1. Что такое Kubernetes?

Что такое Kubernetes?

Kubernetes (произносится как «кубернетис») — это портативная, расширяемая платформа с открытым исходным кодом для управления контейнеризованными рабочими нагрузками и сервисами. Она упрощает процесс декларативной настройки и автоматизации, позволяя разработчикам и администраторам эффективно управлять современными приложениями.

Название Kubernetes происходит от греческого слова, означающего «рулевой» или «штурман», что символизирует его роль в управлении и оркестрации контейнеров. Проект был запущен компанией Google в 2014 году, основанный на более чем десятилетнем опыте компании в работе с масштабными контейнерными нагрузками.

Сегодня Kubernetes поддерживается и развивается широким сообществом, включая таких технологических гигантов, как Microsoft, Red Hat, IBM и Docker.

Почему Kubernetes важен?

С развитием контейнерных технологий, таких как Docker, возникла необходимость в инструменте, который мог бы управлять масштабированием, запуском и балансировкой контейнеров на множестве хостов. Kubernetes решает эту задачу, предоставляя высокоуровневый API для автоматизации развертывания, масштабирования и управления контейнерными приложениями.

Основные преимущества Kubernetes:

• Масштабируемость: Позволяет легко масштабировать приложения как в сторону увеличения нагрузки, так и уменьшения.
• Высокая доступность: Обеспечивает автоматическое восстановление сервисов в случае сбоев.
• Гибкость: Поддерживает различные контейнерные технологии и работает в различных средах — от локальных серверов до облачных платформ.
• Богатая экосистема: Имеет огромную и быстро растущую экосистему сервисов, инструментов и решений.

Немного истории k8s

Давайте вернёмся назад и посмотрим, почему Kubernetes стал таким полезным инструментом.

Эволюция развёртывания приложений

1. Эра физических серверов

Раньше компании запускали свои приложения на физических серверах. На одном сервере могли работать несколько приложений, но это приводило к проблемам:

• Неравномерное распределение ресурсов: Одно приложение могло потреблять больше ресурсов, чем планировалось, затрудняя работу других приложений.
• Низкая эффективность: Выделение отдельного сервера для каждого приложения было дорогим и неэффективным, поскольку ресурсы часто использовались не полностью.

2. Появление виртуализации

Чтобы решить эти проблемы, была создана виртуализация:

• Виртуальные машины (ВМ): Позволили запускать несколько виртуальных компьютеров на одном физическом сервере.
• Изоляция: Каждая ВМ работала независимо с собственной операционной системой, обеспечивая безопасность и разделение приложений.
• Лучшее использование ресурсов: Виртуализация повышала эффективность использования серверов, снижая затраты на оборудование.

3. Эра контейнеров

Затем появились контейнеры, которые упростили и ускорили развертывание приложений:

• Лёгкие и быстрые: Контейнеры используют общую операционную систему, что делает их менее тяжёлыми, чем виртуальные машины.
• Изоляция приложений: Обеспечивают разделение приложений, имея собственную файловую систему, процессорное время, память и др.
• Портативность: Контейнеры можно легко перемещать между разными серверами и облаками без изменений.

Преимущества контейнеров:

• Быстрое создание и развёртывание: Проще создавать образы контейнеров и запускать приложения.
• Непрерывная интеграция и развертывание (CI/CD): Облегчают частые обновления и откаты приложений.
• Гибкость и масштабируемость: Легко добавлять новые функции и масштабировать приложения по потребности.
• Эффективное использование ресурсов: Предсказуемая производительность и экономия ресурсов.

Почему появился Kubernetes

С ростом использования контейнеров возникла необходимость в инструменте, который поможет:

1. Управлять большим количеством контейнеров.
2. Автоматизировать развёртывание и масштабирование приложений.
3. Обеспечивать высокую доступность и надёжность.

Kubernetes стал таким инструментом, предоставляя возможности для организации и оркестрации контейнеров, что значительно упростило работу с современными приложениями и позволило эффективно использовать ресурсы.

Как работает Kubernetes?

Представьте, что вы создали приложение — онлайн-магазин игрушек. Вы ожидаете, что количество покупателей будет меняться: в праздники их будет больше, в будние дни — меньше. Важно, чтобы ваш магазин всегда работал быстро и без сбоев, независимо от числа посетителей.

Шаг 1: Упаковка приложений в «контейнеры»

Вы упаковываете своё приложение в контейнер. Контейнер — это как коробка, в которой приложение и все необходимые ему компоненты упакованы вместе. Это гарантирует, что приложение будет работать одинаково на любом компьютере или сервере.

Шаг 2: Создание кластера серверов:

Вы собираете несколько серверов или компьютеров, объединяя их в кластер. Кластер — это группа машин, работающих вместе как единое целое. Это похоже на команду сотрудников, которые совместно помогают обслуживать ваш магазин.

Шаг 3: Развёртывание приложения с помощью Kubernetes

Вы используете Kubernetes, чтобы запустить своё приложение (контейнер) на кластере. Kubernetes решает, на каких именно серверах запускать копии вашего приложения, чтобы эффективно использовать ресурсы.

Шаг 4: Балансировка нагрузки

Когда много покупателей одновременно заходят в ваш онлайн-магазин, важно, чтобы обслуживание каждого из них было быстрым. Kubernetes использует балансировку нагрузки, распределяя посетителей между разными копиями приложения. Это похоже на то, как в магазине открывают дополнительные кассы, когда много покупателей, чтобы у всех была возможность быстро сделать покупку.

