Was ist Kubernetes?
Kubernetes ist der beliebteste Orchestrierer für die Bereitstellung und Skalierung containerisierter Systeme. Sie können Kubernetes verwenden, um Ihre Anwendungen, die Cloud-Lösungen verwenden, zuverlässig zu erstellen und zu verteilen. In diesem Artikel erfahren Sie, was Kubernetes kann und wie Sie Ihre eigenen containerisierten Lösungen starten.
Was ist Kubernetes?
Kubernetes ist ein Open-Source-System, das die Aufgaben der Containerbereitstellung automatisiert. Es wurde ursprünglich bei Google entwickelt, wird aber jetzt im Rahmen der Cloud Native Computing Foundation (CNCF) gepflegt.
Kubernetes hat sich durchgesetzt, weil es viele Probleme im Zusammenhang mit der Verwendung von Containern in der Produktion löst. Es vereinfacht den Start unbegrenzter Containerreplikationen, deren Verteilung auf mehrere physische Hosts und die Einrichtung eines Netzwerks, das den Zugriff auf Ihre Dienste ermöglicht.
Die meisten Entwickler verwenden Container zunächst mit Docker . Obwohl es sich um ein vollständiges Tool handelt, handelt es sich um ein Tool mit einer relativ niedrigen Ebene, das auf CLI-Befehlen basiert, die mit jeweils einem Container interagieren.
Kubernetes bietet weit übergeordnete Abstraktionen, mit denen Sie Anwendungen und ihre Infrastruktur mithilfe von deklarativen Modellen definieren können, an denen Sie zusammenarbeiten können.
Wie funktioniert Kubernetes?
Kubernetes hat den Ruf, komplex zu sein, da es mehrere mobile Elemente enthält. Wenn Sie die Grundlagen verstehen, wie sie ineinander greifen, können Sie besser verstehen, wie Kubernetes funktioniert.
Eine Kubernetes-Umgebung heißt Cluster . Es besteht aus einem oder mehreren Knoten. Ein Node ist einfach eine Maschine, die Ihre Container ausführt. Dabei kann es sich um eine physische Hardware oder eine VM (virtuelle Maschine oder Virtual Machine) handeln.
Neben den Nodes verfügt der Cluster auch über einen Kontrollplan. Der Steuerungsplan koordiniert alle Clustervorgänge. Es ermöglicht die Planung neuer Container auf den verfügbaren Nodes und bietet den Kubernetes-Dienst, mit dem Sie interagieren.
Sie können einen Cluster mit mehreren Steuerungsplaninstanzen ausführen, um eine hochverfügbare Konfiguration mit höherer Resilienz zu erstellen.
Die Hauptkomponenten von Kubernetes sind:
kube-apiserver
Dies ist der Teil des Steuerungsplans, der den API-Server ausführt. Nur so kann mit einem laufenden Kubernetes-Cluster interagieren. Befehle können mit der Kubectl-CLI oder einem HTTP-Client an den API-Server gesendet werden.
kube-controller-manager
Der Controller-Manager startet und führt die integrierten Kubernetes-Controller aus. Ein Controller ist im Grunde eine Ereignisschleife, die Aktionen nach Änderungen im Cluster durchführt. Sie erstellen, skalieren und löschen Objekte als Reaktion auf Ereignisse wie eine API-Anforderung oder eine erhöhte Last.
kube-scheduler
Der Planer weist neue Pods (Container) auf den Knoten Ihres Clusters zu. Er ermittelt, welche Nodes die POD-Anforderungen erfüllen können, und wählt dann den optimalen Standort für maximale Leistung und Zuverlässigkeit aus.
Kubelet
Kubelet ist ein Arbeitsprozess, der auf jedem Ihrer Nodes ausgeführt wird. Er hält die Kommunikation mit dem Kubernetes-Kontrollplan aufrecht, um seine Anweisungen zu erhalten. Kubelet ist verantwortlich für das Abrufen von Containerimages und das Starten von Containern als Reaktion auf Planungsanfragen.
kube-proxy
Der Proxy ist eine weitere Komponente, die auf den einzelnen Knoten vorhanden ist. Das Netzwerksystem des Hosts wird so konfiguriert, dass der Datenverkehr die Dienste des Clusters erreichen kann.
Kubectl ist in der Regel das letzte Element einer funktionierenden Kubernetes-Umgebung. Sie benötigen diese CLI, um mit Ihrem Cluster und seinen Objekten zu interagieren. Nach der Konfiguration Ihres Clusters können Sie auch das offizielle Dashboard oder eine Lösung eines Drittanbieters installieren, um Kubernetes über ein grafisches Interface zu steuern.
