Kubernetes: wat het is, hoe het werkt en waarom het vandaag de dag zo belangrijk is

Klinkt Kubernetes u bekend in de oren, maar weet u nog steeds niet waar de film over gaat? Als je de laatste tijd iets hebt gehoord over containers, orkestratie, clusters en microservices, is de kans groot dat Kubernetes centraal staat in de technologische discussie. En geen wonder: in de huidige cloudwereld, Kubernetes is het brein geworden dat applicaties beheert alsof het puzzelstukjes zijn, waardoor alles op een flexibele, efficiënte en veilige manier werkt..

In dit artikel leg ik je gedetailleerd uit wat Kubernetes is, hoe het onder de motorkap werkt, waar het voor dient, wat de voordelen zijn, waarom het een revolutie teweeg heeft gebracht in de manier waarop software wordt geïmplementeerd en hoe het integreert in de containerwereld.Als u op de hoogte wilt blijven van cloudtechnologie, systeembeheer, DevOps of gewoon wilt begrijpen waarom iedereen het over K8s heeft, lees dan verder. Dit is namelijk de meest uitgebreide gids in het Spaans, zonder onnodig vakjargon en met uitleg op maat voor alle niveaus.

Wat is Kubernetes en waarom heeft iedereen het erover?

Kubernetes (ook bekend als K8s) is een open source-platform dat het mogelijk maakt containertoepassingen beheren, implementeren en schalen automatisch en efficiënt. Het werd in 2014 bij Google geboren en maakte gebruik van de ervaring die in de loop der jaren was opgedaan met het draaien van applicaties op wereldwijde schaal. Later werd het gedoneerd aan de Stichting Cloud Native Computing (CNCF), onder de paraplu van de Linux Foundation, die de open ontwikkeling en wereldwijde populariteit ervan garandeerde.

De naam komt van het Griekse "kubernetes", wat "stuurman" of "piloot" betekent. Dat is geen toeval: Kubernetes is verantwoordelijk voor het sturen van de voortgang van applicaties en zorgt ervoor dat deze hun bestemming bereiken, ongeacht de omgeving, het aantal servers en externe omstandigheden..

Bovendien zie je vaak de afkorting K8s, die ontstaat door de 8 letters tussen de K en de S van het woord (k – ubernete – s) te vervangen door het cijfer 8. Zo bespaart u tijd met typen en lezen.

Waarom is Kubernetes onmisbaar geworden?

Tegenwoordig moeten de meeste bedrijven meerdere applicaties of microservices implementeren, elk met zijn eigen afhankelijkheden, configuraties en updates. Traditioneel betekende dit dat ze te maken hadden met fysieke servers, virtuele machines en een wirwar van handmatige scripts en processen. Met de komst van containers (net als Docker) werd het proces sterk vereenvoudigd, maar er ontstond een nieuwe uitdaging: Hoe kunt u honderden of duizenden containers op meerdere computers of clouds orchestreren, bewaken en schalen zonder fouten te maken of uw verstand te verliezen?

Daar komt Kubernetes om de hoek kijken: automatiseert alles van het maken tot het beheren en schalen van ingeperkte applicatiesZo kunnen ontwikkelaars en beheerders zich richten op het creëren van waarde, door de infrastructuur te laten aanpassen en zichzelf te laten herstellen bij uitval of pieken in de werklast.

Welke problemen lost Kubernetes op?

