Глоссарий Kubernetes - основные понятия и определения

Kubernetes - это решение для автоматизации развертывания, масштабирования и управления контейнеризированными приложениями. Оно предоставляет набор инструментов и API, которые позволяют эффективно управлять кластером серверов и запускать приложения в контейнерах.

Контейнер - формат для упаковки и доставки приложений и их зависимостей. Контейнеры полностью изолированы друг от друга, что позволяет обеспечить их независимую работу на одном сервере.

Pod - самая маленькая и базовая единица развертывания в Kubernetes. Он представляет собой группу контейнеров, которые работают вместе на одном хосте, имеют общий IP-адрес и обмениваются с ними ресурсами и сетевым пространством.

ReplicaSet - объект Kubernetes, который определяет желаемое количество экземпляров Pod'ов и обеспечивает их постоянную работу. ReplicaSet может масштабироваться вверх или вниз в зависимости от заданных параметров.

Deployment - контейнер для создания и обновления ReplicaSet'ов и Pod'ов. Deployment автоматически управляет жизненным циклом приложения, осуществляя деплоймент новых версий и обновление текущих экземпляров.

Service - объект Kubernetes, который предоставляет стабильный IP-адрес и DNS-имя для доступа к приложению. Сервисы позволяют другим компонентам кластера надежно общаться с подкомпонентами приложения независимо от их расположения и масштабирования.

Ingress - объект Kubernetes, который управляет доступом к приложению извне кластера. Он позволяет настроить маршрутизацию для входящих запросов на различные сервисы внутри кластера.

Namespace - механизм разделения кластера на логические разделы. Namespace'ы позволяют различным командам или проектам работать независимо друг от друга, создавая изоляцию и контроль доступа к ресурсам.

Node - физический или виртуальный сервер, на котором запускаются контейнеры. Kubernetes управляет нодами и распределяет контейнеры между ними для обеспечения оптимального использования ресурсов.

Эти термины и определения помогут вам понять основные концепции и компоненты Kubernetes и использовать его эффективно для развертывания и управления контейнеризированными приложениями.

Что такое Kubernetes?

Основными компонентами Kubernetes являются:

Kubernetes предоставляет широкие возможности для автоматизации и оркестрации контейнеров, облегчая разработку, развертывание и масштабирование приложений в контейнерных средах.

Определение Kubernetes

Основными принципами Kubernetes являются:

• Контейнеризация: Kubernetes позволяет упаковывать приложения и их зависимости в контейнеры, которые могут быть развернуты и запущены на любой совместимой платформе.
• Оркестрация: Kubernetes автоматически распределяет приложения по доступным ресурсам, управляет масштабированием и балансировкой нагрузки, обеспечивая высокую доступность и отказоустойчивость.
• Декларативное управление: Kubernetes позволяет описывать требуемое состояние системы и поддерживать это состояние путем автоматического принятия необходимых действий.

С помощью Kubernetes можно создавать гибкие, масштабируемые и устойчивые к отказам приложения в условиях различных типов инфраструктуры – от локального оборудования до облачных сервисов.

Примечание: В дальнейшем в данной статье термин Kubernetes будет сокращаться до K8s, что является соглашением сообщества разработчиков.

Цель использования Kubernetes

Kubernetes предлагает единый, стандартизированный подход к управлению контейнерами, позволяя разработчикам и операторам сфокусироваться на самом приложении, а не на инфраструктуре. С помощью Kubernetes можно упаковывать приложения и их зависимости в контейнеры, которые могут быть развернуты на разных средах, включая облачные платформы, виртуальные машины и физические серверы.

Используя Kubernetes, разработчики и операторы получают возможность не только легко развертывать и управлять контейнеризированными приложениями, но и автоматизировать процессы масштабирования, запуска и рестарта приложений, обеспечивая высокую доступность и надежность системы.

Главная цель Kubernetes - облегчить жизнь разработчиков и операторов, улучшить развертывание и управление приложениями, достичь высокой производительности и устойчивости системы, а также сделать работу с контейнерами и облачной инфраструктурой более простой и эффективной.

