Написанный с целью внутреннего использования в компании Google Kubernetes со временем стал неотъемлемой частью процесса разработки новых приложений. До момента его появления сфера IT-разработки страдала от монолитной структуры серверов, которая не позволяла контролировать занимаемое приложениями количество ресурсов. С появлением оркестраторов, таких как Kubernetes, жизнь разработчиков значительно облегчилась, а цикл разработки стал непрерывным и автоматизированным.
В этой статье рассмотрим особенности Kubernetes как оркестратора, оценим преимущества и недостатки и узнаем, где его применять и как работать с продуктом.
Как появился Kubernetes
Мир узнал о Kubernetes в 2014 году, когда корпорация Google опубликовала исходные коды проекта под названием «Project seven», которое отсылало к персонажу известного и популярного в то время сериала «Star Trek». Со временем у проекта появилось то название, по которому мы все его запомнили, позаимствованное из греческого языка, － Kubernetes.
Изначально проект задумывался исключительно для нужд самой компании и разрабатывался под влиянием другого проекта Google － Google Borg, системы управления кластерами. Выпустив первый релиз Kubernetes, корпорация решила сделать его своим вкладом в развитие IT. Поэтому в 2015, спустя год после публикации исходных кодов проекта, Google и Linux Foundation организовали фонд, которому были переданы права на Kubernetes.
До появления Kubernetes основными проблемами процесса разработки были монолитные физические сервера, компоненты которых тесно взаимосвязаны, и ручная настройка процедур. Части приложения либо находились на одном сервере и были сложно отделимы, либо разбивались на несколько серверов, но в таком случае было сложно контролировать использование ресурсов. Иногда распределение приложения по серверам оказывалось неэффективным из-за того, что где-то место пустовало, а где-то, наоборот, было целиком занято.
Одной из главных трудностей при выпуске новых приложений и обновлений было то, что изменять какой-либо компонент было невозможно без изменения других взаимосвязанных. Из-за отсутствия изоляции частей кода релизы таких приложений могли затягиваться и требовали больше работы со стороны разработчиков.
Ситуация изменилась благодаря оркестраторам: они позволяют следить за распределением ресурсов в автоматическом режиме, разрабатывать, обновлять и развертывать компоненты приложения по отдельности. К 2021 такая организация процесса разработки широко распространилась в IT и называется микросервисной архитектурой.
Сейчас микросервисная архитектура очень популярна: ее используют и крупные корпорации, в том числе те, которые разворачивают сервисы на базе Kubernetes. Вот главные причины перехода на контейнеры и программное обеспечение, автоматизирующее их управление:
- Масштабируемость ресурсов и нагрузки
- Бесшовная и быстрая разработка
- Уменьшение затрат на инфраструктуру
Все эти причины могут серьезно повлиять на успешность проекта, поэтому оркестраторы стали незаменимым и эффективным инструментом в современных компаниях.
СМОТРИТЕ ТАКЖЕ: Basecamp: основные функции, преимущества и недостатки системы
Как работает Kubernetes
В этом разделе подробнее рассмотрим, как устроен Kubernetes, и разберемся, как работает оркестратор контейнеров.
Kubernetes － это платформа для управления контейнерами, которая включает в себя следующие компоненты:
- Виртуальные машины (node)
- Модули управления приложениями (pods)
- Сервер API
- Хранилище данных (в формате «ключ-значение»)
- kube-scheduler (отслеживает поды и позволяет выбрать виртуальную машину, на которой они должны работать)
- kube-controller-manager (запускает контроллеры на узлах и подах)
- kube-proxy (управляет маршрутизацией трафика в подах)
- kubelet (отслеживает статусы подов и выполнения контейнеров)
- Среда выполнения контейнера
Для развертывания приложений в Kubernetes используются виртуальные машины и работающие на них контейнеры － это специальное окружение для передачи кода приложения на сервер при разработке. Оно гарантирует, что код будет работать на сервере так же, как и локально у разработчика.
Часто компоненты приложения разрабатываются силами разных команд, поэтому библиотеки у сервисов и контейнеров могут отличаться. Контейнеры удобны тем, что обладают собственными библиотеками, памятью и файловой системой, а также изолированы от основной инфраструктуры. Это позволяет разделить приложение на независимые части и с легкостью изменять и дорабатывать их.
Для работы каждого из контейнеров нужны средства запуска сервисов － их среды исполнения. Сред исполнения, которые поддерживаются оркестратором, несколько: например, в документации по Kubernetes указаны Docker, containerd и CRI-O.
У Kubernetes есть также встроенный инструмент по мониторингу ресурсов － Kubernetes cAdvisor, который умеет собирать данные по использованию ресурсов для каждой виртуальной машины кластера. Как события мониторинга записываются общие метрики о контейнерах, представленные в специальном пользовательском интерфейсе. Для кластера Kubernetes доступно логирование: этот механизм позволяет собирать, сохранять логи контейнеров в общем хранилище и просматривать их.
Важная особенность работы Kubernetes － гибкое масштабирование. Для микросервисной архитектуры продукт позволяет масштабировать количество ресурсов для конкретного сервиса, не затрагивая другие компоненты приложения.
Главная задача Kubernetes － управление контейнерами, или их оркестрация. Благодаря продукту все действия с кодом можно выполнять быстрее и проще. Например, вывести обновление для одного из микросервисов, увеличить ресурсы для конкретного компонента или откатить приложение до предыдущей версии в случае неудачного релиза.
Однако, стоит помнить и о недостатках продукта. К слабым местам Kubernetes чаще всего относят неполную и неподробную документацию, а также множество специальных сущностей (например, под или контроллер), которые затрудняют взаимодействие с системой. Эти особенности лучше иметь в виду перед тем, как начать работу с Kubernetes.
ВАМ МОЖЕТ БЫТЬ ИНТЕРЕСНО: 6 лучших PLM-систем для управления жизненным циклом продукта
Сфера применения Kubernetes: текущее состояние и прогнозы
В современном digital-мире от приложений и сервисов требуют не только эффективности, но и непрерывной работы. С организацией разработки «без простоя» сталкивается почти любая компания не только в сфере IT: приложение нужно выпустить вовремя, обновить и исправить ошибки незаметно для пользователя. Как раз такие проблемы решают Kubernetes и другие инструменты контейнеризации в дополнение к технологиям микросервисной архитектуры.
Kubernetes широко используется крупными цифровыми компаниями и даже стал своего рода стандартом среди оркестраторов. По данным Datadog, к концу 2020 года почти все контейнеры (90%) управлялись с помощью систем оркестрации и в половине случаев для автоматизации контейнеров использовался именно Kubernetes. По прогнозам от StackRox, популярность Kubernetes в качестве оркестратора будет расти и в ближайшем будущем. По данным исследования, почти каждый опрошенный использует Kubernetes в своей компании и востребованность этого инструмента в 2021 выросла на 50%.
Главной проблемой контейнерных систем в 2021 году стала безопасность: почти 95% участников опроса столкнулись с инцидентами безопасности, используя Kubernetes. Однако самая распространенная причина таких проблем, согласно опросу, － человеческий фактор. По информации с сайта VC.ru, сообщество вокруг Kubernetes продолжает расширяться: в ряды пользователей продукта планируют вступить и крупные IT-компании.
