В большой production пришёл не только Docker, но и Kubernetes. И если даже с контейнерами далеко не всегда всё достаточно просто, то уж «кормчий» и подавно остаётся за гранью правильного понимания среди многих системных администраторов, DevOps-инженеров, разработчиков. В этой небольшой статье предпринята попытка ответить на один из вечных вопросов (в контексте Kubernetes) с помощью наглядного объяснения идеи и особенностей данного проекта. Возможно, именно этого вам не хватало для того, чтобы начать плотное знакомство с Kubernetes или даже его эксплуатацию?
Соучредитель и архитектор крупного онлайн-сервиса Box (около 1400 сотрудников) Sam Ghods в своём прошлогоднем выступлении на KubeCon указал на типовую ошибку восприятия Kubernetes. Многие рассматривают этот продукт как очередной фреймворк для оркестровки контейнеров. Но если бы всё действительно было так, то зачем его разработчики неустанно напоминают про «корни Kubernetes API, уходящие в архитектуру*, создаваемую более 10 лет в рамках проекта Google Borg»?..
Google Borg — это менеджер кластеров, предназначенный для параллельного запуска тысяч задач, распределённых по тысячам приложений, запускаемых на многочисленных кластерах. Именно эту архитектуру и унаследовал Kubernetes, перенося кластерные идеи на современную почву контейнеров. Чем же это отличается от многочисленных облачных платформ, существующих сегодня? Начнём с самого понятия платформы.
* Архитектура Kubernetes создана таким образом, что позволяет расширять эту платформу, но разработчиков при этом просят следовать основополагающим принципам.
Kubernetes как платформа
Архитектор Box даёт такой вариант определения: «Платформа предоставляет уровень абстракции, забирающий у вас какую-либо проблему, чтобы вы могли творить поверх неё [не думая о ней]». Примеры: платформа Linux даёт возможность исполнять системные вызовы вне зависимости от аппаратного обеспечения компьютера, а платформа Java — исполнять приложения вне зависимости от операционной системы. Какова же должна быть платформа для запуска приложений, созданных по принципам микросервисной архитектуры?
Ключевые характеристики такой платформы — портируемость и расширяемость. Каждая облачная платформа предлагает свои варианты для достижения этих целей. Например, для автоматического масштабирования у AWS имеются Auto Scaling Groups, у Google Cloud Platform — Autoscaler, у Microsoft Azure — Scale Set, у OpenStack — autoscaling API в Heat. Всё это само по себе неплохо, т.к. потребности выполняются, однако у конечного пользователя начинаются сложности. Чтобы разместить приложение, для каждого сервисного провайдера необходимо поддерживать его механизмы: добавлять поддержку API, учитывать специфику работы используемой реализации и т.п. Вдобавок, всем этим решениям не хватает системы обнаружения сервисов для по-настоящему удобного и автоматизированного развёртывания микросервисов. А если вам нужно быть гибким и иметь возможность размещать приложения в разных окружениях (в публичном облаке, в своём дата-центре, на серверах клиента…)?
В этом заключается первый плюс и суть Kubernetes как платформы, то есть по-настоящему универсальной системы для развёртывания приложений, физическое размещение которых может производиться где и как угодно: на голом железе, в публичных или частных облаках вне зависимости от их разработчиков и специфичных API. Но здорово в Kubernetes не только то, где запускать, но и что: ведь это могут приложения на разных языках и под разные ОС, они могут быть stateless и stateful. Поддерживается принцип «если приложение может запускаться в контейнере, оно должно отлично запускаться в Kubernetes».
Предназначение Kubernetes как платформы — предоставить базовую, абстрактную платформу как услугу (Platform as a Service, PaaS), сохранив гибкость в выборе конкретных компонентов этой PaaS.
Kubernetes и PaaS
О том, что Kubernetes не является традиционной PaaS, рассказывается в документации проекта, где поясняется, что авторы стремятся сохранить возможность пользовательского выбора в местах, где это важно. В частности, поэтому:
- Kubernetes не предлагает никаких встроенных служб для обмена сообщениями, обработки данных, СУБД и т.п.
- Kubernetes не имеет своего магазина с готовыми сервисами для деплоя в один клик.
- Kubernetes не деплоит исходный код и не собирает приложения. Процессы непрерывной интеграции (CI) поддерживаются, но их реализация оставлена для других инструментов.
- Аналогично для систем журналирования и мониторинга.
Таким образом, если в PaaS обычно делается акцент на предоставление функциональных возможностей, то в Kubernetes первичен универсальный, абстрактный подход. Несмотря на то, что Kubernetes предлагает ряд функций, которые традиционно присущи PaaS: развёртывание приложений, масштабирование, балансировка нагрузок, журналирование и т.п., — платформа является модульной и предлагает пользователям самим выбирать конкретные решения для тех или иных задач. Такой подход сделал Kubernetes базой для таких PaaS, как OpenShift от Red Hat и Deis.
Заключение
Kubernetes следует принципу, к которому обычно (впрочем, не всегда) стремятся в стандартах. Его хорошо проиллюстрировал Бьёрн Страуструп в своей классической книге «The C++ Programming Language»:
Что должно быть в стандартной библиотеке C++? Идеалом для программиста является возможность найти каждый интересный, значимый и разумно обобщённый класс, функцию, шаблон и т.п. в библиотеке. Однако вопрос не в том, «что должно быть в какой-то библиотеке», а в том, «что должно быть в стандартной библиотеке». И ответ «Всё!» — первое разумное приближение к ответу на первый вопрос, но не последний. Стандартная библиотека — то, что должен предоставлять каждый автор и делать это так, чтобы каждый программист мог на это положиться [т.е. действительно нуждался в этом — прим. перев.].
Применительно к Kubernetes можно сказать, что эта система — фундамент, та самая «стандартная библиотека» для построения PaaS и других подобных решений.
P.S. Если хотите разобраться в техническом устройстве и практике применения Kubernetes — смотрите видео из моего недавнего доклада «Наш опыт с Kubernetes в небольших проектах». Для более подробного и глубокого погружения мы готовим цикл статей по Kubernetes — подписывайтесь на хаб и ожидайте их уже в ближайшее время.