Die Vorteile von Kubernetes
Kubernetes und Containerisierung bieten zahlreiche Vorteile für Unternehmen und Anbieter, die skalierbare, robuste und mobile Anwendungen erstellen und warten möchten. Hier einige der Hauptvorteile von Kubernetes:
Containerisierung
Kubernetes verwendet Containerisierungstechnologie wie Docker, um Anwendungen und ihre Abhängigkeiten in leichten und isolierten Einheiten, den so genannten Containern, zu kapseln. Container bieten eine Reihe von Vorteilen, darunter eine bessere Ressourcennutzung, eine einfache Anwendungsverpackung und ein konsistentes Verhalten in verschiedenen Umgebungen.
Skalierbarkeit
Kubernetes ermöglicht mühelose Anwendungsskalierbarkeit. Mit ihm können Sie Ihre Microservice-Anwendungen horizontal skalieren, indem Sie je nach Arbeitslast Instanzen, so genannte Pods, hinzufügen oder entfernen. Dadurch wird sichergestellt, dass die Anwendung mit erhöhtem Datenverkehr umgehen oder sich an höhere Ressourcenanforderungen anpassen kann. Dies verbessert die Performance und die Reaktionsgeschwindigkeit und ist insbesondere bei der Migration der Arbeitslast auf DevOps erforderlich.
Hochverfügbarkeit
Kubernetes unterstützt hohe Verfügbarkeit durch die Bereitstellung automatisierter Failover- und Lastausgleichsmechanismen. Er kann fehlerhafte Container automatisch neu starten, fehlerhafte Instanzen ersetzen und den Traffic auf die fehlerhaften Instanzen verteilen. So wird sichergestellt, dass Ihre Anwendung auch bei Ausfällen der Infrastruktur oder der Container verfügbar bleibt. Dadurch werden Ausfallzeiten reduziert und die Zuverlässigkeit erhöht.
Ressourceneffizienz:
Kubernetes optimiert die Zuweisung und Nutzung von Ressourcen durch erweiterte Planungsfunktionen. Container werden intelligent auf Nodes verteilt, je nach Ressourcenverfügbarkeit und Arbeitslastanforderungen. So können Sie die Auslastung Ihrer IT-Ressourcen maximieren, Verschwendung minimieren und Kosten senken.
Selbstheilung:
Kubernetes verfügt über Selbstreparaturfunktionen, d. h., es erkennt und behandelt Probleme in der Anwendungsumgebung automatisch. Wenn ein Container oder Knoten ausfällt, kann Kubernetes die Container auf gesunden Knoten neu planen. Er kann auch ausgefallene Instanzen ersetzen und sogar automatische Updates durchführen, ohne die Gesamtverfügbarkeit der Anwendung zu unterbrechen.
Portierung:
Kubernetes bietet Portabilität, sodass Anwendungen problemlos zwischen verschiedenen Umgebungen wie On-Premise-Rechenzentren, Public Clouds oder hybriden Konfigurationen verschoben werden können. Der containerorientierte Ansatz stellt sicher, dass Anwendungen und ihre Abhängigkeiten zusammengefasst werden. Dadurch wird das Risiko von Kompatibilitätsproblemen verringert und eine nahtlose Bereitstellung auf verschiedenen Infrastrukturplattformen ermöglicht.
DevOps Vereinfachung:
Kubernetes fördert die Zusammenarbeit zwischen Entwicklungs- und Betriebsteams, indem es eine einheitliche Plattform für die Bereitstellung und Verwaltung von Anwendungen bereitstellt. Es ermöglicht Entwicklern, mithilfe von Kubernetes-Manifesten Anwendungskonfigurationen als Code zu definieren, wodurch wiederholbare und versionsgesteuerte Bereitstellungen möglich sind.
Betriebsteams können Kubernetes verwenden, um Bereitstellungs-Workflows zu automatisieren, den Anwendungszustand zu überwachen und kontinuierliche Bereitstellungs- und Integrationspipelines (CI/CD) einzurichten.
Mit Kubernetes kompatible Anwendungstypen
Kubernetes kann für das Deployment einer breiten Palette von Anwendungen verwendet werden, einschließlich Webanwendungen, Microservices, Datenbanken usw. Erfahren Sie mehr über die verschiedenen Anwendungstypen, die in Kubernetes bereitgestellt werden können.
Webanwendungen
Webanwendungen sind die am häufigsten auf Kubernetes eingesetzte Art von Anwendungen. Normalerweise bestehen sie aus mehreren Containern, darunter ein Webserver, ein Anwendungsserver und eine Datenbank. Kubernetes kann diese Container mühelos verwalten und sicherstellen, dass sie ordnungsgemäß funktionieren. Mit Kubernetes können Sie Ihre Web-Anwendungen auch einfach skalieren, horizontal und vertikal, je nach Bedarf.
