Was ist Kubernetes?

Kubernetes, oft als K8s abgekürzt, ist eine Open-Source-Plattform zur Orchestrierung von Containern, die von Google entwickelt wurde. Der Name Kubernetes stammt aus dem Griechischen und bedeutet Steuermann oder Pilot. Kubernetes automatisiert die Bereitstellung, Skalierung und Verwaltung von containerisierten Anwendungen und bietet eine robuste Infrastruktur für die Verwaltung von Containern in Produktionsumgebungen.

Ursprung und Entwicklung

Kubernetes wurde ursprünglich von Google-Ingenieuren als internes Projekt namens Borg entwickelt. 2014 wurde es als Open-Source-Projekt veröffentlicht und der Cloud Native Computing Foundation (CNCF) zur Verfügung gestellt. Kubernetes kombiniert über 15 Jahre Erfahrung von Google im Betrieb von Produktions-Workloads mit den besten Ideen und Praktiken aus der Community.

Kubernetes Architektur

Ein Kubernetes-Cluster besteht aus mehreren Komponenten, die in zwei Hauptkategorien unterteilt sind: die Control Plane und die Compute Nodes.

Control Plane

Die Control Plane ist das Gehirn des Kubernetes-Clusters und besteht aus mehreren Komponenten:

• Kubernetes API Server: Bietet die API, über die alle anderen Komponenten und Benutzer mit dem Cluster interagieren.

• Kubernetes Scheduler: Plant die Verteilung der Container auf die Nodes basierend auf den verfügbaren Ressourcen.

• Kubernetes Controller Manager: Verwalten die verschiedenen Controller, die den Zustand des Clusters überwachen und aufrechterhalten.

• ETCD: Ein verteilter Key-Value-Store, der als Single Source of Truth für den Clusterzustand dient.

Compute Nodes

Compute Nodes sind die Maschinen, auf denen die containerisierten Anwendungen ausgeführt werden. Jeder Node enthält:

• Container Runtime Engine: Software, die für das Ausführen der Container verantwortlich ist (z.B. Docker, containerd).

• Kubelet: Ein Agent, der sicherstellt, dass die Container auf dem Node wie spezifiziert laufen.

• Kube Proxy: Ein Netzwerk-Proxy, der die Netzwerkregeln auf den Nodes verwaltet und die Kommunikation zwischen den Containern ermöglicht.

Was ist ein Kubernetes Pod?

Ein Kubernetes Pod ist die kleinste bereitstellbare Einheit in Kubernetes und besteht aus einer Gruppe von einem oder mehreren Containern, die sich Netzwerk- und Speicherressourcen teilen. Pods sind so konzipiert, dass sie eng gekoppelte Container beherbergen, die zusammenarbeiten müssen. Ein Pod kann als ein logischer Host betrachtet werden, der eine oder mehrere containerisierte Anwendungen enthält.

Pod-Typen

• Ein-Container-Pod: Enthält nur einen einzelnen Container und wird häufig für isolierte Anwendungen oder Microservices verwendet.

• Mehr-Container-Pod: Enthält mehrere Container, die eng zusammenarbeiten und Ressourcen teilen. Diese Struktur wird oft für komplexere Anwendungen verwendet, die mehrere zusammenhängende Dienste benötigen.

Docker vs Kubernetes

Docker und Kubernetes sind zwei Schlüsseltechnologien im Bereich der Containerisierung, aber sie erfüllen unterschiedliche Rollen.

Docker

Docker ist eine Plattform zur Erstellung, Bereitstellung und Verwaltung von Containern. Es bietet eine einfache Möglichkeit, Anwendungen in Containern zu verpacken, die alle notwendigen Abhängigkeiten enthalten. Docker ist ideal für die Entwicklung und das Testen von Anwendungen in isolierten Umgebungen.

Kubernetes

Kubernetes hingegen ist ein Orchestrierungstool, das für die Verwaltung von Containern in großem Maßstab entwickelt wurde. Es bietet fortschrittliche Funktionen wie automatische Skalierung, Selbstheilung und Load Balancing. Kubernetes kann Docker-Container orchestrieren, aber es unterstützt auch andere Container-Runtimes wie containerd und CRI-O.

