не только улучшило качество кода, но и укрепило доверие между разработчиками и администраторами. Теперь DevOps для нас - это не просто инструменты, а общий подход к созданию надежных систем.

5. Кейс: как мы спасли fintech-платформу


Наша платформа для микрокредитования с миллионом пользователей должна была обрабатывать 10 000 TPS, деплоиться раз в неделю и восстанавливаться после сбоев за 5 минут. На старте проект страдал от долгих деплоев (2 часа), нестабильной базы данных и отсутствия мониторинга.

Архитектура:

• 
  Микросервисы на Go, развернутые в Kubernetes.
  
  
• 
  PostgreSQL с Patroni и PgBouncer для высокой доступности и балансировки.
  
  
• 
  CI/CD через GitLab CI с автоматизацией сборки, тестирования и деплоя.
  
  
• 
  Мониторинг с Prometheus, Grafana и Alertmanager.
  

Что мы сделали:

• 
  Партиционировали таблицы PostgreSQL по user_id, чтобы ускорить обработку транзакций.
  
  
• 
  Внедрили Redis для кэширования 80% запросов, снизив нагрузку на базу.
  
  
• 
  Настроили HPA для автоматического масштабирования подов и алерты по кастомным метрикам (например, HTTP-запросы и задержки).
  
  
• 
  Оптимизировали CI/CD-пайплайн, добавив параллельное тестирование и кэширование.
  

Результаты:

• 
  Время деплоя сократилось с 2 часов до 12 минут.
  
  
• 
  Задержка запросов (P99) уменьшилась до 30 мс.
  
  
• 
  MTTR (Mean Time to Recovery) достиг 2 минут.
  

Этот кейс показал, что даже в условиях локального облака можно построить систему, не уступающую по надежности решениям на глобальных платформах.

6. Перспективы развития


Мы продолжаем развивать DevOps-процессы:

• 
  ИИ в мониторинге: тестируем ELK с машинным обучением для анализа логов и предсказания сбоев.
  
  
• 
  Edge Computing: изучаем возможности локальных облаков для IoT-приложений в регионах.
  
  
• 
  Open Source инструменты: планируем внедрить ArgoCD для управления деплоями и Tekton для CI/CD.
  

Заключение: DevOps в локальных облаках — это реально


Работа в локальном облаке - как ремонт машины на полном ходу: сложно, но возможно. Сетевые ограничения, законодательные требования и отсутствие готовых решений создают вызовы, но с правильными инструментами - Kubernetes, Prometheus, Vault - и сплоченной командой можно построить надежную и масштабируемую систему.

Примечание: Названия облачных платформ скрыты по условиям NDA. Все технические конфигурации представлены исключительно в образовательных целях.