Що таке Kubernetes і як він працює

Настав час познайомитися з гнучкою та розширюваною платформою з відкритим вихідним кодом, що призначена для управління контейнеризованими додатками та сервісами. Kubernetes що це і як вона працює?

Назва Kubernetes походить від грецького слова, яке означає “керманич” або “штурман”, і вперше Google презентував цю платформу 2014 року. Вона заснована на багаторічному досвіді роботи Google з масштабними робочими навантаженнями, а також містить найкращі ідеї та практики відкритої спільноти. Ключовими характеристиками Kubernetes є його портативність, широка екосистема і доступність різних сервісів та інструментів для використання.

Основи роботи

• Основний будівельний блок у Kubernetes – це контейнери – ізольовані оточення, які містять усе необхідне для роботи застосунку, як-от код, залежності та бібліотеки. Kubernetes групує контейнери в логічні одиниці, звані “поди” (pods). Поди – це мінімальні обчислювальні одиниці в Kubernetes, і кожен під може містити один або кілька контейнерів.

• Коли додаток розгортається, Kubernetes створює поди і розподіляє контейнери між ними, завдяки чому останні працюють разом і обмінюються ресурсами, такими як мережеві порти і файлові системи. Поди забезпечують високий ступінь ізоляції контейнерів, але водночас надають засоби для їхньої взаємодії.

• Контейнери в подах можуть бути запущені на будь-якому вузлі в кластері Kubernetes, і платформа сама піклується про те, на якому вузлі запустити під. Якщо один із вузлів перевантажений або недоступний, Kubernetes автоматично переносить під на доступні, щоб забезпечити надійність і стійкість роботи програми.

• Однією з ключових особливостей платформи є можливість самостійного відновлення. Якщо якийсь із подів виходить з ладу або перестає відповідати, Kubernetes автоматично перезапустить його, щоб відновити нормальне функціонування програми.

Усе це робить платформу незамінним інструментом для сучасної розробки ПЗ, забезпечуючи стабільність, гнучкість і спрощення управління в складних середовищах розгортання.

Переваги використання

Розглянемо основні переваги використання докладніше:

1. Автоматичне розгортання та відкат. Однією з основних сильних сторін Kubernetes є його здатність автоматично розгортати та оновлювати додатки. Розробникам більше не потрібно вручну налаштовувати кожну частину програми. Натомість, за допомогою декларативних файлів конфігурації, платформа може розгорнути та налаштувати контейнери з додатком самостійно. Це спрощує процес розгортання і знижує ймовірність помилок. Крім того, якщо оновлення програми призводить до збоїв або помилок, Kubernetes може автоматично відкотити оновлення до попередньої стабільної версії. Це забезпечує безпеку і надійність під час розроблення та розгортання нових функцій і змін.

Start Courses

Foxminded

From Zero to Hero

See Details

2. Виявлення сервісів і балансування навантаження. Платформа надає вбудований механізм для виявлення сервісів усередині кластера. Коли додаток запускається, вона привласнює йому унікальне ім’я та IP-адресу, за якою інші додатки можуть звертатися до нього. Це робить взаємодію між сервісами простою та надійною;

3. Масштабування. Однією з ключових переваг платформи є її можливість масштабувати додатки горизонтально. Коли потрібно обробити великий обсяг запитів або збільшити продуктивність, вона може автоматично створити додаткові екземпляри подів і розподілити навантаження між ними. Це робить додаток більш масштабованим, стійким і здатним справлятися з підвищеним трафіком. Крім того, підтримується вертикальне масштабування, а це – збільшує ресурси для кожного поду в разі потреби. Це дає можливість керувати навантаженням точніше й оптимізувати використання ресурсів.

4. Висока доступність. Kubernetes забезпечує високу доступність додатка шляхом автоматичного перезапуску подів у разі їх виходу з ладу. Якщо будь-який із подів перестає відповідати на запити, відбувається автоматичний перезапуск його на іншому вузлі кластера. Це дає змогу забезпечити безперервну роботу програми навіть у разі збоїв або неполадок в інфраструктурі.

Що таке контейнери та поди

Для кращого розуміння роботи Kubernetes детальніше розглянемо два ключові поняття:

1. Контейнери

У контексті Kubernetes, контейнери можна розглядати як самодостатні пакети, що містять усе необхідне для запуску та роботи програми: код, середовище виконання, бібліотеки, залежності та налаштування. Контейнеризація дає змогу упаковувати додатки та їхні компоненти в ізольовані середовища, які називаються контейнерами.

