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Kubernetes – das Open-Source- Container-Orchestrierungssystem
Die letzten Jahre der Softwareentwicklung wurden durch die Ankunft und Einführung von Kubernetes drastisch innoviert. Unter anderem mit Windows Server 2019 sowie Windows Server 2022 können in Microsoft-Netzwerken auch Container genutzt und mit Kubernetes verwaltet werden.
Kubernetes ist ein Open-Source- Container-Orchestrierungssystem. Ursprünglich von Google im Jahr 2014 entwickelt, wurde Kubernetes zunächst als interne Lösung zur Bereitstellung einer Container-Orchestrierungsschicht verwendet. Später stellte Google es jedoch als weltweit genutzte Open-Source-Anwendung zur Verfügung.
Kubernetes ist ein häufiger Diskussionspunkt unter Softwareingenieuren in Organisationen, die die gesamte Bandbreite abdecken, unabhängig davon, ob es sich um große Technologiegiganten handelt, die enorme Arbeitslasten bewältigen möchten, oder um kleine Startups, die versuchen, die Kosten niedrig und die Lösungen flexibel zu halten. Aber natürlich sind nicht alle Anwendungen für die Cloud gedacht; Kubernetes wird zunehmend verwendet, um skalierbare Anwendungen in einer Vielzahl von Infrastrukturen bereitzustellen, einschließlich öffentlicher Clouds, Multi-Clouds und gehosteter Infrastrukturen.
Aber was genau ist Kubernetes und warum ist es in der modernen Softwareentwicklung so wichtig? In diesem Blogbeitrag fassen wir die wichtigsten Informationen zusammen.
Die Entstehungsgeschichte von Kubernetes
Als Nachfolger von virtuellen Maschinen (VMs) ermöglichen Container den Ingenieuren, Anwendungen in unabhängige, isolierte Dienste zu packen. Diese Dienste können dann nach Bedarf hoch- und herunterskaliert werden. VMs sind unglaubliche Ressourcenfresser, die vollwertige Betriebssysteme benötigen, um zu funktionieren, während Container mit einem einzigen Betriebssystemkernel auskommen.
Container sind leicht und effizient – wesentliche Eigenschaften für die Bereitstellung einer Anwendung in großem Maßstab. Die Containerisierung ermöglicht es, einzelne Funktionen einer Cloud-Anwendung zu skalieren, ohne die übrigen Anwendungskomponenten zu beeinträchtigen. Jeder Dienst arbeitet unabhängig, ohne die einem anderen zugewiesenen Ressourcen in Anspruch zu nehmen.
Diese Container werden normalerweise als “Images” gepackt, die alle Abhängigkeiten für den Dienst enthalten. Ein Image zu instanziieren und es den erforderlichen Ressourcen zuzuweisen, ist das, was einen Container initialisiert.
Nach ihrer Einführung gewann die Containerisierung an Popularität, aber die Technologie stand vor einer Herausforderung. Die meisten Anwendungen erfordern Hunderte oder sogar Tausende von Containern, und es wurde unmöglich, sie alle manuell zu überwachen. Hier kommt die Orchestrierung ins Spiel.
Was ist die Hauptaufgabe von Kubernetes?
Der einzige Zweck von Kubernetes besteht darin, die Erstellung und Bereitstellung von Containern zu „orchestrieren“ und den gesamten Prozess durch Automatisierung zu rationalisieren.
Ähnlich wie der Dirigent in einem Musikorchester dirigiert Kubernetes die Flow-Container – wann sie ins Leben gerufen und wann heruntergefahren werden müssen. Kubernetes ist dafür verantwortlich, dass alle verschiedenen containerisierten Dienste perfekt zusammenarbeiten und Ressourcen nach Bedarf zuweisen. Kurz gesagt, Kubernetes ist das Framework, das die widersprüchlichen Noten einzelner Container aufnimmt und sie in einer zusammenhängenden Anwendung zusammenführt.
Die Anatomie eines Kubernetes-Clusters
Den Kern der Kubernetes-Bereitstellung bilden Arbeitsmaschinen, die Nodes genannt werden. Diese Worker führen mehrere Pods gemäß ihren Last- und Dienstanforderungen aus. Jeder Pod besteht aus einer Reihe von Containern, die einen einzelnen Dienst darstellen.
