Данная статья рассчитана на новичков. Если вы опытный ниндзя, просто вспомните о том, как когда-то подобная информация могла быть полезной и для вас.
Kubernetes был создан Google на основе собственного опыта работы с контейнерами в производственной среде, и своим успехом он во многом обязан именно Google.
Так что же такое Kubernetes и для чего мы в принципе хотим использовать именно его, а не обычные контейнеры, например Docker.
Давайте вспомним что такое контейнеры.
Контейнеры упаковывают сервисы, составляющие приложение, и делают их переносимыми в различные вычислительные среды как для разработки и тестирования, так и для производственного использования. С помощью контейнеров легко быстро наращивать количество экземпляров приложений, чтобы соответствовать пиковому спросу. А поскольку контейнеры используют ресурсы ОС хоста, они намного легче виртуальных машин. Это означает, что контейнеры очень эффективно используют базовую серверную инфраструктуру.
Все было бы отлично, но есть одно но - container runtime API (API среды запуска контейнера) хорошо подходит для управления отдельными контейнерами, но совершенно не подходит для управления приложениями на сотне контейнеров и на большом количестве хостов.
Контейнерам надо подключаться к внешнему миру и быть управляемыми для балансировки нагрузки, распределения и планирования.
Вот для такого и нужен Kubernetes.
Kubernetes - это система с открытым исходным кодом для развертывания, масштабирования и управления контейнезированными приложениями.
Kubernetes по сути является не просто системой оркестрации. Технически оркестрация это про выполнение определенного рабочего процесса: сначала сделай A, затем B, затем C.
Kubernetes же устраняет прямую необходимость в этом. В нем есть процессы управления, что по факту независимы и компонуемы. Главная задача процессов управления перевести текущее состояние к нужному состоянию. Теперь нам неважно какой будет маршрут от А до С, что исключает централизованный контроль.
Благодаря этому система теперь более проста в использовании, мощная, надежная, а также устойчивая и расширяемая.
Контейнеры позволяют поделить чтобы приложения были поделены на более мелкие части с четким разделением задач. Уровень абстракции, предоставляемый для отдельного образа контейнера, позволяет нам понять как строятся распределенные приложения. Такой модульный подход дает возможность более быстро осуществлять разработку с помощью небольших и более целенаправленных групп, каждая из которых отвечает за определенные контейнеры. Это также позволяет нам изолировать зависимости и более широко использовать компоненты меньшего размера.
Сделать это только с помощью контейнеров не получится. А вот в Kubernetes это можно достичь с помощью Pods (подов).
Pod (под) - это группа из одного или более контейнера с общим хранилищем/сетевыми ресурсами и спецификацией как запускать контейнеры. Так же это отдельный инстанс приложения. Размещая контейнеры таким образом, Kubernetes устраняет соблазн втиснуть слишком много функций в один образ контейнера.
Концепция Service (Сервисы) в Kubernetes используется для группирования нескольких подов, которые выполняют те же функции. Сервисы легко настраиваются для таких целей как обнаружение, горизонтальное масштабирование и балансировка нагрузки.
Kubernetes, согласно официальной документации, так же сможет предоставить вам:
Используя имя DNS или собственный IP-адрес мониторинг сервисов и распределение нагрузки Kubernetes может обнаружить контейнер. При высоком трафике в нем Kubernetes сбалансирует нагрузку и распределить сетевой трафик так, что развертывание будет стабильным.
Система хранения по вашему выбору (например, локальное хранилище, провайдеры общедоступного облака и многое другое) может быть автоматически смонтирована с помощью оркестрации хранилища Kubernetes.
Автоматическое развертывание и откаты.
Kubernetes через описание желаемого состояния развернутых контейнеров (манифесты, пишутся на yaml) может изменить фактическое состояние на желаемое. То есть создание новых контейнеров для развертывания, удаления существующих контейнеров и распределения всех их ресурсов в новый контейнер в Kubernetes можно автоматизировать.
Автоматическое распределение нагрузки.
Kubernetes сам размещает контейнеры на ваших узлах так, чтобы наиболее эффективно использовать ресурсы. Вам остается только указать сколько ЦП, ОЗУ требуется каждому контейнеру и предоставить кластер узлов, где будут запущены контейнеры.
Самоконтроль.
Если в работе контейнеров что-то пошло не так, то Kubernetes сам перезапускает, заменяет и завершает работу контейнеров, которые не проходят проверку работоспособности.
Управление конфиденциальной информацией и конфигурацией.
Пароли, OAuth-токены и ключи SSH могут храниться и управляться Kubernetes без изменений образов контейнеров и не раскрывая конфиденциальную информацию в конфигурации стека.
Как видим на рисунке, это наглядная демонстрация того что есть внутри Kubernetes на примере одной мастер ноды (Master node) и одной воркер ноды (Worker node).
На Master node находится Kubernetes Control Plane (kube-scheduler, kube-controller-manager, kube-apiserver, etcd), с помощью которой происходит управление всем кластером Kubernetes.
На Worker node находятся container runtime (среда запуска контейнера), kubelet и kube-proxy.
Сontainer runtime это то на чем будет запущен ваш Под (например Docker, Container D, Rocket и т.д.).
Kubelet это основной «агент узла», который работает на каждой ноде. Гарантирует, что контейнеры в Pod(поде)работают и исправны. Не управляет контейнерами, которые не были созданы Kubernetes.
Kube-proxy это демон на каждой ноде, управляет правилами iptable на хосте для достижения балансировки нагрузки службы (одна из реализаций) и следит за изменениями Service и Endpoint.
Более детальное рассмотрение архитектуры, основных концепций Kubernetes в теории и главное на практике, наравне с такими интересными темами как кластеризация, highload web, администрирование СУБД, виртуализация и контейнеризация, оркестрация вы сможете изучить на курсе Administrator Linux. Advanced.
Также вы сможете получить ответы на такие вопросы как организовано сетевое взаимодействие в Kubernetes, как опубликовать приложение и как работает DNS в Kubernetes.
Ну и как же без такого важного вопроса как хранение данных, мониторинг и Kubernetes secrets Hashicorp Vault.
А тех, кто давно знаком с тем, что рассказано в этой статье и хочет чего-то похардкорнее, приглашаем на бесплатный демо-урок по теме "«Кластерная файловая система Lustre»". В рамках урока рассмотрим архитектуру и компоненты файловой системы Lustre. Разберем области применения файловой системы и ее особенности. Ответим на вопросы как используется file striping и что такое сетевой транспортный уровень LNET. На практической части установим и сконфигурируем файловую систему вручную. Посмотрим пример работы графической пользовательского интерфейса Integrated Manager for Lustre (IML)
