kubernetes что это простыми словами

Что такое Kubernetes?

Kubernetes — это платформа с открытым исходным кодом для управления кластером контейнерных приложений и сервисов, которую часто называют операционной системой для облака. Платформа Kubernetes была разработана инженерами Google Джо Беда (Joe Beda), Бренданом Бернсом (Brendan Burns) и Крейгом Маклакки (Craig McLuckie) в 2014 году, вскоре после этого ее исходный код стал открытым, а сама она превратилась в самостоятельную cloud native экосистему. Сегодня Kubernetes, что на древнегреческом означает «рулевой» или «пилот», управляется фондом Cloud Native Computing Foundation (CNCF), частью проекта Linux Foundation.

Kubernetes стал первым законченным проектом для CNCF и одним из самых быстрорастущих проектов с открытым исходным кодом в истории. К настоящему моменту Kubernetes насчитывает более 2300 участников и широко используется как крупными, так и мелкими компаниями, а также половиной списка Fortune 100.

Основы Kubernetes—Основные термины

Для начала познакомимся с несколькими основными терминами, связанными с Kubernetes. Более подробный список представлен на странице глоссария стандартных терминов по Kubernetes. Можно также воспользоваться Памяткой по Kubernetes, содержащей список популярных флагов и команд kubectl.

Кластер

Набор машин, по отдельности называемых узлами, которые используются для запуска контейнерных приложений, управляемых Kubernetes.

Виртуальная или физическая машина. Кластер состоит из главного узла и нескольких рабочих узлов.

Облачный контейнер

Образ, содержащий программное обеспечение и его зависимости.

Модуль

Один контейнер или набор контейнеров, работающих в кластере Kubernetes.

Развертывание

Объект, управляющий реплицированными приложениями, которые представлены модулями. Модули развертываются на узлах кластера.

Набор реплик

Обеспечивает одновременное выполнение определенного количества реплик модулей.

Сервисы

Описывает процесс получения доступа к приложениям, представленным набором модулей. Сервисы обычно описывают порты и балансировщики нагрузки и могут использоваться для управления внутренним и внешним доступом к кластеру.

Что такое KubeCon?

KubeCon — это ежегодная конференция разработчиков и пользователей Kubernetes. Со времени первой конференции KubeCon, прошедшей в 2015 году и собравшей 500 участников, KubeCon стала важным событием для сообщества разработчиков облачных технологий. В 2019 году команда KubeCon в Сан-Диего, штат Калифорния, собрала 12 000 разработчиков и инженеров по обеспечению надежности сайтов для проведения мероприятия, посвященного созданию экосистемы с открытым исходным кодом на базе платформы облачной оркестрации Kubernetes.

Что такое контейнеры Kubernetes?

Поскольку разработчики все чаще развертывают программное обеспечение самых разных вычислительных сред с разными облаками, тестовыми средами, ноутбуками, устройствами, операционными системами и платформами, проблема обеспечения надежной работы программного обеспечения приобретает первостепенное значение. Им на помощь приходят контейнеры. Они связывают приложение со всей его средой выполнения. В этом смысле контейнеры представляют собой форму виртуализации, поскольку они создают «пузырь», в котором приложение может работать, включая правильные библиотеки, зависимости и операционные системы. Но контейнеры меньше виртуальных машин, потому что они содержат только ресурсы, необходимые приложению, и не более того.

Сравнение Kubernetes и Docker

Из каких компонентов состоит Kubernetes?

Основными компонентами Kubernetes являются кластеры, узлы и плоскость управления. Кластеры содержат узлы. Каждый узел включает в себя как минимум одну рабочую машину. На узлах размещаются модули, содержащие элементы развернутого приложения. Плоскость управления управляет узлами и модулями в кластере, часто на большом количестве компьютеров, для обеспечения высокой доступности.

Плоскость управления включает следующие компоненты.

Компоненты узла включают следующее.

Какие преимущества дает Kubernetes?

С контейнерами Вы можете быть уверены, что Ваши приложения укомплектованы всем, что им нужно для работы. Но по мере добавления контейнеров, которые часто содержат микросервисы, Вы можете автоматически управлять ими и распространять их с помощью Kubernetes.

Возможности, которые Kubernetes дает компаниям:

Какие проблемы возникают при использовании Kubernetes?

Несмотря на то что платформа Kubernetes легко компонуется и может поддерживать приложения любого типа, в ней сложно разобраться и ее непросто использовать. По словам некоторых членов CNCF, Kubernetes не всегда является правильным решением для конкретной нагрузки. Вот почему экосистема Kubernetes содержит ряд связанных облачных инструментов, которые компании создали для решения конкретных проблем с нагрузками.