• Automatisering en schaalbaarheid van implementatie: Met Kubernetes kunt u eenvoudig en automatisch applicaties op aanvraag starten en repliceren, waardoor u tijd en middelen bespaart.
• Hoge beschikbaarheid en zelfherstellend: Als een server uitvalt, verplaatst Kubernetes de containers naar andere knooppunten zonder menselijke tussenkomst.
• Echte draagbaarheid: U kunt uw applicaties van on-premises naar de publieke, private of hybride cloud verplaatsen zonder codewijzigingen of onverwachte verrassingen.
• Gecentraliseerd en vereenvoudigd beheer: Via één interface beheert u de volledige levenscyclus van uw applicaties en hun bronnen.
• Consistentie en snelheid bij implementaties: Hiermee kunt u dezelfde regels en processen toepassen op zowel testen als productie, waardoor de klassieke "het werkt op mijn machine"-situatie wordt vermeden.
• Resource optimalisatie: Kubernetes benut de capaciteit van uw servers optimaal door alleen resources toe te wijzen wanneer dat nodig is.

Wat is het verschil tussen Kubernetes en andere methoden?

Vóór Kubernetes moest je fysieke machines handmatig beheren of vertrouwen op virtuele machines om applicaties te isoleren. Dit model is rigide, energieverslindend en het schalen of updaten van applicaties is traag en riskant. Met de komst van containersHet proces werd gestroomlijnd door applicaties en hun afhankelijkheden te verpakken in een lichtgewicht, draagbare eenheid. Het handmatig beheren van honderden containers was echter nog steeds onpraktisch.

Kubernetes revolutioneert dit alles, omdat maakt het mogelijk om de infrastructuur op een declaratieve, geautomatiseerde en flexibele manier te behandelenIn plaats van te zeggen "installeer eerst A, dan B, dan C", definieert u simpelweg de "gewenste status" en Kubernetes zorgt ervoor dat deze wordt bereikt. Zo blijft het systeem altijd operationeel en geoptimaliseerd.

Kubernetes kerncomponenten

Om te begrijpen hoe Kubernetes werkt, moet u de volgende informatie kennen: belangrijkste componenten en hun architectuurIn principe hebben we het over een tros (een set machines die samenwerken) verdeeld in twee typen knooppunten:

• Het masterknooppunt (controlevlak): Het is het brein dat verantwoordelijk is voor het nemen van wereldwijde beslissingen, het plannen van de implementatie van applicaties, het monitoren van de status en het reageren op gebeurtenissen.
• Werkknooppunten: Zij voeren de peulen (een set van een of meer containers) die de daadwerkelijke applicaties hosten. Elk daarvan voert de services uit die nodig zijn om met de master te communiceren en de ontvangen opdrachten uit te voeren.

Laten we de belangrijkste concepten nog eens doornemen:

• TROS: Het is de groep machines (knooppunten) waar bronnen en toepassingen worden gedistribueerd en beheerd.
• Node: Elke fysieke of virtuele machine die deel uitmaakt van het cluster. Containers worden hier via pods uitgevoerd.
• container: De basiseenheid omvat een applicatie en al haar afhankelijkheden, verpakt op een lichte en draagbare manier (meestal met behulp van Docker).
• Peul: De kleinste eenheid die Kubernetes kan beheren. Deze kan een of meer containers bevatten die netwerk en opslag delen.
• implementatie: Een object dat definieert hoe applicaties worden geïmplementeerd en bijgewerkt, en dat aangeeft hoeveel replica's er altijd actief moeten zijn.
• ReplicaSet: Zorgt ervoor dat het gewenste aantal pods te allen tijde operationeel is.
• Dienst: Bepaalt hoe applicaties worden benaderd (poorten, load balancing, interne/externe toegang).
• Replicatiecontroller: Zorgt ervoor dat altijd het juiste aantal exemplaren van een pod aanwezig is.
• Kubelet: Proces dat op elk werkknooppunt wordt uitgevoerd en ervoor zorgt dat containers actief en gezond zijn.
• kubectl: Opdrachtregeltool voor interactie met het Kubernetes-cluster.

Hoe werkt Kubernetes in de praktijk?

De magie van Kubernetes is dat u met behulp van configuratiebestanden (met YAML of JSON) kunt definiëren hoe uw applicatie moet werken: aantal replica's, poorten, toegangsbeleid, CPU-/geheugenvereisten, enzovoort. Het systeem handhaaft automatisch die "gewenste status". Als een node uitvalt, start Kubernetes de betreffende containers opnieuw op andere nodes. Wilt u de capaciteit vergroten, dan vraagt u gewoon meer replica's aan en dat is alles.

