DevOps and CI/CD with Kubernetes

Abstract

This thesis examines the implementation of a modern DevOps and cloud-native technologies ecosystem, approaching it both as a technical undertaking and as a practical lever for digital transformation. In this context, the design and development of a Kubernetes-based infrastructure, supported by automated CI/CD pipelines, the implementation of GitOps practices, the use of Infrastructure as Code, as well as the integration of monitoring and autoscaling mechanisms, are presented. This architecture aims to create a scalable, reliable and automated environment for development and simulated software delivery. The proposed solution is evaluated through measurable performance indicators, including DORA metrics, in order to assess its impact on software delivery speed, change frequency, version stability and overall operational reliability. Through the analysis of the results, the role of DevOps practices is highlighted not only as a means of technical optimization, but also as a factor in enhancing organizational agility and operational resilience. Finally, the thesis demonstrates that the adoption of modern cloud-native and DevOps approaches can act as a foundation for sustainable digital transformation. The technical background and automated mechanisms presented are not limited to an experimental or academic level, but reflect practices with direct application in real organizational environments, effectively bridging the technical and business levels.Η παρούσα διπλωματική εργασία εξετάζει την εφαρμογή ενός σύγχρονου οικοσυστήματος DevOps και cloud-native τεχνολογιών, προσεγγίζοντάς το τόσο ως τεχνικό εγχείρημα όσο και ως πρακτικό μοχλό για τον ψηφιακό μετασχηματισμό. Σε αυτό το πλαίσιο, παρουσιάζονται ο σχεδιασμός και η ανάπτυξη μιας υποδομής βασισμένης στο Kubernetes, υποστηριζόμενης από αυτοματοποιημένα CI/CD pipelines, η υλοποίηση πρακτικών GitOps, η χρήση Infrastructure as Code, καθώς και η ενσωμάτωση μηχανισμών παρακολούθησης και αυτόματης κλιμάκωσης. Αυτή η αρχιτεκτονική αποσκοπεί στη δημιουργία ενός κλιμακούμενου, αξιόπιστου και αυτοματοποιημένου περιβάλλοντος για ανάπτυξη και προσομοιωμένη παράδοση λογισμικού. Η προτεινόμενη λύση αξιολογείται μέσω μετρήσιμων δεικτών απόδοσης, συμπεριλαμβανομένων των μετρήσεων DORA, προκειμένου να αξιολογηθεί ο αντίκτυπός της στην ταχύτητα παράδοσης λογισμικού, τη συχνότητα αλλαγών, τη σταθερότητα των εκδόσεων και τη συνολική λειτουργική αξιοπιστία. Μέσω της ανάλυσης των αποτελεσμάτων, ο ρόλος των πρακτικών DevOps αναδεικνύεται όχι μόνο ως μέσο τεχνικής βελτιστοποίησης, αλλά και ως παράγοντας ενίσχυσης της οργανωσιακής ευελιξίας και της λειτουργικής ανθεκτικότητας. Τέλος, η εργασία καταδεικνύει ότι η υιοθέτηση σύγχρονων cloud-native και DevOps προσεγγίσεων μπορεί να λειτουργήσει ως θεμέλιο για βιώσιμο ψηφιακό μετασχηματισμό. Το τεχνικό υπόβαθρο και οι αυτοματοποιημένοι μηχανισμοί που παρουσιάζονται δεν περιορίζονται σε πειραματικό ή ακαδημαϊκό επίπεδο, αλλά αντικατοπτρίζουν πρακτικές με άμεση εφαρμογή σε πραγματικά οργανωσιακά περιβάλλοντα, γεφυρώνοντας αποτελεσματικά το τεχνικό και το επιχειρηματικό επίπεδο.