Kubernetes развертывает контейнеры, а не исходный код и не создает приложения. Для ведения журналов, промежуточного программного обеспечения, мониторинга, настройки, CI/CD и многих других производственных операций требуются дополнительные инструменты. Тем не менее платформа Kubernetes является расширяемой и доказала свою эффективность в самых разных сценариях использования — от реактивных самолетов до машинного обучения. Фактически поставщики облачных решений, включая Oracle, Google, Amazon Web Services и другие, используют собственную расширяемость Kubernetes для создания управляемых Kubernetes, которые представляют собой сервисы для снижения сложности и повышения продуктивности разработчиков.

Что такое управляемый Kubernetes?

Oracle Cloud Infrastructure Container Engine for Kubernetes — это удобный для разработчиков управляемый сервис, который можно использовать для развертывания контейнерных приложений в облаке. Используйте Container Engine for Kubernetes, если Ваша команда разработчиков хочет надежно создавать, развертывать cloud native приложения и управлять ими. Вы указываете вычислительные ресурсы, которые требуются Вашим приложениям, а Oracle Container Engine for Kubernetes предоставляет их в существующей арендованной облачной инфраструктуре Oracle.

Несмотря на то что Вам необязательно использовать управляемый сервис Kubernetes, решение Oracle Cloud Infrastructure Container Engine for Kubernetes — это простой способ запустить высокодоступные кластеры с контролем, безопасностью и предсказуемой производительностью Oracle Cloud Infrastructure. Container Engine for Kubernetes поддерживает как системы без виртуализации, так и виртуальные машины как узлы, и сертифицирован соответствующим образом организацией CNCF. Вы также получаете все обновления Kubernetes, и совместимость с экосистемой CNCF обеспечивается без каких-либо дополнительных действий с Вашей стороны.

Cloud Native и Kubernetes меняют подход AgroScout к поддержке разработчиков.

Источник

Kubernetes или с чего начать, чтобы понять что это и зачем он нужен

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.

Контейнерам надо подключаться к внешнему миру и быть управляемыми для балансировки нагрузки, распределения и планирования.

Вот для такого и нужен Kubernetes.

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).

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)

Источник

Kubernetes для чайников: установка, настройка и основы

Содержание:

Контейнеризация приложений — один из главных трендов современных IT-разработок. Однако, у контейнеров есть один существенный недостаток для массового потребителя — сложная настройка масштабирования.

Решением стали автоматические системы управления контейнеризацией, наиболее популярной из которых является Kubernetes. Это программное обеспечение с открытым исходным кодом от компании Google завоевало признание благодаря сочетанию гибкости, безопасности и мощности.

Cтатья «Kubernetes для чайников» поможет разобраться как устроена платформа управления контейнеризацией, как установить ПО и для чего его можно использовать в дальнейшем. Она будет полезна как для начинающих пользователей Kubernetes, так и для профильных IT-специалистов.

История создания

Проект Kubernetes (сокращенно K8s) вырос из системы управления кластерами Borg. Внутренний продукт поискового гиганта Google получил название в честь кибер-рассы боргов из легендарного сериала «Звездный путь».

Команде разработчиков Google Borg была поставлена масштабная задача — создать открытое программное обеспечение для оркестрирования* контейнеров, которое станет вкладом Google в развитие мировых IT-технологий. Приложение было написано на основе языка Go.

* Под «оркестрированием» подразумевается автоматизированное управление связанными сущностями — контейнерами или виртуальными машинами.

На этапе разработки K8s назвался Project Seven («Проект «Седьмая»). Это было прямой отсылкой к персонажу «Звездного пути» Seven of Nine («Седьмая-из-девяти») — андроиду-боргу, сумевшему вернуть себе человечность. Позже проект получил имя «Кубернетес», от греческого слова κυβερνήτης, которое означает «управляющий», «рулевой» или «кормчий».

В 2014 году общественности представили исходные коды, а годом позже появилась первая версия программы Kubernetes 1.0. В дальнейшем все права на продукт были переданы некоммерческому фонду Cloud Native Computing Foundation (CNCF), куда входят Google, The Linux Foundation и ряд крупнейших технологических корпораций.

Как работает технология

Принципы устройства

Основы работы K8s – применение декларативного подхода. От разработчика требуется указать, чего необходимо достичь, а не способы достижения.

Помимо этого, в Kubernetes могут быть задействованы императивные команды (create, edit, delete), которые позволяют непосредственно создавать, модифицировать и удалять ресурсы. Однако, их не рекомендуется использовать для критически важных задач.