De Kubernetes-architectuur is gebaseerd op componenten die communiceren en samenwerken: El API-server (het centrale toegangspunt), de enz (gedistribueerde database die de status van het cluster opslaat), de Scheduler (die beslist naar welk knooppunt nieuwe pods gaan), de Controller Manager (die de replicatiecontrollers, DaemonSet, Job, enz. uitvoert), de kubus (die met de master van elk knooppunt communiceert) en Kube-proxy (om het netwerk en het verkeer tussen services te beheren).

Wil je snel een idee krijgen van hoe je kunt interacteren? Het begint allemaal met de tool. kubectl:Met Minikube kunt u een lokaal cluster maken, pods starten, toepassingen implementeren, services beschikbaar stellen of replica's schalen met eenvoudige opdrachten.

Welke voordelen biedt Kubernetes voor bedrijven en ontwikkelaars?

• Agile en gestandaardiseerde implementaties: Maakt frequente en betrouwbare implementaties mogelijk, waardoor de uitvaltijd wordt geminimaliseerd en de kans op menselijke fouten wordt verminderd.
• Compatibiliteit en draagbaarheid: Of u nu uw eigen datacenter, een publieke cloud of een hybride cloud gebruikt, het model is hetzelfde en u bent niet gebonden aan één leverancier.
• Optimalisatie en besparingen: Past het resourcegebruik automatisch aan en schaalt servers en containers op aanvraag. Dit resulteert in lagere kosten en een hogere efficiëntie.
• Verbeterde beveiliging: Geavanceerd toegangsbeleid, op rollen gebaseerde controle (RBAC) en geheimbeheer om gevoelige inloggegevens te beschermen.
• Veerkracht en zelfgenezing: Als er iets misgaat, start Kubernetes de instanties opnieuw op, wordt de belasting verdeeld en blijven services draaien zonder handmatige tussenkomst.
• Ondersteuning voor microservices en DevOps: Vergemakkelijkt de adoptie van moderne architecturen en CI/CD-methodologieën, waardoor de levenscyclus van software wordt versneld.

Wat onderscheidt containers van virtuele machines?

Traditionele infrastructuur werkt met applicaties die aan de hardware 'geplakt' zitten: elke server host één of meerdere apps, die om bronnen kunnen vechten of het potentieel van de machine kunnen verspillen. virtuele machines (VM) heeft een sprong voorwaarts gemaakt op het gebied van flexibiliteit door meerdere VM's op dezelfde fysieke server te draaien, elk met een eigen besturingssysteem.

De containers zijn een evolutie: Ze verpakken alleen wat nodig is om de app te laten werken en gebruiken dezelfde kern als het onderliggende besturingssysteem.Ze wegen dus veel minder dan VM's, starten binnen enkele seconden op en kunnen met volledige flexibiliteit tussen verschillende omgevingen worden getransporteerd. Deze lichtheid en draagbaarheid maken ze ideaal voor Agile- en DevOps-methoden.

De koning van de containers is momenteel havenarbeider, hoewel er alternatieven zijn (Open Container Initiative, CoreOS, LXD, enz.). Docker heeft het maken, implementeren en beheren van containers vereenvoudigd, en hoewel Kubernetes in de nieuwste versies Docker niet meer als standaard-engine gebruikt, blijft het een belangrijk onderdeel in veel workflows.

Kubernetes en Docker: zijn ze concurrenten of vullen ze elkaar aan?

Er bestaat een mythe dat je moet kiezen tussen Kubernetes en Docker, maar in werkelijkheid zijn ze complementair.Docker lost het probleem op van het verpakken en uitvoeren van containerapplicaties. Kubernetes daarentegen beheert en orkestreert grote hoeveelheden containers en zorgt ervoor dat alles op een gecoördineerde manier werkt.

