Огляд

Ця сторінка містить огляд Kubernetes.

Назва Kubernetes (/ˌk(j)uːbərˈnɛtɪs, Кубернетіс) походить від грецького слова, що означає особу, що керує кораблем — керманич¹. K8s — це скорочення Kubernetes, яке складається з першої літери «K», потім восьми літер і, нарешті, літери «s». Google зробив Kubernetes проєктом з відкритим кодом у 2014 році. Kubernetes поєднує понад 15 років досвіду Google запуску промислових робочих навантажень у великому масштабі з найкращими ідеями та практиками спільноти.

Чому вам потрібен Kubernetes та що він може робити?

Контейнери — це гарний спосіб обʼєднати та запустити ваші застосунки. У промисловому середовищі вам потрібно керувати контейнерами, які запускають застосунки, і гарантувати відсутність простоїв. Наприклад, якщо контейнер падає, повинен запуститися інший контейнер. Чи не було б легше, якби такою поведінкою займалася система?

Ось саме тут Kubernetes приходить на допомогу! Kubernetes надає вам основу для надійного запуску розподілених систем. Він піклується про масштабування та відмовостійкість для ваших застосунків, забезпечує шаблони розгортання та багато іншого. Наприклад, Kubernetes може легко керувати канарковими розгортаннями (canary deployment) для вашої системи.

Kubernetes пропонує:

Виявлення сервісів та балансування навантаження

Kubernetes може надати доступ до контейнера за допомогою імені DNS або його власної IP-адреси. Якщо навантаження на контейнер зростає, Kubernetes може балансувати навантаження та розподіляти мережевий трафік, що робить роботу розгортання стабільною.

Оркестрування зберігання

Kubernetes дозволяє автоматично монтувати вибрану вами систему зберігання, наприклад локальне сховище, сховища публічних хмарних провайдерів тощо.

Автоматизоване розгортання та відкочування

Ви можете описати бажаний стан розгорнутих контейнерів, використовуючи Kubernetes, і він може змінювати фактичний стан на бажаний із контрольованою швидкістю. Наприклад, ви можете автоматизувати Kubernetes так, щоб він створював нові контейнери для вашого розгортання, видаляв наявні контейнери та передавав усі їхні ресурси новому контейнеру.

Автоматичне пакування

Ви надаєте Kubernetes кластер вузлів, які він може використовувати для виконання контейнеризованих завдань. Ви вказуєте Kubernetes, скільки процесорних потужностей (ЦП) та памʼяті (ОЗП) потрібно кожному контейнеру. Kubernetes може помістити контейнери на ваші вузли, щоб найкращим чином використовувати ресурси.

Самозцілення

Kubernetes перезапускає контейнери, які зазнали збою, замінює контейнери, завершує контейнери, які не відповідають на задану користувачем перевірку стану, і не показує їх клієнтам, доки вони не будуть готові до обслуговування.

Керування секретами та конфігурацією

Kubernetes дозволяє зберігати чутливі дані й керувати ними, зокрема паролі, OAuth-токени та SSH-ключі. Ви можете розгортати та оновлювати секрети й конфігурацію застосунків без перезбирання образів контейнерів і без розкриття секретів у конфігурації вашого стеку.

Пакетне виконання

Окрім сервісів, Kubernetes може керувати вашими пакетними та CI-навантаженнями, за потреби замінюючи контейнери, що зазнали збою.

Горизонтальне масштабування

Масштабуйте застосунок угору та вниз простою командою, через UI або автоматично залежно від використання ЦП.

Подвійний мережевий стек IPv4/IPv6

Виділення адрес IPv4 та IPv6 для Podʼів та Services.

Розширюваність за задумом

Додавайте нові функції до свого кластера Kubernetes без зміни основного коду Kubernetes.

Чим не є Kubernetes?

Kubernetes не є традиційною всеохопною PaaS-платформою (Platform as a Service). Оскільки Kubernetes працює на рівні контейнерів, а не на апаратному рівні, він надає деякі загальноприйняті функції PaaS, такі як розгортання, масштабування, балансування навантаження, і дозволяє користувачам інтегрувати власні рішення для логування, моніторингу та оповіщення. Однак Kubernetes не є монолітним, і ці стандартні рішення є необовʼязковими та підключуваними. Kubernetes надає будівельні блоки для створення платформ для розробників, але зберігає свободу вибору та гнучкість там, де це важливо.

Kubernetes:

• Не обмежує типи підтримуваних застосунків. Kubernetes прагне підтримувати надзвичайно різноманітні робочі навантаження, включаючи stateless (без збереження стану), stateful (зі збереженням стану) та навантаження з обробки даних. Якщо застосунок може працювати в контейнері, він повинен чудово працювати в Kubernetes.
• Не розгортає вихідний код і не збирає ваш застосунок. Робочі процеси безперервної інтеграції, доставки та розгортання (CI/CD) визначаються культурою та уподобаннями організації, а також технічними вимогами.
• Не надає сервіси на рівні застосунків, такі як проміжне програмне забезпечення (middleware, наприклад, шини повідомлень), фреймворки обробки даних (наприклад, Spark), бази даних (наприклад, MySQL), кеші або кластерні системи зберігання (наприклад, Ceph) як вбудовані сервіси. Такі компоненти можуть працювати в Kubernetes та/або бути доступними застосункам, що працюють в Kubernetes, за допомогою переносних механізмів, таких як Open Service Broker.
• Не диктує рішення для логування, моніторингу або оповіщення. Він забезпечує деякі інтеграції як доказ концепції та механізми збору та експорту метрик.
• Не надає та не ставить вимог щодо мови/системи конфігурації (наприклад, Jsonnet). Він надає декларативний API, який може використовуватись довільними формами декларативних специфікацій.
• Не надає та не застосовує жодних комплексних систем конфігурації, обслуговування, управління або самозцілення машин.
• Крім того, Kubernetes — це не просто система оркестрування. Насправді він усуває необхідність оркестрування. Технічним визначенням оркестрування є виконання визначеного робочого процесу: спочатку зробіть A, потім B, потім C. На відміну від цього, Kubernetes складається з набору незалежних компонованих процесів управління, які безперервно наближають поточний стан до заданого бажаного стану. Не має значення, як ви перейдете від A до C. Централізоване управління також не потрібне. Завдяки цьому система простіша у використанні, потужніша, надійніша, стійкіша та краще розширюється.

Історичний контекст появи Kubernetes

Погляньмо на те, чому Kubernetes настільки корисний, повернувшись в минуле.

Ера традиційного розгортання:

Спочатку організації запускали свої застосунки на фізичних серверах. Не було можливості визначити межі ресурсів для застосунків на фізичному сервері, і це спричиняло проблеми з розподілом ресурсів. Наприклад, якщо на фізичному сервері працює кілька застосунків, можуть бути випадки, коли один застосунок займе більшу частину ресурсів, і в результаті інші застосунки працюватимуть гірше. Рішенням було б запускати кожен застосунок на окремому фізичному сервері. Але це не масштабувалося, оскільки ресурси використовувалися не повністю, і організаціям було дорого підтримувати багато фізичних серверів.

Ера віртуалізованого розгортання:

Як розвʼязання цієї проблеми виникла віртуалізація. Вона дозволяє запускати кілька віртуальних машин (VM) на ЦП одного фізичного сервера. Віртуалізація дозволяє ізолювати застосунки в межах віртуальних машин та надає такий рівень безпеки, що інформація з одного застосунку не може бути вільно доступною в іншому застосунку.

Віртуалізація дозволяє краще використовувати ресурси фізичного сервера та забезпечує кращу масштабованість, оскільки застосунок можна легко додати чи оновити, зменшує витрати на апаратне забезпечення та дає багато іншого. За допомогою віртуалізації ви можете представити набір фізичних ресурсів у вигляді кластера одноразових віртуальних машин.

Кожна віртуальна машина є повноцінною машиною, на якій працюють усі компоненти, включаючи власну операційну систему, поверх віртуалізованого апаратного забезпечення.

Ера контейнеризації:

Контейнери подібні до віртуальних машин, але вони мають менш суворі умови ізоляції, що дозволяє застосункам спільно використовувати операційну систему (ОС). Тому контейнери вважаються легшими, ніж віртуальні машини. Так само як і віртуальні машини, контейнер має власну файлову систему, частку ЦП, памʼять, простір процесів тощо. Оскільки вони відокремлені від базової інфраструктури, їх просто переносити між хмарами та дистрибутивами ОС.

Контейнери набули популярності, оскільки вони надають додаткові переваги, такі як:

• Гнучке створення та розгортання застосунків: підвищено простоту та ефективність створення образу контейнера порівняно з використанням образу віртуальної машини.
• Безперервна розробка, інтеграція та розгортання: забезпечує надійне та часте створення та розгортання образу контейнера зі швидким та ефективним відкатом (через незмінність образу).
• Розділення обовʼязків Dev та Ops: створення образів контейнерів застосунків під час збирання/випуску, а не під час розгортання, тим самим застосунки відокремлюються від інфраструктури.
• Спостережуваність: не тільки відображає інформацію та метрики на рівні ОС, але й стан застосунків та інші сигнали.
• Узгодженість середовищ розробки, тестування та промислової експлуатації: все працює так само на ноутбуці, як і в хмарі.
• Переносимість між хмарами та дистрибутивами ОС: працює на Ubuntu, RHEL, CoreOS, у власній інфраструктурі, в основних публічних хмарах і будь-де ще.
• Управління, орієнтоване на застосунки: підвищує рівень абстракції від запуску ОС на віртуальному обладнанні до запуску застосунків в ОС з використанням логічних ресурсів.
• Слабко повʼязані, розподілені, еластичні, звільнені мікросервіси: застосунки розбиваються на менші, незалежні частини та можуть бути розгорнуті та керовані динамічно — на відміну від монолітного стека, що працює на одній великій спеціально призначеній для цього машині.
• Ізоляція ресурсів: передбачувана продуктивність застосунків.
• Використання ресурсів: висока ефективність та щільність.

Що далі

• Подивіться на Компоненти Kubernetes
• Подивіться на API Kubernetes
• Подивіться на kubectl — основний CLI для Kubernetes
• Подивіться на Архітектуру кластера
• Готові розпочати?