Kubernetes – это открытая система управления контейнерами, разработанная Google и переданная сообществу на этапе зрелости. С помощью Kubernetes можно эффективно автоматизировать развертывание, масштабирование и управление контейнеризированными приложениями.
Под – базовая часть Kubernetes, объединяющая один или несколько контейнеров, хранилище и сеть. Каждый под имеет уникальное имя, IP-адрес и порт, а также набор ресурсов, включающих CPU, память и дисковое пространство.
Реплика – описание желаемого количества экземпляров пода, которые Kubernetes должен поддерживать в кластере. Реплики позволяют создавать отказоустойчивые приложения и обеспечивают масштабируемость, позволяя управлять количеством запущенных экземпляров.
Служба – абстракция, которая определяет доступ к группе подов, предоставляющих одну и ту же функциональность. Служба создает стабильный IP-адрес и DNS-имя, которые могут использоваться для связи с подами. Службы могут быть включены внутрь кластера или быть доступными извне.
Манифест – файл, который содержит описание желаемого состояния ресурса Kubernetes. Манифесты могут быть написаны на языке YAML или JSON. Они определяют конфигурацию контейнеров, служб, реплик и других объектов Kubernetes.
Концепции Kubernetes:
Кubernetes представляет собой мощную платформу управления контейнерами, которая базируется на ряде основных концепций.
- Под: минимальная единица развертывания и управления в Kubernetes. Под представляет собой один или несколько контейнеров, которые работают вместе на одной ноде.
- Репликационный контроллер: отвечает за поддержание определенного количества реплик подов. Если какие-либо поды выходят из строя, репликационный контроллер создает новые поды, чтобы заменить их.
- Сервис: абстракция, которая определяет набор подов и политики доступности для этих подов. Сервисы позволяют приложениям взаимодействовать между собой, используя их сетевые адреса.
- Цель развертывания: стратегия для управления обновлениями и распределениям в Kubernetes. Цель развертывания определяет, когда и каким образом должны быть развернуты новые версии подов.
- Персистентное хранилище: слой абстракции, который предоставляет постоянное хранилище для данные в Kubernetes. Это может быть блочное, файловое или объектное хранилище.
- Пространство имен: механизм для логической изоляции и организации подов в Kubernetes. Пространства имен позволяют создавать разные группы подов с разными правами доступа и безопасностью.
- Конфигурационные карты: ресурс, который позволяет хранить неизменяемые значения для использования в подах. Конфигурационные карты управляются под контролем Kubernetes, и они могут использоваться для конфигурирования приложений.
Это лишь некоторые из основных концепций Kubernetes. Платформа предлагает широкий спектр возможностей для развертывания и управления контейнерами, позволяя разработчикам создавать отказоустойчивые и масштабируемые приложения.
Под:
Podы имеют следующие характеристики:
- Уникальная IP-адресация: Каждый под получает уникальный IP-адрес, который можно использовать для связи с другими подами и службами внутри кластера.
- Общие ресурсы: Контейнеры, запущенные внутри пода, могут использовать и обмениваться общими ресурсами, такими как дисковое пространство, память и сетевые порты.
- Изоляция: Каждый под изолирован от других подов и имеет свое собственное пространство имен и файловую систему.
- Жизненный цикл: Поды могут быть созданы, запущены, остановлены и удалены по требованию или автоматически Kubernetes в зависимости от конфигурации и текущего состояния кластера.
Поды являются фундаментальными строительными блоками Kubernetes и предоставляют среду для запуска и управления контейнерами в кластере.
Управляющий контейнер:
Управляющий контейнер обеспечивает автоматизированное развертывание, масштабирование, мониторинг и управление обновлениями контейнеров. Он также обеспечивает отказоустойчивость и высокую доступность приложения.
Управляющий контейнер использует API сервер Kubernetes для взаимодействия с другими компонентами системы, такими как узлы кластера, хранилище данных и службы сети. Он также управляет распределением ресурсов и планированием работы контейнеров на узлах.
Он также предоставляет механизмы для организации и управления контейнерами, такие как создание и удаление контейнеров, уведомления о состоянии контейнеров и управление конфигурацией приложений.
Управляющий контейнер включает в себя компоненты, такие как kube-apiserver, kube-controller-manager, kube-scheduler и etcd. Он также может интегрироваться с другими системами и инструментами для автоматизации и ускорения разработки и развертывания приложений.
В целом, управляющий контейнер является ключевым элементом инфраструктуры Kubernetes и обеспечивает удобство использования и эффективность работы с контейнерами.
Репликасет:
Репликасет обеспечивает надежность и отказоустойчивость приложения, запуская несколько экземпляров подов и следя за их доступностью. Если один или несколько подов отказывают, репликасет автоматически создает новые поды, чтобы заменить отказавшие. Репликасет также позволяет масштабировать приложение путем увеличения или уменьшения количества подов в соответствии с текущей нагрузкой.
Для создания репликасета необходимо определить его шаблон пода, желаемое количество реплик и другие параметры. Kubernetes затем обеспечивает необходимое количество работающих подов, следуя указанным параметрам. Репликасет также обновляет поды при необходимости, используя стратегии развертывания и обновления, задаваемые пользователем.
Важно отметить, что в Kubernetes недавно репликасет был заменен ресурсом РепликаКонтроллер (ReplicaController), который обладает аналогичными возможностями. Однако репликасет является более современной и рекомендуемой для использования версией ресурса для управления репликами подов.