Шаг 5: Масштабирование приложения

Если количество посетителей растёт (например, из-за распродажи или праздника), Kubernetes может автоматически масштабировать ваше приложение. Он запускает дополнительные копии (реплики) контейнеров, чтобы справиться с возросшей нагрузкой. Когда поток покупателей снижается, Kubernetes может уменьшить число копий, чтобы экономить ресурсы.

Шаг 6: Самовосстановление

Иногда отдельные копии приложения могут перестать работать из-за ошибок или сбоев. Kubernetes постоянно следит за состоянием контейнеров. Если он обнаруживает проблему, то автоматически перезапускает или заменяет неисправные копии. Это обеспечивает непрерывную работу вашего магазина без вашего вмешательства.

Шаг 7: Обновление приложения без остановки

Когда вы хотите добавить новые функции в магазин или исправить ошибки, важно не прерывать обслуживание покупателей. Kubernetes позволяет обновлять приложение постепенно, заменяя старые копии на новые по одной. Это называется безостановочным развертыванием, и покупатели даже не заметят обновления.

Шаг 8: Декларативное управление

Вместо того чтобы вручную настраивать каждый сервер, вы создаёте файл с описанием желаемого состояния системы. Вы декларативно указываете, сколько копий приложения должно работать, какие ресурсы использовать и другие настройки. Kubernetes читает этот файл и сам предпринимает необходимые действия, чтобы достичь заданного состояния.

Чем Kubernetes не является?

Kubernetes — это мощный инструмент для управления приложениями в контейнерах. Но важно понимать, чем Kubernetes не является, чтобы не ожидать от него того, что он не может предоставить. Давайте рассмотрим это простым и понятным языком.

Kubernetes — не готовая платформа как услуга (PaaS)

Kubernetes не является традиционной платформой «всё-в-одном», которая предоставляет полный набор сервисов для запуска приложений. Он работает на уровне контейнеров (упакованных приложений), а не на уровне серверов или оборудования. Хотя в Kubernetes есть функции для развёртывания, масштабирования, балансировки нагрузки, ведения журналов и мониторинга, они не включены по умолчанию и требуют настройки. Kubernetes предоставляет инструменты для создания собственной платформы, оставляя вам свободу выбора и гибкость.

Простой пример: Представьте, что Kubernetes — это набор строительных блоков LEGO. Вы можете собрать из них что угодно, но вам самому нужно решить, что вы хотите построить и как это сделать.

Kubernetes не ограничивает типы приложений

Он не говорит вам, какие приложения можно или нельзя запускать. Kubernetes поддерживает широкий спектр приложений, включая:

• Состояниемые (которые хранят данные) и бессостоянные (которые не хранят данные).
• Приложения для обработки данных, аналитики и многое другое.

Простой пример: Если ваше приложение может быть упаковано в контейнер (как предмет в коробку), Kubernetes сможет его запустить и управлять им.

Kubernetes не собирает код и не развёртывает приложения автоматически

Kubernetes не занимается написанием или сборкой вашего кода. Процессы непрерывной интеграции и доставки (CI/CD) остаются на вашем усмотрении. Вы сами решаете, как ваши приложения собираются и доставляются в Kubernetes.

Kubernetes не предоставляет встроенные сервисы для приложений

Он не включает встроенные сервисы, такие как:

• Базы данных (например, MySQL).
• Платформы обработки данных (например, Spark).
• Очереди сообщений или кеши.

Однако вы можете запустить эти сервисы внутри Kubernetes или подключиться к ним извне.

Kubernetes не включает готовые решения для мониторинга и оповещения

Хотя Kubernetes может собирать определённые данные и метрики, он не предоставляет собственных инструментов для:

• Ведения журналов (логирования).
• Мониторинга системы.
• Оповещения об ошибках или проблемах.

Вам нужно добавить и настроить эти инструменты самостоятельно.

Kubernetes не диктует, какой язык или систему конфигурации использовать

Он предоставляет декларативный API, который позволяет описать желаемое состояние системы. Но он не требует использовать определённый язык или инструменты для работы с ним.

Kubernetes не обеспечивает полное управление системой

Он не предоставляет готовых решений для:

• Комплексной конфигурации системы.
• Технического обслуживания.
• Полного управления или автоматического самовосстановления всей инфраструктуры.

Он предоставляет базовые механизмы, с помощью которых вы можете построить свои собственные процессы управления.

Kubernetes — не просто система оркестрации

Обычно оркестрация означает чёткое следование шагам: сначала сделать А, затем В, потом С. Kubernetes работает иначе.

• Kubernetes состоит из независимых компонентов, которые постоянно работают над тем, чтобы привести систему к желаемому состоянию.
• Ему не важно, как именно это достигается, главное — конечный результат.
• Не требуется централизованное управление всеми процессами.

---

Подведём итоги:

• Kubernetes — это инструмент, который даёт вам свободу и гибкость. Он не навязывает конкретных решений и не ограничивает ваши возможности.
• Он не является готовым решением со всем необходимым функционалом. Вам нужно самостоятельно выбрать и настроить необходимые компоненты.
• Kubernetes предоставляет основы для создания вашей собственной платформы, адаптированной под ваши нужды.

Вопросы на тему: Что такое Kubernetes?