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Kubernetes & Containers

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Was ist Kubernetes?

Die Komplexität in der Entwicklung und im Betrieb moderner Applikationslandschaften steigt stetig.

Um so wichtiger ist es, sich für eine Betriebsplattform zu entscheiden welche hilft diese komplexen Herausforderungen bestmöglich zu meistern. Und hier kommt Kubernetes oder kurz "k8s", ins Spiel.  

Kubernetes ist eine Open-Source-Plattform zur Automatisierung der Bereitstellung, Skalierung und Verwaltung von containerisierten Anwendungen. Es orchestriert Container über mehrere Hosts hinweg, bietet Self-Healing, automatische Rollouts und Rollbacks sowie Service Discovery und Lastverteilung. Kubernetes erleichtert die Verwaltung komplexer, verteilter Systeme und ermöglicht eine flexible und effiziente Nutzung von Ressourcen in Cloud- und On-Premises-Umgebungen.

 

Was ist der Mehrwert von Kubernetes?

Kubernetes ist in der modernen Softwareentwicklung und im Betrieb moderner Technologiestacks aus folgenden Gründen mittlerweile in vielen Unternehmen unverzichtbar geworden:

  • Plattformunabhängigkeit

    Kubernetes ist cloud-agnostisch und kann sowohl auf öffentlichen Cloud-Diensten (wie AWS, Azure, GCP) als auch On-Premises ausgeführt werden. Dies erleichtert den Wechsel zwischen verschiedenen Infrastruktur-Providern und den Aufbau hybrider Cloud-Lösungen.

  • Self-Healing
    Kubernetes überwacht den Zustand der Container und ersetzt automatisch fehlerhafte oder abgestürzte Container, was die Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit von Anwendungen erhöht.
  • Automatische Skalierung
    Kubernetes kann basierend auf der CPU-Auslastung oder anderen benutzerdefinierten Schwellwerten automatisch skalieren und so eine optimale Ressourcennutzung bei gleichzeitig garantierter Verfügbarkeit sicherstellen.

  • Service Discovery und Load Balancing
    Kubernetes kann Container über interne DNS-Namen oder ihre eigene IP adressieren und stellt dabei sicher, dass die Last innerhalb des Clusters gleichmäßig auf die Container verteilt wird.

  • Orchestrierung von Speicherressourcen

    Kubernetes ermöglicht die automatische Anbindung von Speichersystemen Ihrer Wahl, ob lokale Speicher, Public-Cloud-Anbieter oder Network File Systems.

  • Container-Orchestrierung

    Kubernetes kann verschiedene Container-Runtimes wie Docker, containerd oder CRI-O verwalten, was Entwicklern und Betreibern mehr Flexibilität gibt.

  • Continuous Integration/Continuous Deployment (CI/CD)

    Kubernetes integriert sich gut in CI/CD-Pipelines, was es Entwicklern ermöglicht, schneller zu iterieren und neue Features oder Bugfixes kontinuierlich bereitzustellen.

  • Automatische Rollouts und Rollbacks
    Kubernetes ermöglicht es, Anwendungen nahtlos zu aktualisieren und im Fehlerfall schnell auf vorherige Versionen zurückzusetzen.

Einige Anwendungsfälle, in welchen Kubernetes seinen Mehrwert ausspielen kann, sind:

  • Microservices
    Verwaltung von Anwendungen, die aus vielen kleinen, unabhängigen Diensten bestehen.

  • DevOps
    Unterstützung von Continuous Integration und Continuous Deployment (CI/CD) Pipelines.

  • Cloud-native Anwendungen
    Entwicklung und Betrieb von Anwendungen, die speziell für Cloud-Umgebungen konzipiert sind.

  • Hybrid-Cloud
    Betrieb von Anwendungen über mehrere Cloud-Anbieter und lokale Rechenzentren hinweg.

 

Wie funktioniert Kubernetes?

Kubernetes verwaltet den Lebenszyklus von Containern, indem es die Bereitstellung, die Skalierung und den Betrieb von Containern automatisiert. Kubernetes verwendet dabei eine Master-Worker-Architektur, wobei Master-Nodes die Steuerung und Verwaltung des Clusters übernehmen und Worker-Nodes die containerisierten Anwendungen ausführen. Dabei abstrahiert  Kubernetes Anwendungen in Einheiten wie Pods und Services. Features wie automatische Skalierung, Selbstheilung und Service Discovery, gewährleisten die Zuverlässigkeit des Betriebs und eine sehr gute Ressourcen-Effizienz.

Einige grundlegende Konzepte sind:

  • Pods
    Die kleinste und einfachste Kubernetes-Einheit, die einen oder mehrere Container enthält, die denselben Netzwerk- und Speicherkontext teilen.

  • Services
    Eine Abstraktion, die eine logische Gruppe von Pods und eine Richtlinie zum Zugriff auf diese Gruppe definiert. Services bieten eine zentrale IP-Adresse und DNS-Namen für den Zugriff auf die Pods in welchen die eigentlichen Applikationen laufen.

  • Deployments
    Eine deklarative Beschreibung, wie Pods und Replica Sets verwaltet werden sollen. Deployments ermöglichen regelmäßige Rollouts und bei Bedarf auch Rollbacks von Anwendungen.

  • Replica Sets
    Stellen sicher, dass eine spezifizierte Anzahl von Pod-Replikaten zu jeder Zeit ausgeführt werden.

  • Namespaces
    Bieten eine Möglichkeit zur Partitionierung von Cluster-Ressourcen zwischen verschiedenen Benutzern oder Anwendungen.

 

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