Что такое Kubernetes

Стремительное развитие современных технологий приводит быстрому изменению цифрового мира и системы управления виртуальных машин. IT-сфера движется семимильными шагами, создавая новые удобные сервисы операционной системы, программы и платформы. Естественно, программистам и айтишникам нужно не только успевать следить за всеми новинками рынка, но и принимать в их разработке и использовании непосредственное участие. Например, так случилось с популярной платформой Kubernetes.

Что такое Kubernetes

Кубернетес (от греческого κυβερνήτης + «кибернетика») или k8s — платформа для запуска приложений с открытым исходным кодом, которая максимально упрощает настройку, поддержку и администрирование кластерных контейнерных приложений и программ. Она объединяет приложения в кластеры и дает хосту пользователя возможность вносить в них изменения посредством автоматизации, развертывать, создавать реплики, масштабировать для всех компонентов Kubernetes. 

Кубернетес используют практически все современные сервисы, беря платформу как базовую основу и внося в нее изменения. Поскольку у Kubernetes есть открытый код, изменить его может любая компания, а кроме того использовать в исходном варианте, в зависимости от целей.

Первый Кубернетес был создан компанией Google, а в 2014 году она представила в резлиз исходный код платформы и передала его Фонду развития облачных вычислений, который занимается им сейчас. Проект Kubernetes поддерживает постоянное развитие, обрастает новыми инструментами и в целом является одним из важных направлений Фонда, в который они вкладывают много сил и средств. Постоянная работа над устройством платформы и улучшениями для нее и делает Кубернетес таким успешным и востребованным проектом.

Зачем нужен Kubernetes

Основная задача Кубернетес — управление кластерной системой контейнеров приложений. Всю работу Kubernetes автоматически выполняет сам, за процессом не нужно наблюдать постоянно. Таким образом это дает способ не только удобно настраивать приложения, но и практически не контролировать работу системы напрямую. Если несколько контейнеров выходят из строя или сбиваются, Кубернетес может сразу запустить дополнительные объекты, не допуская при этом простоя программы, как случилось бы, если бы системе нужен был ручной мониторинг.

Kubernetes обладает следующим рядом возможностей и функций:

• Мониторингом узлов, внутреннего типа среды облака и сервисов через DNS-имя или IP-адрес. Kubernetes позволяет сделать тщательную проверку нагрузки в физическом сервере. Если на систему идет большая нагрузка, Кубернетес определяет ее и самостоятельно балансирует.
• Монтированием специальных хранилищ, как локального, так и облачного. Kubernetes управляет хранилищем, для этого достаточно лишь задать определенные гибкие настройки схемы управления.
• Хранением информации и истории, попадающей в сервисы цифровых экосистем провайдера.
• Созданием, изменением и удалением каждого из контейнеров, которые занимаются конкретными задачами в системе. Kubernetes предоставляет возможности распределить ресурсы параметров на новый контейнер, обновлять или удалять поврежденные или ненужные данные и функции, автоматизировать распределение нагрузки удаленного контейнера на оставшиеся для повышения значения производительности. Помимо этого он отвечает за развертывание приложений, масштабирование и другие изменения системы оркестрации контейнеров.

Платформа Kubernetes полностью контролирует свою систему, проводя проверки и исправляя ошибки, проблемы или отказы системы без влияния программиста. При этом конфигурация приложений и конфиденциальная информация тщательно сохраняется, даже если Кубернетес принимает решение удалить какой-либо контейнер и создать вместо него новый. Поэтому разработчикам, использующим для управления Kubernetes, который снимает с них часть нагрузки, легко внедрять рабочие процессы GitOps в свои конвейеры разработки — а это увеличивает скорость и надежность.

Мастер Kubernetes

Мастер Кубернетес (Kubernetes master) — именно так называется основной блок управления кластером контейнеров Kubernetes. Она отвечает за управление и планирование рабочих нагрузок в дополнение к сети и связи во всем кластере.

Обычно в него входят следующие компоненты:

• Etcd Storage — хранилище данных с открытым исходным кодом, к которому могут получить доступ все узлы в кластере. Он хранит конфигурационные данные о состоянии кластера.
• Kube-API-Server — сервер API управляет запросами от рабочих узлов, получает REST-запросы на изменения и служит интерфейсом для управления кластером.
• Kube-scheduler — планирует модули на узлах на основе использования ресурсов, а также решает, где развертывать службы.
• Kube-controller-manager — запускает в фоновом режиме несколько отдельных процессов контроллера, чтобы регулировать общее состояние кластера и выполнять рутинные задачи. Когда происходит изменение службы, контроллер распознает это изменение и инициирует обновление, чтобы привести кластер в желаемое состояние.