Объекты Kubernetes:
В Kubernetes, все выполняемые задачи представлены в виде объектов. Вот некоторые из основных объектов Kubernetes:
| Тип объекта | Описание |
|---|---|
| Pod | Самый маленький и базовый строительный блок в Kubernetes. Представляет собой один экземпляр контейнера или группу контейнеров, разделенных одним пространством имен независимого сетевого стека. |
| Deployment | Контроллер, который обеспечивает декларативное обновление подов и масштабирование реплик. Позволяет управлять жизненным циклом приложения, обеспечивая отказоустойчивость и автоматическую восстановленность. |
| Service | Абстракция, которая представляет собой статический адрес или DNS-имя, назначенное набору подов. Обеспечивает доступность приложения внутри кластера Kubernetes. |
| ConfigMap | Конфигурация, предназначенная для отделения конфигурационных данных от кода приложения. ConfigMap позволяет настраивать поведение приложения без необходимости пересоздания контейнера. |
| Secret | Объект, используемый для хранения конфиденциальной информации, такой как пароли, ключи или сертификаты. Зашифрованные секреты могут быть использованы контейнерами без необходимости раскрытия содержимого. |
| Namespace | Виртуальный кластер внутри физического кластера Kubernetes, который помогает организовать и разграничить приложения, службы и ресурсы. |
| Volume | Директория или файл, доступные для контейнеров внутри пода. Позволяет хранить данные, которые могут быть сохранены после остановки контейнера, и передавать данные между контейнерами. |
Это только небольшой список основных объектов Kubernetes. На самом деле, Kubernetes предлагает множество других объектов, которые позволяют оптимизировать и управлять вашими приложениями и услугами в кластере.
Подсеть:
Каждый узел в кластере имеет свой собственный IP-адрес, который принадлежит определенной подсети. Подсети также могут быть разделены на подсети более низкого уровня, которые содержат в себе отдельные подклассы IP-адресов.
Пример:
В кластере Kubernetes может быть создана подсеть с диапазоном IP-адресов от 10.0.0.0 до 10.0.0.255. Каждому узлу в кластере будет назначен свой уникальный IP-адрес, например, 10.0.0.1, 10.0.0.2 и так далее. Этот диапазон IP-адресов, определенный в подсети, позволяет узлам взаимодействовать друг с другом в рамках кластера Kubernetes.
Сервис:
В контексте Kubernetes, сервис представляет собой абстракцию, которая определяет набор подов (объединенных в одну или несколько реплик), которые предоставляют одинаковые функции. Сервис обычно используется для экспозиции приложений внутри кластера Kubernetes.
Сервис является стабильным точком доступа к приложению, который можно использовать для коммуникации с подами, игнорируя их физические IP-адреса. Вместо этого сервис предоставляет консистентное DNS-имя, которое всегда ссылается на актуальный список подов, соответствующих сервису.
Сервисы также могут использоваться для балансировки нагрузки между подами и обеспечения отказоустойчивости. Kubernetes поддерживает несколько типов сервисов, включая ClusterIP, NodePort и LoadBalancer, каждый со своими особенностями и способами использования.
| Тип сервиса | Описание |
|---|---|
| ClusterIP | Сервис с типом ClusterIP создает внутренний IP-адрес, который доступен только внутри кластера Kubernetes. Сервис можно использовать для взаимодействия между подами или для доступа к сервисам из других приложений внутри кластера. |
| NodePort | Сервис с типом NodePort открывает выбранный порт на каждом узле кластера и направляет трафик на сервис. Это позволяет внешним клиентам обращаться к сервису через IP-адресы узлов и порты. |
| LoadBalancer | Сервис с типом LoadBalancer позволяет использовать внешний балансировщик нагрузки для распределения трафика между подами. Типичный пример использования – подключение кластера Kubernetes к облачному провайдеру, где может быть внешний балансировщик нагрузки. |
Сервисы в Kubernetes являются важным инструментом для управления сетевым взаимодействием приложений в кластере. Они обеспечивают абстрагирование от физической инфраструктуры и позволяют легко и надежно обмениваться данными между подами.
КонфигМап:
Когда контейнер запускается, он может получить доступ к данным КонфигМапа через файлы в специальной директории или переменные окружения. Это позволяет упростить управление конфигурацией приложения и легко изменять параметры без пересборки контейнера.
Использование КонфигМапов позволяет сделать приложение более гибким и переносимым, так как конфигурация может быть настроена независимо от самого приложения и может быть использована в разных окружениях.
Для создания КонфигМапа в Kubernetes необходимо определить его в YAML-файле, указав нужные пары “ключ-значение”. Затем этот файл может быть применен к кластеру с помощью команды kubectl apply -f. После этого КонфигМап будет доступен внутри контейнеров для получения нужных конфигурационных данных.
Вопрос-ответ:
Что такое Kubernetes?
Kubernetes (или K8s) – это платформа управления контейнерами, разработанная Google, которая позволяет автоматизировать развертывание, масштабирование и управление контейнеризированными приложениями.
Что такое контейнер?
Контейнер – это легковесное исполняемое окружение, которое включает в себя все необходимое для запуска приложения, включая код, среду выполнения, библиотеки и настройки. Контейнеры обеспечивают изоляцию приложений и позволяют запускать их на различных платформах без изменения кода.
Какие основные компоненты входят в Kubernetes?
Основные компоненты Kubernetes включают в себя мастер-узел (master node), рабочие узлы (worker nodes), API сервер (API server), контроллеры (controllers), планировщик (scheduler) и сетевой плагин (network plugin). Каждый из этих компонентов выполняет определенные функции для управления контейнеризированными приложениями.
Как работает планировщик в Kubernetes?
Планировщик в Kubernetes отвечает за распределение контейнеров на рабочие узлы. Он использует набор правил и политик для принятия решений о том, на каком узле должен быть запущен каждый контейнер. Планировщик учитывает доступные ресурсы на узлах, требования приложений и другие факторы, чтобы обеспечить эффективное использование ресурсов и оптимальную производительность системы.