Для развертывания программного обеспечения в Kubernetes применяется база Linux-контейнеров (например, Containerd или CRI-O) и описание — сколько потребуется контейнеров и в каком количестве им потребуются ресурсы. Само развертывание контейнеров происходит на основе рабочих нод — виртуальных или физических машин.

Основные задачи Kubernetes

Преимущества K8s

Kubernetes – удобный инструмент оркестрации контейнеров. Однако, это решение, не работает само по себе, без подготовки и дополнительных настроек. Например, пользователям придется решать вопросы по миграции схем баз данных или разбираться с обратной совместимостью API.

Основные компоненты

Схема взаимодействия основных компонентов K8s

Node (Нода)

Ноды или узлы — виртуальные или физические машины, на которых разворачивают и запускают контейнеры. Совокупность нод образует кластер Kubernetes.

Первая запущенная нода или мастер-нода непосредственно управляет кластером, используя для этого менеджер контроллеров (controller manager) и планировщик (scheduler). Она ответственна за интерфейс взаимодействия с пользователями через сервер API и содержит в себе хранилище «etcd» с конфигурацией кластера, метаданными и статусами объектов.

Namespace (Пространство имен)

Объект, предназначенный для разграничения ресурсов кластера между командами и проектами. Пространства имен — несколько виртуальных кластеров, запущенные на одном физическом.

Pod (Под)

Первичный объект развертывания и основной логический юнит в K8s. Поды — набор из одного и более контейнеров для совместного развертывания на ноде.

Группировка контейнеров разных типов требуется в том случае, когда они взаимозависимы и должны запускаться в одной ноде. Это позволяет увеличить скорость отклика во время взаимодействия. Например, это могут быть контейнеры, хранящие веб-приложение и сервис для его кэширования.

ReplicaSet (Набор реплик)

Объект, отвечающий за описание и контроль за несколькими экземплярами (репликами) подов, созданных на кластере. Наличие более одной реплики позволяет повысить устойчивость от отказов и масштабирование приложение. На практике ReplicaSet создается с использованием Deployment.

ReplicaSet является более продвинутой версией предыдущего способа организации создания реплик (репликации) в K8s – Replication Controller.

Deployment (Развертывание)

Объект, в котором хранится описание подов, количество реплик и алгоритм их замены в случае изменения параметров. Контроллер развертывания позволяет выполнять декларативные обновления (с помощью описания нужного состояния) на таких объектах, как ноды и наборы реплик.

StatefulSet (Набор состояния)

Как и другие объекты, например — ReplicaSet или Deployment, Statefulset позволяет развертывать и управлять одним или несколькими подами. Но в отличие от них, идентификаторы подов имеют предсказуемые и сохраняемые при перезапуске значения.

DaemonSet (Набор даемона)

Объект, который отвечает за то, чтобы на каждой отдельной ноде (или ряде выбранных) запускался один экземпляр выбранного пода.

Job/CronJob (Задания/Задания по расписанию)

Объекты для регулировки однократного или регулярного запуска выбранных подов и контроля завершения их работы. Контроллер Job отвечает за однократный запуск, CronJob — за запуск нескольких заданий по расписанию.

Label/Selector (Метки/Селекторы)

Метки предназначены для маркировки ресурсов. Позволяют упростить групповые манипуляции с ними. Селекторы позволяют выбирать/фильтровать объекты на основе значения меток.

По факту, метки и селекторы не являются самостоятельными объектами Kubernetes, но без них система не сможет полноценно функционировать.

Service (Сервис)

Средство для публикации приложения как сетевого сервиса. Используется, в том числе, для балансировки трафика/нагрузки между подами.

Процесс установки

Установка Kubernetes, рассмотренная ниже, предполагает наличие одного (или более) серверов с операционной системой Centos 7 или Ubuntu 16.04.

Затем открыть «/etc/fstab» с правами root и удалить соответствующую команде строчку «#/swapfile».

Проект Kubernetes действует на основе контейнеров Docker, существенно расширяя их функциональность. Логично, что начинать работу Kubernetes следует именно с установки Docker.

Проще всего остановить выбор на версии, добавленной на текущий момент в репозитории. Ее протестировали разработчики Kubernetes и она работает наиболее стабильно.

Установка контейнеров на Ubuntu 16.04

Чтобы установить Docker на Ubuntu 16.04, необходимо выполнить следующие команды с правами суперпользователя:

Если требуется работать с более новыми версиями контейнеров, запустите команды:

Установка контейнеров в CentOS 7

Для установки Docker на Centos, в консоли нужно выполнить команды:

Установка kubeadm, kubelet и kubectl в Ubuntu

Для работы с Kubernetes понадобится установить компоненты kubeadm, kubelet и kubectl. Эти утилиты понадобятся для создания управления кластером Kubernetes.

