Was ist Container-Orchestrierung?

Was ist ein Container in der Cloud?

Ein Cloud-Container (Cloud Container) ist eine standardisierte Bereitstellungseinheit, die alles zum Ausführen einer Anwendung kapselt. Bei diesem Prozess werden Code, Bibliotheken, Abhängigkeiten und Konfigurationen zusammengefasst, sodass Schulungen und die schnelle Bereitstellung von Diensten in heterogenen Umgebungen erleichtert werden. Eine Container-Instanz kann zum Beispiel auf verschiedenen Plattformen wie Kubernetes, Swarm oder AWS ausgeführt werden, ohne sich Gedanken um Infrastrukturunterschiede machen zu müssen.

Cloud-Container sind eine ideale Lösung für die Bereitstellung von Anwendungen als kontinuierliche Dienste. Durch die Verkapselung kann die Anwendung unabhängig von ihrer Umgebung sein, was eine bessere Portabilität zwischen verschiedenen Systemen ermöglicht, insbesondere durch die Effizienz des Netzwerks. Der Status von Containern ist ebenfalls ein Schlüsselelement, das überwacht werden muss, um sicherzustellen, dass sie ordnungsgemäß funktionieren.

Im Gegensatz zu virtuellen Maschinen (Virtual Machines oder VMs), die ein vollständiges Betriebssystem enthalten, teilen sich Container den Host-Kernel, wodurch Instanzen schlanker, beim Start schneller und ressourceneffizienter werden. Dies gilt insbesondere für AWS-Umgebungen, in denen sich die Effizienz erheblich auf die Endkosten des Dienstes auswirkt.

Dadurch können mehr Container auf derselben Infrastruktur bereitgestellt werden, was in Cloud-Container-Umgebungen von Vorteil ist. Die Diskussion zwischen Container und VMs stellt sich daher häufig in Unternehmen, aber es ist klar, dass jede Technologie ihre eigenen Vorteile hat, je nach Art der verwendeten Anwendungen und Dienste.

Die Verwendung von Containern stellt sicher, dass Anwendungen konsistent funktionieren, unabhängig davon, ob sie lokal, vor Ort oder in der Cloud ausgeführt werden. Über Container bereitgestellte Dienste können so schneller repliziert und angepasst werden. Dieser Ansatz vereinfacht die Entwicklungsarbeit und verringert gleichzeitig das Risiko von Inkompatibilitäten bei kritischen Anwendungen.

└ Container werden oft in Einheiten zusammengefasst, die als Pods bezeichnet werden. In Kubernetes ist ein POD das kleinste und einfachste Bereitstellungsobjekt. Es kann einen oder mehrere Container enthalten, die sich im gleichen Netzwerk und im gleichen Speicherplatz befinden, was die Kommunikation vereinfacht.

Wozu dienen Container-Orchestrierungsplattformen?

Die Verwendung von Containern in großem Maßstab erfordert Orchestrierungstools, mit denen Hunderte oder sogar Tausende von Containern auf mehreren Servern oder in einem Cluster verwaltet werden können. Diese Orchestrierungsplattformen erfüllen mehrere wichtige Funktionen, um sicherzustellen, dass jede Anwendung und jeder Dienst effizient und kontinuierlich ausgeführt werden:

• Deployment-Automatisierung: Container-Orchestrierung (über Kubernetes) ermöglicht die automatische Bereitstellung von Containern auf mehreren Nodes basierend auf den verfügbaren Ressourcen und der Arbeitslast. Dadurch entfällt die Notwendigkeit einer manuellen, zeitaufwendigen und fehleranfälligen Bereitstellung, da die Produktionsumgebungen schnell und standardisiert eingerichtet werden können.
   
• Verwaltung von Updates und Rollbacks: Sie können ein Update für Ihre containerisierten Dienste bereitstellen, ohne Unterbrechungen zu verursachen. Das bedeutet, dass Ihre Anwendungen auch dann in der Cloud verfügbar bleiben, wenn bei einem Update ein Problem auftritt. Sie kann beispielsweise eine neue Version einer Anwendung für einen Teil der Container in der Cloud bereitstellen und bei Problemen zur vorherigen Version zurückkehren, ohne die Benutzer zu beeinträchtigen.
   