U kunt bijvoorbeeld een Docker-image van uw applicatie maken, deze uploaden naar een register (Docker Hub, Google Container Registry, enz.) en vervolgens Kubernetes gebruiken om tientallen, honderden of duizenden instanties te implementeren op verschillende servers, clouds of regio's.

Basisbediening: van pod tot service

Bij Kubernetes draait alles om de peulen: de minimale inzetbare eenheid, bestaande uit één of meer containers die bronnen en een netwerk delen. implementaties definiëren hoe deze pods moeten worden gemaakt, bijgewerkt en geschaald, terwijl de diensten Zij zijn ervoor verantwoordelijk om deze op een stabiele en evenwichtige manier intern of extern te presenteren.

Dit wordt aangevuld met andere objecten zoals configuratiemaps (om configuraties te injecteren), geheimen (om gevoelige gegevens op te slaan), toegang (om geavanceerde HTTP/HTTPS-toegang te beheren) en volumes (om gegevens permanent op te slaan).

Schaalbaarheid en zelfherstel in Kubernetes

Een van de sterke punten is het vermogen om moeiteloos klimmenU kunt het aantal replica's voor een applicatie verhogen of verlagen door simpelweg een parameter in de implementatie te wijzigen; Kubernetes regelt de rest (het maken, verwijderen of verplaatsen van pods, load balancing, enz.). Als een node niet meer beschikbaar is, start het systeem de betreffende pods automatisch opnieuw op andere, gezonde nodes.

Bovendien kunt u een planning maken voortdurende updates ('rolling updates') zodat nieuwe versies van je app zonder onderbrekingen worden geïmplementeerd. Dit alles gebeurt zonder downtime voor gebruikers, waardoor naadloze updates meerdere keren per dag mogelijk zijn.

Beveiliging in Kubernetes

Het platform maakt het mogelijk om zeer gedetailleerde toegangsbeleidsregels in te stellen via RBAC (rolgebaseerde toegangscontrole), waardoor elke gebruiker of elk systeem alleen de aan hem of haar toegewezen resources kan bekijken en wijzigen. U kunt de infrastructuur ook opsplitsen in onafhankelijke naamruimten, ideaal voor het scheiden van omgevingen of teams.

Om gegevens te beschermen zijn er zogenaamde geheimen, die inloggegevens, sleutels of certificaten in versleutelde vorm opslaan. Bovendien kunt u met Kubernetes beveiligingsbeleid toepassen op pods en services, de toegang tot resources beperken en de status van elke component bewaken om afwijkingen te detecteren voordat ze ernstige problemen worden.

Kubernetes in actie: voorbeelden en gerelateerde tools

Om Kubernetes op kleine schaal te testen, kunt u: Minikubus, een tool waarmee u een lokaal cluster kunt opzetten en op uw eigen computer kunt experimenteren. Als u liever alles vanaf de opdrachtregel beheert, kunt u de CLI gebruiken. kubectl Het is een must. En als je op zoek bent naar een meer intuïtieve visuele omgeving, k9s Het is een fantastische optie voor het grafisch bewaken en beheren van clusters.

In de zakelijke wereld is Kubernetes het hart van producten zoals OpenShift (Rode Hoed), boer, cloudoplossingen van Google Cloud Platform, Amazon EKS, IBM Cloud en Oracle. Het ecosysteem groeit voortdurend, met honderden tools voor monitoring, beveiliging, automatisering en CI/CD die dagelijks worden geïntegreerd.

Waar kan ik Kubernetes uitvoeren?

Dankzij het open en draagbare ontwerp, Kubernetes kan in veel verschillende omgevingen worden ingezet.: van uw eigen datacenter tot elke publieke cloud (AWS, Google Cloud, Azure, IBM, Oracle, enz.), inclusief hybride of multicloud-modellen. Waar u zich ook bevindt, hun werking is vrijwel altijd anders, waardoor u uw applicaties eenvoudig kunt migreren, aanpassen en uitbreiden naarmate uw bedrijfsbehoeften evolueren.

