Was genau ist der Grund für die große Popularität von Kubernetes?

Kubernetes ist eine relativ neue Plattform zum Ausführen von Container-Workloads, die diese Probleme löst. Ursprünglich ein Projekt innerhalb von Google, wurde Kubernetes 2015 an die Cloud Native Computing Foundation gespendet und zog Entwickler aus Open-Source-Communities auf der ganzen Welt an. Kubernetes basiert auf der 15-jährigen Erfahrung von Google im Betrieb von Produktions- und Entwicklungsumgebungen. Da es Open Source ist, kann jeder es herunterladen und nutzen und die damit verbundenen Vorteile nutzen.

Warum gibt es bei Kubernetes eine so große Überraschung? Ich denke, es schafft die beste Balance zwischen den Ressourcen einer Infrastructure as a Service (IaaS) wie OpenStack und einer vollständigen Platform as a Service (PaaS), bei der die zugrunde liegende Laufzeitimplementierung vollständig vom Anbieter kontrolliert wird. Kubernetes bietet zwei Vorteile: eine Abstraktion für die Verwaltung der Infrastruktur und die Tools und Funktionen zur Fehlerbehebung bis tief ins Bare-Metal.

OpenStack wird von den meisten als IaaS-Lösung klassifiziert, bei der ein Pool physischer Ressourcen (wie Prozessoren, Netzwerk und Speicher) zugewiesen und zwischen verschiedenen Benutzern geteilt wird. Es nutzt herkömmliche hardwarebasierte Virtualisierung, um eine Isolierung zwischen Benutzern zu erreichen.

Die REST-API von OpenStack ermöglicht die automatisierte Infrastrukturerstellung mithilfe von Code, aber hier liegt das Problem. IaaS-Produkte exportieren auch Infrastruktur. Nach der Erstellung gab es nicht viele Servicemöglichkeiten, um diese weitere Infrastruktur zu unterstützen und zu verwalten. In dem Maße, in dem OpenStack die zugrunde liegende Infrastruktur wie Server und IP-Adressen erstellt, wird dies zu einer Verwaltungspriorität. Ein bekanntes Ergebnis ist die Verbreitung virtueller Maschinen (VMs), aber das Gleiche gilt auch für Netzwerke, Verschlüsselungsschlüssel und Speichervolumes. Auf diese Weise verbringen Entwickler weniger Zeit mit der Erstellung und Wartung von Anwendungen.

Wie andere Cluster-basierte Lösungen arbeitet Kubernetes auf der Ebene einzelner Server, um eine horizontale Skalierung zu ermöglichen. Es erleichtert das Hinzufügen neuer Server und das sofortige Planen von Lasten auf neuer Hardware. Ebenso können Server aus dem Cluster entfernt werden, wenn sie nicht effektiv genutzt werden oder Wartung erfordern. Weitere Aufgaben, die Kubernetes automatisch erledigen kann, sind Orchestrierungsaktivitäten wie Jobplanung, Gesundheitsüberwachung und Aufrechterhaltung einer hohen Verfügbarkeit.

Netzwerk ist ein weiterer Bereich, dessen zuverlässige Orchestrierung in einer IaaS-Umgebung schwierig sein kann. Die Kommunikation zwischen Microservices über IP-Adressen kann schwierig sein. Kubernetes implementiert IP-Adressverwaltung, Lastausgleich, Diensterkennung und DNS-Namensregistrierung, um eine problemlose, transparente Netzwerkumgebung innerhalb des Clusters bereitzustellen.

Sobald Sie eine Umgebung zum Ausführen Ihrer Anwendung erstellt haben, ist die Bereitstellung ein Kinderspiel. Die zuverlässige Bereitstellung einer Anwendung ist leichter gesagt als getan – es ist nicht die einfachste. Ein großer Vorteil von Kubernetes gegenüber anderen Umgebungen besteht darin, dass Bereitstellungen erstklassige Bürger sind.