Рабочие узлы Кубернетес выполняют нагрузки в соответствии с расписанием, предоставленным Мастером, поскольку Kubernetes может запускать их поочередно или одновременно, в зависимости от настроек. Взаимодействие между главным и рабочим узлами называется плоскостью управления.

• Kubelet гарантирует, что все технические контейнеры в узле должны работать, поддерживаться и находиться в работоспособном состоянии. Если узел выходит из строя, контроллер репликации наблюдает за этим изменением и запускает модули на другом исправном модуле. В двоичный файл kubelet встроен «cAdvisor», который автоматически обнаруживает все контейнеры и собирает статистику использования ЦП, памяти, файловой системы и сети. Еще kubelet предоставляет статистику использования компьютера путем анализа «корневого» контейнера.
• Kube Proxy — действует как сетевой прокси и балансировщик нагрузки. Еще он перенаправляет запрос нужным модулям в изолированных сетях в кластере.
• Под (Pod) — основной строительный блок в Kubernetes.  Он представляет рабочие нагрузки, которые развертываются. Поды обычно представляют собой наборы связанных контейнеров, но подов может также иметь только один контейнер. Модуль совместно использует сеть/хранилище и спецификацию того, как запускать кластер Kubernetes.
• Контейнеры — самый низкий уровень микросервиса. Они размещаются внутри модулей и требуют внешних IP-адресов для просмотра любых внешних процессов.

Плюсы и минусы Kubernetes

Платформа обладает широкими возможностями и, конечно, популярностью среди средних и крупных компаний. Стоит отметить, что не все пользуются именно Kubernetes, поскольку, как и любой другой вспомогательный инструмент, программа требует много вложений для необходимого результата. А если вы хотите выбрать платформу приложений Kubernetes для собственного проекта, вам стоит знать преимущества и недостатки инфраструктуры системы.

К плюсам можно отнести:

• Экономность. Система одновременно следит за массой режимов приложений, можно при этом выполнять кучу задач и контролировать доступность программного обеспечения без наблюдения программиста. Эта совокупность в одной платформе позволяет компаниям сэкономить, уменьшая расходы на другие приложения, которые занимаются всем, что делает Кубернетес, по отдельности.
• Сокращение нагрузки на персонал. Компании, выбравшие Кубернетес в качестве базовой платформы, отмечают, что сотрудники IT-отделов могут заниматься другими делами, пока система следит за всем остальным. Такой подход не только сокращает нагрузку на специалистов, но и повышает эффективность используемых ресурсов.
• Гибкость и портативность. Платформу Кубернетес легко перенести на соседний сервер, в облако или другую часть общей системы архитектуры. Единственное, что для этого потребуется, определенная версия OC, на которую изначально была установлена Кубернетес.
• Мультиоблачность. Kubernetes работает с большим количеством разных инструментов, для использования развертывания, масштабирования, расширения, сжатия и изменения контейнеров, а также обладает мультиоблачностью. В свою очередь это позволяет программе выполнять задачи и запускать приложения в Kubernetes в одном или нескольких облаках на разных языках программирования, ускоряя процесс работы.
• Эффективность и безопасность. Каждый IT-специалист знает, что для результата требуется хорошая система, которая способна быстро и эффективно распределить задачи и проконтролировать их выполнение. Именно так Kubernetes работает: распределяет группы заданий по контейнерам и запускает инструменты для выполнения требуемых задач.

Минусы Kubernetes:

• Сложность. Программисты и айтишники не всегда могут сладить с программой, особенно если изучали ее лишь в теории. Некоторые процессы системы потребуется настраивать вручную, без автоматического принципа, однако это значит, что понадобятся знания об устройстве Кубернетес и том, как работает система изнутри. Обучение установке и администрированию может быть затратным как в физическом, так и в экономическом плане.

Обязательно ли нужно использовать Kubernetes

По CNCF (Cloud Native Computing Foundation) версии Kubernetes в настоящее время второй по величине проект с открытым исходным кодом в мире после Linux. С момента появления Kubernetes можно сказать, что почти все другие оркестраторы постепенно отходят на второй план. Как правило, каждый крупный поставщик общедоступных облачных сервисов имеет несколько управляемых экземпляров планировщика Kubernetes или находится в процессе его разработки.

Если вы или ваша компания планируете развивать свои технологии в IT-сфере, работать с массивами структурных цифровых данных, в таком случае вам необходимо работать с Kubernetes, с помощью которого вы сможете ускорить разработку программ. Это один из лучших сервисов для управления, изменения и выполнения различных задач, к примеру, запуска контейнеров, который практически не требует пристального надзора программистов. Конечно, использовать его с наскока может не получиться из-за трудности в освоении даже квалифицированным специалистам. Но, учитывая, как многие компании делают выбор в пользу работы Кубернетес — это дает однозначный ответ на то, нужно ли использовать Kubernetes или обратить внимание на его аналоги, которых не так и много.