Belangrijkste voordelen van het implementeren van Kubernetes

• Behendigheid en efficiëntie: Automatiseer repetitieve taken, verminder menselijke fouten en versnel de ontwikkeling en implementatie van software.
• volledige flexibiliteit: Compatibel met elke omgeving, ondersteunt multi-cloudstrategieën en integreert moderne technologieën.
• Veerkracht en betrouwbaarheid: Uw systeem blijft functioneren, zelfs bij hardwarestoringen, overbelasting of upgrades.
• Intelligente schaalbaarheid: Pas uw applicatiecapaciteit altijd automatisch aan de werkelijke vraag aan.
• geavanceerde beveiliging: Controle over toegang, gegevens en activiteiten met geïntegreerde bewakings- en waarschuwingshulpmiddelen.

Kubernetes is geen traditionele PaaS

Hoewel het vaak wordt vergeleken met platforms als Heroku of Google App Engine, Kubernetes is geen monolithisch Platform as a Service: Werkt op containerniveau, wat veel meer controle, maatwerk en flexibiliteit mogelijk maakt. Het biedt essentiële mechanismen voor het bouwen van ontwikkelplatformen, maar legt geen workflows, tools of frameworks op. Hierdoor kunnen teams de oplossingen kiezen die het beste bij hun behoeften passen.

Er zijn ook geen beperkingen aan de soorten applicaties die u kunt implementeren: van databases tot microservices, inclusief batchworkloads, big data en kunstmatige intelligentie.

Wat kan Kubernetes niet?

Het is belangrijk dat te begrijpen Kubernetes lost niet alles automatisch op: Het compileert je code niet, beheert standaard geen databases of middleware (hoewel je ze als pods kunt uitvoeren) en dwingt geen specifieke monitoring- of loggingsystemen af. Het biedt de structuur en mechanismen die nodig zijn om moderne applicaties te implementeren, te schalen en te onderhouden, waardoor elk bedrijf de rest van de stack naar eigen voorkeur kan aanpassen.

De sleutel is de declaratieve API, die kan worden geïntegreerd met elke CI/CD-, monitoring-, opslag- of netwerktool.

Enkele belangrijke termen in het Kubernetes-ecosysteem

• TROS: Een groep knooppunten die samenwerken, beheerd door Kubernetes.
• Peul: Minimale uitvoeringseenheid, kan één of meer containers bevatten.
• implementatie: Object dat de levenscyclus van pods en hun replica's beheert.
• Service: Stabiel toegangspunt voor pods, beheert load balancing en verkeersroutering.
• ReplicaSet: Zorgt ervoor dat er te allen tijde het juiste aantal exemplaren van een pod is.
• Etiket: Sleutel-waardetags voor het organiseren en selecteren van bronnen.
• Kiezer: Uitdrukking om bronnen te groeperen met behulp van labels.
• namespace: Logische verdeling van bronnen binnen het cluster.
• Geheim: Object voor het beheren van gevoelige gegevens, zoals sleutels of wachtwoorden.
• Configuratiekaart: Object om configuratievariabelen in pods te injecteren.

Met dit alles kunt u met Kubernetes applicaties organiseren, beheren en schalen met behendigheid en controlewaardoor het leven voor zowel ontwikkelaars als operationele teams een stuk eenvoudiger wordt.

De consolidatie ervan als de standaard in modern applicatiebeheer, dankzij de kracht, flexibiliteit en grote community, maakt het een essentieel onderdeel van elke technologische strategie. Inzicht in de werking en het potentieel ervan geeft u een concurrentievoordeel in de huidige IT-wereld, waar aanpassings- en schaalbaarheidsvermogen belangrijker is dan ooit.