Anwendungen können mit einem einzigen Befehl der Kubernetes-Befehlszeilenschnittstelle (CLI) beschrieben und im Cluster installiert werden. Kubernetes ermöglicht den gesamten Anwendungslebenszyklus von der ersten Bereitstellung über die Einführung neuer Versionen bis hin zum Rollback, wenn eine kritische Funktion ausfällt. Laufende Bereitstellungen können auch angehalten und fortgesetzt werden. Vorgefertigte, integrierte Tools und Unterstützung für die Anwendungsbereitstellung zu haben, anstatt selbst ein Bereitstellungssystem erstellen zu müssen, ist ein nicht zu unterschätzender Vorteil. Kubernetes-Benutzer müssen das Rad der Anwendungsbereitstellung weder neu erfinden, noch empfinden sie es als entmutigende Aufgabe.

Kubernetes kann auch den Status laufender Bereitstellungen überwachen. Sie könnten diese Funktionalität zwar wie einen Bereitstellungsprozess in einer IaaS-Umgebung schreiben, dies ist jedoch eine sehr schwierige Aufgabe, und es gibt viele Fälle wie diesen.

Wenn Sie mehr Erfahrung in der Entwicklung und Bereitstellung von Kubernetes-Anwendungen sammeln, folgen Sie dem gleichen Weg wie Google und andere, die vor Ihnen kamen. Sie werden feststellen, dass es mehrere Kubernetes-Funktionen gibt, die für die effektive Entwicklung und Fehlerbehebung von Multi-Service-Anwendungen wichtig sind.

Erstens ist die Fähigkeit von Kubernetes, laufende Dienste einfach über Protokolle oder SSH (Secure Shell) zu überprüfen, sehr wichtig. Mit einem einzigen Befehlszeilenaufruf können Administratoren die Protokolle von Diensten überprüfen, die unter Kubernetes ausgeführt werden. Das mag nach einer einfachen Aufgabe klingen, aber in einer IaaS-Umgebung ist es nicht einfach, es sei denn, Sie haben bereits einige Arbeit geleistet. Große Anwendungen verfügen oft über Hardware und Personal, die speziell für die Protokollerfassung und -analyse zuständig sind. Die Protokollierung in Kubernetes ersetzt möglicherweise nicht eine voll funktionsfähige Protokollierungs- und Metriklösung, reicht jedoch aus, um eine grundlegende Fehlerbehebung bereitzustellen.

Zweitens bietet Kubernetes eine integrierte Schlüsselverwaltung. Teams, die ihre eigenen Bereitstellungssysteme von Grund auf entwickelt haben, wissen außerdem, dass die sichere Bereitstellung sensibler Daten wie Passwörter und API-Tokens auf virtuellen Maschinen schwierig ist. Indem Kubernetes die Schlüsselverwaltung zu einem erstklassigen Bürger macht, verhindert es, dass Ihre Teams ihre eigenen unsicheren, fehlerhaften Schlüsselverteilungssysteme erfinden oder Anmeldeinformationen in Bereitstellungsskripten fest codieren.

Schließlich verfügt Kubernetes über Funktionen zur Automatisierung der Skalierung, des Lastausgleichs und des Neustarts von Anwendungen. Auch hier handelt es sich um Funktionen, die Entwickler selbst schreiben müssten, wenn sie IaaS oder Bare Metal verwenden. Skalierung und Integritätsprüfungen für Ihre Kubernetes-Anwendung werden in der Dienstdefinition deklariert und Kubernetes stellt sicher, dass die richtige Anzahl von Instanzen fehlerfrei ausgeführt wird.

Der Unterschied zwischen IaaS- und PaaS-Systemen ist enorm und die Einbeziehung von PaaS kann viel Entwicklungs- und Debugging-Zeit sparen. Als PaaS implementiert Kubernetes leistungsstarke und effektive Funktionen, die Sie bei der Entwicklung, Bereitstellung und dem Debuggen von Cloud-nativen Anwendungen unterstützen. Seine Architektur und sein Design spiegeln jahrzehntelange, seltene Erfahrung wider, und Ihr Team erhält diesen Vorteil kostenlos.

Über den Autor:

Tim Potter – Tim ist Senior Software Engineer bei Hewlett Packard Enterprise. Er arbeitet seit fast zwei Jahrzehnten an freier und Open-Source-Software, darunter Projekte wie Samba, Wireshark, OpenPegasus und Docker. Tim bloggt unter https://elegantinfrastructure.com/ über Docker, Kubernetes und andere infrastrukturbezogene Themen.

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