Kubernetes — это портативная, масштабируемая платформа с открытым исходным кодом для управления контейнерами. Название происходит от греческого слова, означающего «рулевой» или «штурман». Google открыл исходный код Kubernetes в 2014 году, опираясь на десятилетний опыт работы с масштабными рабочими нагрузками и лучшие практики сообщества.
Эволюция развёртывания приложений и роль Kubernetes
Развертывание приложений прошло несколько этапов: от физических серверов к виртуальным машинам и, наконец, к контейнерам. Каждый этап предлагал улучшения в эффективности, масштабируемости и изоляции приложений. Однако управление растущим числом контейнеров стало новой проблемой, которую решает Kubernetes.
Традиционное развертывание на физических серверах
Ранее приложения запускались на физических серверах. Отсутствие изоляции ресурсов приводило к проблемам с распределением: одно приложение могло монополизировать ресурсы, замедляя работу других. Решение — размещать каждое приложение на отдельном сервере — было неэффективным и дорогим.
Виртуализация
Виртуализация позволила запускать несколько виртуальных машин на одном физическом сервере, обеспечивая изоляцию приложений, безопасность и лучшее использование ресурсов. Масштабируемость улучшилась, снизились затраты на оборудование. Однако виртуальные машины остаются относительно ресурсоемкими.
Контейнеризация
Контейнеры обеспечивают изоляцию приложений, но с меньшими накладными расходами, чем виртуальные машины, поскольку они совместно используют операционную систему. Они обладают своей файловой системой, процессором, памятью и пространством процесса, что делает их лёгкими и переносимыми. Преимущества контейнеров включают: гибкое создание и развертывание приложений, простоту создания образов, непрерывную интеграцию и развертывание (CI/CD), разделение задач между разработчиками и операторами (DevOps), улучшенную наблюдаемость, идентичную среду разработки, тестирования и релизов, переносимость между различными платформами и операционными системами, управление, ориентированное на приложение, изоляцию ресурсов и высокую эффективность использования ресурсов.
Возможности Kubernetes
Kubernetes предоставляет фреймворк для управления контейнерами, гарантируя их доступность и масштабируемость. Он обрабатывает ошибки, предоставляет шаблоны развертывания, такие как канареечные развертывания, и автоматизирует множество задач. Ключевые возможности Kubernetes включают:
- Мониторинг сервисов и балансировка нагрузки: Kubernetes отслеживает состояние контейнеров и распределяет трафик между ними для обеспечения высокой доступности.
- Управление хранилищем: Автоматическое монтирование различных систем хранения данных (локальные хранилища, облачные провайдеры и т.д.).
- Автоматическое развертывание и откаты: Обеспечивает автоматическое создание, удаление и обновление контейнеров, поддерживая желаемое состояние приложения.
- Автоматическое распределение нагрузки: Размещает контейнеры на узлах кластера, учитывая потребности в ресурсах (ЦП, память).
- Самовосстановление: Перезапускает отказавшие контейнеры и заменяет их новыми.
- Управление секретами: Безопасное хранение и управление конфиденциальной информацией (пароли, токены, ключи SSH) без включения их в образы контейнеров.
Ограничения Kubernetes
Важно понимать, что Kubernetes не является:
- Традиционной комплексной системой PaaS: Он работает на уровне контейнеров, а не оборудования. Балансировка нагрузки, ведение журналов и мониторинг реализуются с помощью дополнительных инструментов.
- Монолитным решением: Он предоставляет набор компонентов, позволяя пользователю настраивать систему под свои нужды.
- Системой, ограничивающей типы поддерживаемых приложений: Kubernetes поддерживает широкий спектр рабочих нагрузок.
- Средством развертывания исходного кода или сборки приложений: Процессы CI/CD определяются пользователем.
- Провайдером сервисов для приложений: Не включает встроенные сервисы, такие как базы данных, очереди сообщений и т.д. Эти сервисы можно подключать отдельно.
- Системой ведения журналов, мониторинга или оповещения: Предоставляет интеграции с соответствующими инструментами.
- Системой, указывающей настройки языка: Использует декларативный API.
- Отдельной системой оркестрации: Kubernetes сам выполняет функции оркестрации контейнеров.
Kubernetes — мощный инструмент для управления контейнерами, обеспечивающий масштабируемость, отказоустойчивость и гибкость. Он предоставляет гибкость и свободу выбора, позволяя создавать настраиваемые платформы для развертывания приложений.