Контейнери мають такі ключові переваги:

• портативність – дають змогу запускати додатки на різних середовищах без змін;
• ізоляція, оскільки кожен контейнер працює у своєму власному ізольованому середовищі, що забезпечує безпеку і запобігає взаємному впливу контейнерів один на одного;
• легковажність, оскільки контейнери використовують загальне ядро операційної системи хоста, що робить їх легшими та ефективнішими порівняно з віртуальними машинами.

2. Поди (Pods)

Це – базові будівельні блоки в Kubernetes, і вони утворюють логічну групу контейнерів, які завжди запускаються разом на одному хості та можуть спілкуватися між собою через локальний мережевий інтерфейс.

Ключові особливості подів у Kubernetes:

• ізоляція – всі контейнери всередині пода працюють в одному і тому ж мережевому просторі, що дає їм змогу легко взаємодіяти один з одним через localhost, ніби вони працюють на одній машині;
• використання спільних ресурсів, таких як CPU і пам’ять. Це дає змогу більш ефективно використовувати ресурси та зменшує накладні витрати на керування;
• слугують основною одиницею розгортання і масштабування додатків. Коли додаток розгортається, Kubernetes створює поди і розміщує в них відповідні контейнери. Поди також забезпечують автоматичну керованість: у разі збою, Kubernetes автоматично перезапускає поди, щоб відновити роботу програми.

Таким чином, контейнери та поди є фундаментальними елементами у світі Kubernetes. Контейнери забезпечують ізольоване оточення для додатка, а поди об’єднують контейнери та дають змогу їм ефективно взаємодіяти та масштабуватися. Ця архітектура робить платформу потужною та гнучкою для управління контейнеризованими додатками в сучасній розробці програмного забезпечення.

Масштабування 

Масштабування є однією з ключових переваг Kubernetes і робить його особливо привабливим для управління сучасними додатками, які можуть стикатися з мінливим навантаженням і зростаючим числом користувачів. Давайте розглянемо, як саме це відбувається:

• Горизонтальне масштабування в даному випадку означає додавання додаткових екземплярів подів для обробки зростаючого навантаження. Коли кількість запитів до додатка зростає, Kubernetes автоматично створює нові екземпляри подів і розподіляє навантаження між ними. Це забезпечує високу продуктивність і чуйність застосунку під час зростання користувацької активності. При цьому, процес горизонтального масштабування може бути повністю автоматизований. Kubernetes спостерігає за навантаженням на додаток і, коли рівень навантаження перевищує певні пороги, запускає нові екземпляри подів. Коли навантаження знижується, зайві екземпляри подів можуть бути автоматично видалені, щоб заощадити ресурси. Цей процес називається “автомасштабування” і робить Kubernetes ідеальним для додатків із мінливим і непередбачуваним навантаженням.

• Вертикальне масштабування тут полягає у зміні ресурсів, виділених для кожного поду, щоб забезпечити більшу продуктивність. Наприклад, якщо застосунку потрібно більше процесорного часу або оперативної пам’яті для обробки складних операцій, Kubernetes може збільшити ці ресурси для кожного поду. Крім того, Kubernetes може використовувати гібридний підхід, комбінуючи горизонтальне і вертикальне масштабування. Коли навантаження на додаток збільшується, Kubernetes може спочатку додати додаткові екземпляри подів (горизонтальне масштабування) і, якщо це не забезпечує достатню продуктивність, збільшити ресурси для кожного поду (вертикальне масштабування).

• Kubernetes також забезпечує балансування навантаження між екземплярами подів. Коли користувачі надсилають запити до додатка, балансувальник навантаження на платформі розподіляє ці запити між доступними подами. Відбувається рівномірне навантаження і запобігання перевантаженню окремих подів, забезпечується стабільна і чуйна робота програми.

Як бачимо, завдяки всім цим процесам, Kubernetes дає змогу ефективно масштабувати додатки залежно від зростання користувацької активності та вимог. Автоматичне масштабування та управління ресурсами роблять платформу потужним інструментом для розробки та розгортання високонавантажених і гнучких додатків.

Висновок

Ми розібралися, що таке kubernetes простими словами і побачили, що його переваги та можливості роблять його невід’ємною частиною сучасної технологічної інфраструктури;

Його здатність автоматизувати процеси, забезпечувати масштабованість і відмовостійкість, а також забезпечувати гнучкість і портативність роблять його першочерговим вибором для багатьох компаній і організацій.

У результаті, Kubernetes не тільки покращує процеси розроблення, а й відкриває нові горизонти для створення масштабованих, надійних та інтелектуальних додатків, здатних задовольнити зростаючі потреби сучасного ринку та користувачів. Він є незамінним активом у сучасній розробці ПЗ і продовжує залишатися в центрі уваги розробників по всьому світу.