Основные термины и определения

В кластере Kubernetes часто используются следующие термины и определения:

• Кластер (Cluster): Набор вычислительных ресурсов, таких как компьютеры и сетевые ресурсы, объединенных вместе для выполнения приложений и управления ими.
• Мастер (Master): Компонент кластера, который управляет и контролирует другие компоненты. Включает в себя API-сервер, контроллеры и планировщик.
• Узел (Node): Физическая или виртуальная машина, на которой запускаются контейнеры. Узлы управляются мастером и предоставляют вычислительные ресурсы.
• Под (Pod): Наименьшая единица развертывания в Kubernetes, содержащая один или несколько контейнеров, которые разделяют ресурсы и сетевое пространство.
• Сервис (Service): Абстракция, которая определяет логический набор подов и политику доступа к ним. Позволяет управлять сетевым взаимодействием с подами внутри кластера.
• Реплика (Replica): Копия пода, запущенного на нескольких узлах в кластере. Репликация обеспечивает высокую доступность и отказоустойчивость.
• Деплоймент (Deployment): Объект Kubernetes, который определяет требуемое состояние подов и автоматически управляет их развертыванием и масштабированием.
• Волюм (Volume): Абстракция, которая представляет собой директорию или место хранения данных, доступное внутри контейнера. Позволяет сохранять данные в пределах жизненного цикла пода.
• Подсеть (Pod Network): Сеть, которая обеспечивает связность и коммуникацию между подами внутри кластера. Различные реализации подсетей могут быть использованы в Kubernetes.

Знание и понимание этих терминов является важным для работы с Kubernetes и помогает в освоении платформы и ее возможностей.

Репликация

Реплики в Kubernetes работают вместе внутри группы, называемой replication controller (контроллер репликации). Replication controller следит за состоянием реплик и автоматически восстанавливает или масштабирует их при необходимости.

ReplicaSet - это другой способ выполнения репликации в Kubernetes. ReplicaSet является более продвинутым и более гибким вариантом контроллера репликации, который предоставляет дополнительные возможности для выбора подмножества реплик на основе цифровых меток (label) и селекторов.

Для установки количества реплик можно использовать пара

Под

Под обеспечивает изоляцию и абстракцию между контейнерами и физическими ресурсами, что позволяет упростить развертывание, управление и масштабирование приложений в Kubernetes. Каждый под имеет свой уникальный IP-адрес и порт на внутренней сети кластера, что обеспечивает возможность связи и обмена данными между контейнерами внутри пода.

Поды также обеспечивают надежность и отказоустойчивость, так как Kubernetes автоматически контролирует и управляет их состоянием. Если один из контейнеров в поде завершается или не отвечает, Kubernetes перезапускает его или переносит на другую ноду, чтобы обеспечить непрерывное функционирование приложения.

Создание подов осуществляется с использованием YAML-файлов, в которых определяются необходимые контейнеры, их конфигурация и настройки, а также ресурсы, необходимые для выполнения контейнеров.

Служба

В Kubernetes служба (Service) это абстракция, которая определяет набор подов, которые выполняют одну и ту же функциональность, и предоставляет стабильный конечный точку для доступа к ним.

Как правило, служба связана с определенным приложением и обеспечивает маршрутизацию сетевых запросов к подам этого приложения. Службы позволяют различным частям приложения взаимодействовать друг с другом, независимо от того, где они развернуты в кластере.

В Kubernetes службы предоставляют несколько важных возможностей:

1. Стабильный DNS-имя: каждой службе назначается уникальное DNS-имя, которое может использоваться для обращения к службе без необходимости знать IP-адреса или порт, на котором она работает.
2. Балансировка нагрузки: служба может распределять нагрузку между несколькими подами, чтобы обеспечить равномерное распределение запросов и повысить надежность приложения.
3. Обнаружение службы: Kubernetes предоставляет функциональность для автоматического обнаружения служб внутри кластера, что облегчает взаимодействие разных компонентов приложения.

Службы в Kubernetes могут быть созданы и настроены с помощью YAML-файлов, в которых определяются необходимые параметры, такие как тип службы, порты, протоколы и селекторы для отбора подов.

Работа со службами в Kubernetes позволяет создать унифицированный способ взаимодействия с различными компонентами приложения и облегчить управление сетевыми ресурсами внутри кластера.

