Arquitetura de monitoramento e observabilidade de aplicações em Kubernetes

Viegas, Carlos Manuel Dias

Universidade Federal do Rio Grande do Norte

2025-08-01

Monitoramento

Observabilidade

Kubernetes.

Em um cenário de crescente transformação digital, a alta disponibilidade, resiliência e escalabilidade de serviços tornaram-se exigências do mercado, pois impactam diretamente a experiência dos usuários. Simultaneamente, o Kubernetes vem se consolidando como uma plataforma de hospedagem que oferece diversos benefícios, contudo, por si só, não detém um conjunto completo de recursos de monitoramento e observabilidade. Este estudo apresenta uma alternativa baseada em ferramentas open-source capazes de oferecer um ambiente que proporcione diagnóstico e colabore com o aperfeiçoamento de serviços hospedados. A arquitetura proposta fornece um modelo eficiente, acessível e robusto para monitoramento e observabilidade de aplicações executadas em containers orquestrados por Kubernetes. Integrando componentes como Argo CD, HashiCorp Vault para a gestão segura de secrets e um conjunto de ferramentas de observabilidade composto por OpenTelemetry, Prometheus, Grafana Tempo, Coroot e Netdata, a abordagem foi validada experimentalmente por meio de cenários envolvendo execução de serviços utilizando banco de dados, testes de sobrecarga de CPU, memória e disco e simulação de sistema com falhas. Os resultados demonstram a capacidade da arquitetura em identificar gargalos, detectar incidentes, monitorar o estado dos serviços e registrar anomalias do cluster e dos sistemas hospedados. Conclui-se que é plenamente viável construir um ambiente de observabilidade moderno e confiável utilizando tecnologias que visam garantir segurança, rastreabilidade e diagnósticos, estabelecendo uma base sólida para ambientes Kubernetes alinhados às demandas contemporâneas de operação.

In a scenario of increasing digital transformation, high availability, resilience, and service scalability have become market requirements as they directly impact user experience. Concurrently, Kubernetes has emerged as a hosting platform that offers numerous benefits, yet by itself it does not provide a complete set of monitoring and observability features. This study presents an alternative based on open-source tools capable of delivering an environment that enables diagnostics and supports the improvement of hosted services. The proposed architecture provides an efficient, accessible, and robust model for monitoring and observing applications running in containers orchestrated by Kubernetes. By integrating components such as Argo CD, HashiCorp Vault for secure secrets management, and an observability toolset composed of OpenTelemetry, Prometheus, Grafana Tempo, Coroot, and Netdata, the approach was experimentally validated through scenarios involving service execution with databases, CPU, memory, and disk stress tests, and the simulation of systems with failures. The results demonstrate the architecture’s ability to identify bottlenecks, detect incidents, monitor service health, and record anomalies within the cluster and hosted systems. It is concluded that it is fully feasible to build a modern and reliable observability environment using technologies that ensure security, traceability, and diagnostics, establishing a solid foundation for Kubernetes environments aligned with contemporary operational demands.