В Ubuntu эти компоненты можно установить следующим способом:

Установка kubeadm, kubelet и kubectl в CentOS

В CentOS 7 компоненты устанавливаются следующим образом:

Обращаем внимание! Команда setenforce 0 позволит получить корректный доступ контейнеров к файловой системе хоста. Последняя необходима для функционирования сети у подов.

Нужно убедиться, что «kubelet» и «docker» пользуются одним и тем же драйвером «cgroup». В этом может помочь команда:

Настройка Kubernetes

Инициализация кластера

Нужно указать сервер, на котором установлен K8s (он будет первичным — там будут запускаться остальные операции) и выполнить инициализацию кластера:

Обращаем внимание! Опция «—pod-network-cidr» задает адрес виртуальной сети подов и может отличаться, в зависимости от используемого сетевого плагина.

В данном примере будем использован наиболее распространенный сетевой плагин — Flannel. По умолчанию он использует сеть «10.244.0.0/16», которая была указана в параметре, приведенном выше.

При выполнении команды в консоли, есть вероятность появления ошибок или предупреждений. Ошибки нужно исправлять в обязательном порядке, а на предупреждения можно не обращать внимание, если это не окружение «production».

Если все сделано правильно, на экране отобразится команда, позволяющая присоединить остальные ноды кластера к первичному хосту. Команда может отличаться, в зависимости от структуры кластера. Ее нужно сохранить на будущее.

После выполнения этой команды система выведет примерный результат:

Остается выполнить следующие команды от имени пользователя, который будет управлять кластером:

Настройка CNI

Перед тем, как начать запускать в кластере приложения, нужно выполнить настройку Container Network Interface («сетевой интерфейс контейнера» или CNI). CNI нужен для настройки взаимодействия и управления контейнерами внутри кластера.

Существует много плагинов для создания CNI. В данном примере применяется Flannel, так как это наиболее простое и проверенное решение. Однако, не меньшей популярностью пользуются плагины Weave Net от компании Weaveworks и Calico (Project Calico), обладающие более широким функционалом и возможностями сетевых настроек.

Чтобы установить Flannel, выполните в терминале команду:

В выводе будут отображены имена всех созданных ресурсов.

Добавление узлов (нод) в кластер

Чтобы добавить новые ноды в существующий кластер, требуется выполнить следующий алгоритм:

Данная команда была выведена при выполнении команды «kubeadm init» на мастер-ноде.

Если команда не была сохранена, то можно ее составить повторно.

Получение токена авторизации кластера ( )

Если токена нет, его можно получить, выполнив следующую команду на мастер-ноде:

Вывод должен быть примерно таков:

По умолчанию, срок действия токена — 24 часа. Если требуется добавить новый узел в кластер по окончанию этого периода, можно создать новый токен следующей командой:

Вывод будет примерно таков:

Если значение параметра «—discovery-token-ca-cert-hash» неизвестно, его можно получить следующей командой:

Будет получен примерно такой вывод:

Для ввода IPv6-адреса в параметр « : », адрес должен быть заключен в квадратные скобки. Например:

Дополнительные настройки

В дефолтной конфигурации мастер-нода не запускает контейнеры, так как занимается отслеживанием состояния кластера и перераспределением ресурсов. Ввод данной команды даст возможность запускать контейнеры на мастере, собенно, если кластер содержит лишь одну ноду:

Проверка работоспособности кластера

Проверить, что кластер запустился и правильно работает, можно так:

Вывод будет аналогичен. В нем будут отображены системные POD’ы k8s.

Теперь установку можно считать завершенной. Далее можно продолжить настройку K8s для работы с веб-приложениями. Например, подключить диспетчер пакетов «helm» для автоматического развертывания приложений или контроллер «nginx ingress», отвечающий за маршрутизацию внешнего трафика.

Заключение

Несмотря на кажущуюся сложность настройки, K8s стоит времени, потраченного на его изучение. Kubernetes — наиболее совершенный на сегодня инструмент оркестрирования контейнеров. Он позволяет не только автоматизировать процесс развертывания, но и максимально упрощает дальнейший процесс работы с массивами контейнеров.

С помощью этого краткого руководства начать работу с K8s сможет даже начинающий пользователь. В дальнейшей работе с платформой поможет подробная официальная документация, доступная, в том числе, на русском языке.

Источник