Webanwendungen sind auch aufgrund ihrer Fähigkeit, schnell und kontinuierlich bereitgestellt zu werden, sehr gut geeignet. Während Anwendungen mit langem Ausführungsstatus auf Kubernetes gehostet werden können, haben Webanwendungen in der Regel einen sehr kurzen Lebenszyklus für die Verarbeitung ihrer Anforderungen. Dies bedeutet, dass sie schnell auf eine neue Version umgestellt werden können, ohne die Endbenutzer zu beeinträchtigen.
Microservices:
Kubernetes ist eine hervorragende Plattform für die Bereitstellung von Microservices, da Sie damit jeden Microservice als separaten Container bereitstellen können. Dies vereinfacht die unabhängige Skalierung einzelner Microservices und ermöglicht es Ihnen auch, neue Versionen eines Microservice zu aktualisieren und bereitzustellen, ohne den Rest der Anwendung zu beeinflussen.
Datenbanken
Datenbanken sind für viele Anwendungen unverzichtbare Komponenten und können auch mit Kubernetes bereitgestellt und verwaltet werden. Es gibt verschiedene Arten von Datenbanken, die auf Kubernetes bereitgestellt werden können, darunter SQL, NoSQL und Schlüssel-Wert-Datenbanken (auch bekannt als KVS oder Key-Value Store ).
Kubernetes bietet Funktionen wie statusbehaftete Sets und persistente Volumes, mit denen Sie Datenbanken bereitstellen und die Persistenz ihrer Daten sicherstellen können, selbst wenn Container neu gestartet oder auf einen anderen Knoten verschoben werden.
Wenn Sie in der Cloud sind, können Sie EC2 (oder eine gleichwertige Lösung) verwenden, um dauerhaften und schnellen Speicher direkt in Ihren Containern zu erstellen. Die Verschiebung dieses Speichers in einen neuen Container ist ebenfalls einfach. Ihre On-Premise-Lösungen sind viel vielfältiger und komplexer zu verwalten. Seien Sie in diesem Bereich vorsichtig, da Storage-Probleme Ihre Abenteuer mit Kubernetes-Datenbanken schnell beenden können.
Big Data
Kubernetes kann auch für Big-Data-Anwendungen wie Apache Spark und Hadoop verwendet werden. Diese Anwendungen benötigen eine große Anzahl an Ressourcen, um zu funktionieren, und Kubernetes kann diese Ressourcen effizient verwalten. Kubernetes kann auch verwendet werden, um die Bereitstellung verschiedener Big Data Komponenten wie Datenerfassung, -verarbeitung und -speicherung zu orchestrieren.
Automatisches Lernen
Kubernetes stellt Funktionen wie Ressourcenquoten und Ressourcengrenzen bereit, die verwendet werden können, um sicherzustellen, dass die Machine Learning-Modelle ordnungsgemäß funktionieren.
IoT
Das Internet der Dinge (IoT) ist ein wachsender Bereich, der physische Geräte mit dem Internet verbindet. Kubernetes kann zur Bereitstellung und Verwaltung von IoT-Anwendungen, einschließlich Edge-Anwendungen, verwendet werden.
Containerlösungen
Die Containerlösungen sind für Kubernetes geeignet, da sie eine leistungsstarke und flexible Orchestrierung für die Verwaltung umfangreicher Containerbereitstellungen bieten. Mit Kubernetes können Sie Containerlösungen ganz einfach in Cloud- oder On-Premise-Umgebungen deployen und verwalten.
OVHcloud und Kubernetes
Gratis Managed Kubernetes® Service zum Orchestrieren Ihrer Container
Kubernetes® ist der Branchenstandard unter den Container-Orchestrierern. Unternehmen aller Größen verwenden ihn. Er erleichtert Deployment, Resilienz und Skalierbarkeit Ihrer Anwendungen – auch in Hybrid- oder Multi-Cloud-Infrastrukturen.
Der Managed Kubernetes Service basiert auf den Public-Cloud-Instanzen von OVHcloud. Mit den Load Balancern von OVHcloud und integrierten zusätzlichen Festplatten können Sie Workloads beliebigen Umfangs hosten – mit voller Reversibilität.
FAQ
Unterschiede zwischen Kubernetes und Docker?
Docker verpackt und implementiert Anwendungen in Thin Containern, während Kubernetes die Bereitstellung und Verwaltung dieser Container im großen Maßstab automatisiert. Gemeinsam bilden sie ein leistungsfähiges Ökosystem für die Entwicklung und Verwaltung moderner Anwendungen.
Ist Kubernetes ein DevOps Tool?
Kubernetes wird in der Praxis von DevOps eingesetzt und automatisiert die Bereitstellung, Verwaltung und Skalierung von Anwendungen. Dadurch wird die Zusammenarbeit zwischen Entwicklungs- und Betriebsteams für agile und skalierbare Bereitstellungen vereinfacht.