Дополнительные термины и определения

• PodPresets - ресурс, который позволяет автоматически вставлять настройки и параметры в поды, при создании их с использованием Preset.
• Resource Quota - механизм ограничения конфигурируемых ресурсов (CPU, память и других) ресурсы для подов, неймспейсов или хранилищ.
• DaemonSet - контроллер, который позволяет создавать и обслуживать копию пода на каждой ноде кластера.
• Job - ресурс, предназначенный для запуска цельной задачи или длительных высокоприоритетных процессов.
• CronJob - специальный ресурс, который позволяет запускать задачи на основе расписания Cron.
• NodeSelector - механизм, позволяющий выбирать узлы, на которых должны быть развернуты поды, на основе их меток и значений.
• Taints and Tolerations - механизм, позволяющий ограничивать размещение подов на узлах (Taints) и указывать, какие поды могут быть запущены на узлах, имеющих подобные ограничения (Tolerations).
• Persistent Volume - независимый от узла ресурс, представляющий собой хранилище данных, доступное для использования в кластере.
• Persistent Volume Claim - запрос на предоставление доступа к Persistent Volume для использования в поде.
• ServiceAccount - ресурс, позволяющий предоставлять приложениям и сервисам возможность взаимодействовать с Kubernetes API.

Мастер-узлы

Мастер-узлы состоят из нескольких компонентов:

• API сервер (API Server) – это центральный узел управления, к которому обращаются все клиенты Kubernetes API. Он принимает запросы API, обрабатывает их и взаимодействует с остальными компонентами кластера для выполнения команд.
• СУБД (etcd) – это хранилище ключ-значение, которое используется для хранения и распространения состояния кластера. Все компоненты кластера читают и записывают данные в etcd, чтобы синхронизировать свое состояние и выполнить необходимые действия.
• Контроллер-менеджер (Controller Manager) – это компонент, отвечающий за контрольные процессы в кластере. Он следит за желаемым состоянием кластера, обнаруживает изменения и принимает меры для достижения нужного состояния, такие как создание или удаление ресурсов.
• Планировщик (Scheduler) – это компонент, отвечающий за размещение подов на рабочих узлах. Он анализирует ресурсы и требования пода, чтобы определить, на каком узле его можно запустить, и принимает решение о его размещении.

Мастер-узлы являются ключевым элементом Kubernetes кластера. Они отвечают за управление и контроль кластером, обеспечивая его надежность, безопасность и гарантированную работоспособность.

Вопрос-ответ:

Что такое Kubernetes?

Kubernetes - это платформа управления контейнерами, которая автоматизирует развертывание, масштабирование и управление приложениями в контейнерах.

Какие основные преимущества использования Kubernetes?

Основные преимущества использования Kubernetes включают автоматизацию процессов развертывания и масштабирования приложений, упрощение управления контейнерами, обеспечение отказоустойчивости и широкие возможности для мониторинга и отладки приложений.

Какие основные компоненты входят в архитектуру Kubernetes?

Архитектура Kubernetes состоит из мастер-ноды, рабочих нод, контроллеров, API сервера и хранилища данных. Мастер-нода управляет рабочими нодами и контроллерами, которые управляют процессами развертывания и масштабирования приложений.

Что такое контейнер в контексте Kubernetes?

Контейнер в контексте Kubernetes - это логическая упаковка программного обеспечения, которая включает в себя все необходимые зависимости и настройки для запуска приложения. Контейнеры позволяют упростить процесс развертывания и обеспечивают изоляцию приложений друг от друга.

Какие способы масштабирования предлагает Kubernetes?

Kubernetes предлагает горизонтальное масштабирование, которое позволяет увеличивать или уменьшать количество экземпляров приложения в зависимости от потребностей. Также поддерживается вертикальное масштабирование, позволяющее изменять ресурсы, выделенные для отдельных экземпляров приложений.

Что такое Kubernetes?

Kubernetes - это система управления контейнерами, которая автоматизирует развертывание, масштабирование и управление контейнеризированными приложениями.

Какие основные понятия относятся к Kubernetes?

В Kubernetes существует ряд основных понятий, таких как под (Pod), реплика (ReplicaSet), служба (Service) и т. д. Каждое из этих понятий играет важную роль в оркестрации контейнеров.

Видео:

Урок 6: Сетевые абстракции. Вечерняя школа Kubernetes