• Lastverteilung: Eine ordnungsgemäße Verwaltung der Lastverteilung ist unerlässlich, um Überlastungen eines bestimmten Servers zu vermeiden. Orchestrierungsplattformen verteilen die Last dynamisch auf verschiedene Container und stellen so sicher, dass die Ressourcen optimal genutzt werden.
   
• Fehlertoleranz: Bei einem Server- oder Containerausfall erkennt der Orchestrierer das Problem automatisch und stellt den fehlerhaften Container auf einem anderen verfügbaren Knoten wieder bereit. Dadurch wird ein hohes Verfügbarkeitsniveau aufrechterhalten und die Kontinuität der Dienste sichergestellt.
   
• Überwachung und Wartung: Orchestrierungstools bieten Überwachungsfunktionen, mit denen der Status von Containern in Echtzeit verfolgt werden kann. Sie ermöglichen es außerdem, Anomalien zu erkennen und geeignete Maßnahmen zu ergreifen, um Ausfälle zu verhindern, bevor sie sich auf die Endbenutzer auswirken.

Wie funktioniert die Container-Orchestrierung?

Die Container-Orchestrierung basiert auf automatisierten Prozessen und Tools, die die Verteilung, Überwachung und Aktualisierung von Containern verwalten. Sie bestimmt automatisch die optimale Containerausbildung in einem Cluster unter Berücksichtigung der Fähigkeiten jedes Knotens. Dieser Prozess stellt sicher, dass die Prozessor- und Speicherressourcen für jede bereitgestellte Instanz effizient genutzt werden. Im Folgenden werden die Hauptkomponenten der Orchestrierung aufgeführt:

• Container-Planung: Bei der Bereitstellung einer Anwendung entscheidet das Orchestrierungstool, auf welchem Server oder Knoten die einzelnen Container ausgeführt werden. Bei diesem Zeitplan werden verfügbare Ressourcen wie CPU- und Speicherkapazität berücksichtigt und Container intelligent verteilt, um eine Überlastung eines Knotens zu vermeiden.
   
• Automatische Skalierung: Einer der größten Vorteile der Orchestrierung ist die Möglichkeit, die Anzahl der Container in Echtzeit automatisch an die Anforderungen anzupassen. Wenn eine Anwendung stark ansteigt, kann der Orchestrierer sofort neue Container bereitstellen, um diese Last zu absorbieren und sie bei sinkender Nachfrage zu reduzieren.
   
• Konfigurationsverwaltung und geheime Schlüssel - Container müssen häufig auf vertrauliche Daten wie Datenbankzugriffs-IDs oder API-Schlüssel zugreifen. Die Orchestrierung ermöglicht eine sichere Verwaltung dieser Geheimnisse, indem sichergestellt wird, dass sie nur für die entsprechenden Container zugänglich sind, ohne die Sicherheit zu gefährden.
   
• Überwachung und automatische Wiederherstellung: Ein wichtiger Aspekt der Orchestrierung ist die ständige Überwachung der Container. Wenn ein Container fehlschlägt, wird er automatisch neu gestartet oder auf einem anderen Knoten bereitgestellt. So sind Ihre Anwendungen und Dienste immer verfügbar, egal unter welchen Umständen.
   
• Netzwerkverwaltung: Der Orchestrierer konfiguriert und verwaltet die Kommunikation zwischen den verschiedenen Containern. Er stellt sicher, dass jeder Container über eine eindeutige IP-Adresse und ein gesichertes privates Netzwerk verfügt, was eine reibungslose Kommunikation zwischen den verschiedenen Teilen einer Anwendung gewährleistet.

└ Microservice-Architektur ist für moderne Anwendungen unerlässlich. Microservices ermöglichen die Aufteilung einer komplexen Anwendung in eine Reihe unabhängiger Dienste. Dadurch kann jeder Dienst separat entwickelt, deployt und verwaltet werden.

Die Orchestrierungstools

Es gibt mehrere Container-Orchestrierungstools. Jedes Tool hat seine eigenen Vorteile. Zu den beliebtesten gehören Kubernetes und Docker Swarm. Diese Lösungen werden häufig in Cloud-Umgebungen für die Verwaltung containerisierter Infrastrukturen verwendet.

└ Obwohl weniger bekannt als Kubernetes oder OpenShift, ist Mesos eine leistungsstarke Lösung, die von einigen Unternehmen für die Verwaltung eines großen Container-Clusters verwendet wird.