Контейнеризованные приложения работают стабильно, но по мере увеличения нагрузки и количества сервисов их управление становится сложнее.
Kubernetes (K8s) помогает масштабировать приложения, балансировать нагрузку и автоматически перезапускать сбои. Без оркестратора при росте нагрузки или числа контейнеров система становится нестабильной из-за ручного управления и рисков сбоев. Для крупных проектов с высокой нагрузкой он необходим, чтобы автоматизировать и стабилизировать сервисы.
Название Kubernetes получила программная платформа, которая позволяет в автоматическом режиме управлять контейнеризованными приложениями. Она помогает запускать и поддерживать работу сервисов без лишних сложностей даже при масштабировании.
Эта платформа обеспечивает балансировку нагрузки, автоматический перезапуск упавших контейнеров и гибкое распределение ресурсов – она незаменима для крупных проектов и облачных решений. Через Kubernetes можно работать как с локальными серверами, так и с облачными сервисами.
Основной принцип работы Kubernetes – контейнеризация, то есть распределение информации (например, хранимой в объектном хранилище S3) и приложений по контейнерам, независимо работающим в одной операционной системе. Такая архитектура дает гибкость и удобство в управлении.
Вот ключевые особенности Kubernetes:
Изоляция контейнеров – они работают отдельно, но на одной операционной системе.
Независимость от инфраструктуры – есть возможность переноса контейнеров между разными серверами и даже между облаками без изменений.
Быстрое развертывание – приложения запускаются мгновенно, а управление ими гибкое и удобное.
Откат изменений – если что-то пошло не так, всегда можно вернуть предыдущую версию приложения.
Единая среда для разработки – код, который тестируется на локальном компьютере, будет работать так же в продакшене.
Гибкое управление приложениями – можно разделять сервисы по категориям и управлять ими по отдельности.
Совместимость с Docker и другими контейнерными средами и другими инструментами для создания контейнеров.
Платформа поддерживает две модели работы:
Декларативный подход – разработчик просто указывает конечную цель (например, «держать 5 реплик приложения»), а Kubernetes сам решает, как этого достичь.
Императивный подход – управление выполняется вводимыми вручную командами..
Kubernetes строится на принципе «ведущий – ведомый»: есть главный узел (Master), – он управляет всеми остальными узлами, – и (Worker), то есть управляемый узел.
Kubernetes – это мощный инструмент, который управляет контейнеризованными приложениями и делает их работу стабильной. Вот основные задачи, которые он решает:
1. Распределение нагрузки
Kubernetes равномерно распределяет нагрузку, чтобы сервер не перегружался и ресурсы использовались максимально эффективно.
2. Автоматизация рутинных задач
Kubernetes ищет и исправляет ошибки автоматически. Этот процесс называется «оркестрацией контейнеров».
3. Мониторинг и контроль
Платформа контролирует работу и состояние приложений. В случае проблем может перезапустить или остановить контейнер. Анализируются как отдельные сервисы, так и весь кластер.
4. Балансировка нагрузки
Чтобы приложения не «падали» под большой нагрузкой, Kubernetes автоматически перераспределяет ресурсы между контейнерами. Можно настроить систему так, чтобы каждое приложение получало именно столько ресурсов, сколько ему нужно.
5. Гибкое управление хранилищем
Приложения могут использовать локальные серверы или облачные хранилища. Kubernetes сам создает и настраивает хранилища, учитывая потребности конкретного проекта.
6. Откат изменений
Если после обновления приложения что-то пошло не так, Kubernetes позволяет вернуться к предыдущей версии. Также можно тестировать обновления на части пользователей, не затрагивая всех сразу (канареечное развертывание).
7. Защита от сбоев
Если контейнер начинает работать нестабильно, платформа перезапускает его или заменяет на новый. Временно неиспользуемые ресурсы перераспределяются между другими сервисами, чтобы система работала без перебоев.
8. Безопасность и управление доступом
Kubernetes помогает хранить конфиденциальные данные (пароли, ключи, токены) и управлять доступом к ним. Можно настроить права так, чтобы определенные пользователи или сервисы имели только нужный уровень доступа.
9. Масштабирование без проблем
Если нагрузка растет, Kubernetes добавит новые контейнеры, чтобы система не замедлялась. Когда нагрузка падает – контейнеры отключаются.
10. Гибкость в управлении
Можно выбрать два подхода к работе: автоматический (декларативный) и ручной.
Кластер Kubernetes состоит из нескольких ключевых объектов, которые обеспечивают его работу.
1. Узлы (Nodes)
На этих серверах запускаются приложения. Есть два вида узлов:
Master (управляющие узлы) – управляют всем кластером .
Worker (рабочие узлы) – выполняют приложения. При выходе из строя одного узла, Kubernetes перераспределяет нагрузку на другие.
2. Поды (Pods)
Поды – это минимальная единица в Kubernetes. Они объединяют контейнеры с общими ресурсами. Обычно один под = одно приложение.
3. Контроллеры (Controllers)
Отвечают за создание и управление подами:
Deployment – управляет развертыванием подов.
ReplicaSet – поддерживает нужное количество одинаковых подов.
StatefulSet – следит за состоянием подов, особенно полезен для баз данных.
DaemonSet – запускает системные процессы.
Job – выполняет одноразовые задачи и завершает работу после выполнения.
4. Сервисы (Services)
Сервисы обеспечивают связь между подами и внешним миром, а также объединяют поды в группы.
5. Постоянные тома (Persistent Volumes)
Хранят данные, которые должны сохраняться после перезапуска контейнеров (например, базы данных).
6. Пространства имен (Namespaces)
Позволяют разделять один кластер на несколько независимых частей.
Компоненты – целый набор инструментов, которые отвечают за работу всего кластера. Функционируют они в нодах – как на физических, так и на виртуальных серверах, использующих Kubernetes.
Kube-apiserver – главный компонент, который обрабатывает запросы и управляет взаимодействием всех элементов кластера.
Kube-scheduler – назначает узлы (ноды) для запуска подов, выбирая оптимальный вариант.
Etcd – надежное хранилище данных о состоянии кластера, обеспечивающее отказоустойчивость.
Kube-proxy – балансирует нагрузку и управляет сетевыми правилами для связи между подами.
Kube-controller-manager – управляет контроллерами, следящими за работой подов и узлов.
Kubelet – отве
чает за работу конкретного узла, контролирует состояние контейнеров и управляет их запуском.
Эти компоненты вместе делают Kubernetes мощной и автоматизированной системой для управления контейнерами.
Платформа популярна среди разработчиков благодаря своим преимуществам:
Портативность – Kubernetes не зависит от серверов, его можно легко развернуть в облаке или перенести на другую платформу (поддерживает Linux и Windows).
Экономия ресурсов – автоматизация процессов снижает затраты на IT-инфраструктуру и освобождает программистов от рутинных задач.
Работа с несколькими облаками – можно одновременно использовать разные облачные сервисы или без проблем перемещать систему из одного облака в другое.
Высокая эффективность – Kubernetes распределяет ресурсы так, чтобы ускорить работу сложных приложений.
Гибкость и расширяемость – система с открытым кодом, ее можно адаптировать под любые задачи.
Надежность – эта программная платформа дает возможность обеспечения безопасности данных и управления доступом, что делает её удобной даже для работы с конфиденциальной информацией.
Благодаря этим преимуществам Kubernetes – стандарт для компаний по всему миру. Среди его пользователей – Google, Microsoft, IBM, Red Hat и многие другие технологические гиганты.