Die Steuerung all dieser Knoten und die Verwaltung der Pod-Erstellung bilden die Steuerungsebene. Die Steuerungsebene umfasst den Top-Level-Code eines Kubernetes-Clusters, einschließlich des API-Servers, der eine Schnittstelle zur Außenwelt bildet, Anforderungen verarbeitet und Informationen bereitstellt.
Was sind die Vorteile von Kubernetes?
Abgesehen von dem offensichtlichen Vorteil, eine ansonsten unmöglich große Anzahl von Containern zu erstellen und zu verwalten sowie die Softwareentwicklung zu vereinfachen, gibt es einige andere wichtige Vorteile von Kubernetes.
Schnelle Skalierung
Das bekannteste Merkmal eines Kubernetes-Clusters ist seine schnelle Skalierung. Es ist nicht erforderlich, weitere Server physisch hinzuzufügen oder gar neue VMs zu initialisieren – Container können fast sofort erstellt werden, um die erhöhte Arbeitslast zu teilen, ohne die Leistung zu beeinträchtigen.
Und da die Container die einzelnen Prozesse der Anwendung trennen, können Sie nur die Dienste skalieren, die die zusätzlichen Ressourcen benötigen, ohne die gesamte Anwendung unnötig replizieren zu müssen. Wenn Sie die zusätzliche Kapazität nicht benötigen, können Sie die Anwendung genauso einfach herunterskalieren, sodass Sie keine Ressourcen verschwenden, was besonders hilfreich ist, wenn Sie in der Cloud arbeiten, wo Sie für diese Ressourcen bezahlen, ob Sie sie benötigen oder nicht.
Sicherheit
Ein weiterer wichtiger Grund für die Übernahme des Frameworks ist die Sicherheit. Herkömmliche Cloud-Anwendungen sind anfällig für dienstübergreifende Manipulationen, bei denen ein kompromittiertes Image Zugriff auf andere Dienste erhalten und seine Parameter ändern kann.
Bei Kubernetes ist es eine triviale Aufgabe, einen grundlegenden Regelsatz anzuwenden, der Container im gesamten System filtert und Anfragen ablehnt, die sich nicht daran halten. Darüber hinaus ermöglicht die Orchestrierungsplattform die Laufzeitüberwachung von Knoten, um bösartige Container auszurotten und ihre Gefährdung zu begrenzen.
Fortlaufende Entwicklung
Das Aktualisieren der typischen Anwendung kann schwierig sein. Sie können nicht auswählen, welche Funktion geändert werden soll. Um etwas zu ändern, müssen Sie das Ganze herunterfahren. Dieser Prozess ist bei Servern, die wichtige Cloud-Dienste anbieten, kompliziert.
Aber mit Kubernetes ist kontinuierliche Weiterentwicklung ein Kinderspiel. Da jeder Aspekt der Anwendung ein eigener Container ist, wirkt sich das Ändern eines einzelnen Dienstes nicht auf den Rest des Frameworks aus. Besser noch, Sie müssen nicht einmal etwas offline nehmen. Stattdessen können aktualisierte Container ins Leben gerufen werden, die die vorherigen Images schrittweise ersetzen, ohne dass es zu Dienstausfällen kommt.
Plattformübergreifend
Kubernetes wird Sie nicht an eine bestimmte Programmiersprache oder ein bestimmtes Technologie-Ökosystem binden. Beispielsweise wurde das Kubernetes-Framework selbst in Googles Programmiersprache Go codiert, aber Kubernetes ermöglicht es Ihnen, Ihre Anwendung mit jeder Sprache oder jedem Tool zu entwickeln.
Kubernetes verwendet eine sprachunabhängige API, die über Standard-HTTP-Callbacks kommunizieren kann. Sie können zur Vereinfachung auch eine der Client-Bibliotheken für alle wichtigen Sprachen verwenden, indem Sie den Low-Level-Code abstrahieren.
Kubernetes – das Fundament moderner Anwendungen
Die Entwicklung von Unternehmensanwendungen hat sich im Laufe der Jahre weiterentwickelt – vom Jonglieren von Workloads zwischen physischen Servern und virtuellen Maschinen bis hin zu schlanken Containern, die eine Anwendung in modulare Komponenten aufteilen.
Diese verteilten, unbegrenzt skalierbaren Anwendungen sind zu einem Grundbedarf geworden, da sie der nächsten Generation flexibler, sicherer Architekturen gerecht werden. Mit Kubernetes können Sie jeden Aspekt einer Container-basierten Anwendung über eine einzige API verwalten und so konsistente Standards auf ganzer Linie sicherstellen.
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