Vergleich

• Containerisierung:

  • Docker: Erstellung und Verwaltung von Containern

  • Kubernetes: Verwaltung und Orchestrierung von Containern

• Orchestrierung:

  • Docker: Docker Swarm (eingeschränkte Funktionen)

  • Kubernetes: Vollständige Orchestrierung mit automatischer Skalierung und Selbstheilung

• Skalierung:

  • Docker: Manuell oder mit Docker Swarm

  • Kubernetes: Automatisch basierend auf CPU-Auslastung oder benutzerdefinierten Metriken

• Selbstheilung:

  • Docker: Keine native Unterstützung

  • Kubernetes: Automatisches Neustarten und Ersetzen von fehlerhaften Containern

• Load Balancing:

  • Docker: Keine native Unterstützung

  • Kubernetes: Interne Load Balancing-Funktionen

Was ist Kubernetes Helm?

Kubernetes Helm ist ein Paketmanager für Kubernetes, der die Verwaltung von Kubernetes-Anwendungen vereinfacht. Mit Helm können Sie Anwendungen als Charts definieren, die alle notwendigen Kubernetes-Ressourcen und Konfigurationen enthalten. Helm ermöglicht es, Anwendungen einfach zu installieren, zu aktualisieren und zu verwalten.

Vorteile von Helm

• Einfachere Verwaltung: Helm vereinfacht die Bereitstellung und Verwaltung von Kubernetes-Anwendungen durch die Verwendung von vordefinierten Charts.

• Wiederverwendbarkeit: Charts können wiederverwendet und angepasst werden, um verschiedene Umgebungen zu unterstützen.

• Versionskontrolle: Helm ermöglicht die Versionskontrolle von Anwendungen, sodass Sie einfach zwischen verschiedenen Versionen wechseln können.

Was sind Kubernetes Container?

Kubernetes Container sind isolierte Umgebungen, die Anwendungen und ihre Abhängigkeiten enthalten. Container sind leichtgewichtig und portabel, was sie ideal für die Bereitstellung von Anwendungen in verschiedenen Umgebungen macht. Kubernetes verwendet Container, um Anwendungen zu verpacken und sicherzustellen, dass sie konsistent und zuverlässig ausgeführt werden.

Vorteile von Kubernetes Containern

• Portabilität: Container können auf verschiedenen Plattformen und Umgebungen ausgeführt werden, ohne dass Änderungen an der Anwendung erforderlich sind.

• Isolierung: Container bieten eine isolierte Umgebung, die Konflikte zwischen Anwendungen und ihren Abhängigkeiten verhindert.

• Effizienz: Container sind leichtgewichtig und benötigen weniger Ressourcen als virtuelle Maschinen, was zu einer besseren Ressourcenausnutzung führt.

Vorteile von Kubernetes

Kubernetes bietet zahlreiche Vorteile für die Verwaltung von containerisierten Anwendungen:

• Automatisierung: Kubernetes automatisiert viele manuelle Prozesse, wie die Bereitstellung, Skalierung und Verwaltung von Containern.

• Skalierbarkeit: Kubernetes kann Anwendungen automatisch skalieren, um den Anforderungen gerecht zu werden.

• Selbstheilung: Kubernetes kann fehlerhafte Container automatisch neu starten oder ersetzen, um die Verfügbarkeit der Anwendungen sicherzustellen.

• Flexibilität: Kubernetes unterstützt verschiedene Container-Runtimes und kann auf verschiedenen Infrastrukturen ausgeführt werden, einschließlich Bare-Metal-Servern, virtuellen Maschinen und Cloud-Umgebungen.

• Sicherheit: Kubernetes bietet integrierte Sicherheitsfunktionen wie Role-Based Access Control (RBAC) und Netzwerkisolierung.

Fazit

Kubernetes ist eine leistungsstarke Plattform zur Orchestrierung von Containern, die zahlreiche Vorteile für die Verwaltung von containerisierten Anwendungen bietet. Durch die Kombination von Kubernetes und Docker können Unternehmen die Vorteile beider Technologien nutzen, um ihre Anwendungen effizient und zuverlässig bereitzustellen und zu verwalten. Kubernetes Helm ergänzt diese Fähigkeiten, indem es die Verwaltung von Kubernetes-Anwendungen weiter vereinfacht.