Kubernetes для начинающих:
как он появился, что умеет
и из чего состоит

Kubernetes (Кубернетес) — это портативная расширяемая платформа, с помощью которой можно упростить декларативную настройку контейнерных приложений и автоматизировать разные действия с ними в условиях кластера: развертывание, репликацию, масштабирование, мониторинг. То есть Kubernetes представляет собой систему оркестрации (orchestration), управления контейнеров. Он запускает контейнеры в кластере, часто с образами, созданными с помощью Docker, и работает с определенными контейнерными инструментами.

Так как это программа с открытым исходным кодом, почти все современные облачные сервисы предлагают свою платформу на основе Kubernetes (PaaS) или инфраструктуру как услугу (IaaS), на которой Kubernetes может быть развернут как сервис. Многие поставщики также предоставляют собственные фирменные дистрибутивы Kubernetes.

Название платформы появилось из сочетания древнегреческого κυβερνήτης и этимологического корня слова «кибернетика». Первое значение слова κυβερνήτης — кормчий, пилот, рулевой; второе — губернатор, правитель. Изначально «Кормчий» был разработан Google для внутренних нужд компании. На его создание сильно повлиял гугловский кластерный менеджер Borg, из которого были взяты основы, дизайн и... ведущие участники проекта. Borg был написан на C ++, но основным языком программирования Кубернетес стал Go. Borg — так называлась группа инопланетян из фильма «Звездный путь» (Star Trek).

На логотипе Кубернетес изображен штурвал корабля (намек на штурвал контейнеровоза) с семью спицами-рукоятками, отсылающими к первоначальному названию проекта «Project Seven», которое было дано платформе в честь «Седьмой из девяти» — дружелюбного персонажа «Стартрека» из группы Borg. Эта героиня фильма была превращена из нечеловеческого кибернетического разума в индивидуальное и дружественное к людям состояние. Нумероним Кубернетес — K8s (k-eights), где число 8 заменяет восемь символов между K и s.

Исходный код Кубернетес был открыт Google в 2014 году, лицензия Apache License 2.0, и с тех пор его сервисы, поддержка и инструменты широко доступны, а экосистема постоянно расширяется. Разработка этого программного обеспечения основывается на большом опыте работы Google с масштабными рабочими нагрузками и лучших практиках сообщества. После разработки «Кормчий» был передан Фонду развития облачных вычислений (Cloud Native Computing Foundation, about), у которого ныне является флагманским проектом. Сегодня технология стала стандартом разработки высоконагруженных проектов за счет удобства и широкой функциональности.

Контейнеры (containers) как технология пользовательских пространств для изоляции приложений, сегодня считаются самым современным и удобным способом связывать и выполнять высоконагруженные приложения. Контейнеры отделяют приложения от базовой инфраструктуры хоста. Это упрощает развертывание в различных облачных средах или операционных системах.

Оркестратор нужен для того, чтобы в автоматическом режиме управлять контейнерами, запускающими приложения, не допуская простоев. Например, при выходе одного контейнера из строя он автоматически запускает другой, обрабатывает ошибки, при необходимости масштабирует систему, предоставляет шаблоны развертывания. В общем дает инструменты для гибкой работы распределенных систем.

В Кубернетес, как и во многих крупных системах, есть своя терминология и свои компоненты. Перечислим их и дадим краткое описание, но вначале немного объясним, как выглядит сама система.

Кластер Кубернетес (cluster Kubernetes) — это первое, с чем вы имеете дело при развертывании Кубернетес. Он состоит узлов (нод, nodes) в виде набора машин. Кластеров может быть несколько (clusters) и каждый имеет минимум одну рабочую ноду (node), которая запускает контейнеризированные приложения (containerized applications). В нодах размещены поды (pods) — компоненты приложения. Подами и нодами управляет плоскость управления (Control Plane), которая в крупных проектах для надежности может быть запущена на нескольких компьютерах, а кластер — на нескольких узлах. Управление кластерами осуществляется через инструмент командной строки Kubectl. Помимо основных компонентов в Кубернетес есть дополнения. Они используют ресурсы Kubernetes, относящиеся к пространству имен kube-system, для расширения функциональности кластера. О дополнениях можно почитать здесь.

Они поддерживают работу подов и среды выполнения Кубернетес на всех узлах.

Эти компоненты обрабатывают события кластера и отвечают за его основные операции (например, если поле развертывания replicas не соответствует нужному количеству реплик, то автоматически запускает новый под). Могут быть запущены на любой машине кластера, но тогда на ней уже нельзя будет запустить пользовательские контейнеры.

Контейнеры — это легкий и простой способ переноса приложений из одной среды в другую с использованием меньшего количества ресурсов. Вот почему контейнеры и оркестровка контейнеров, такая как Kubernetes, популярны для разработки облачных приложений. Kubernetes упрощает разработчикам доставку приложений — делает ее быстрее, надежнее и выгоднее для конечных пользователей.

Оркестратор Кубренетес сейчас крайне популярен, и часто это обосновано. Однако не стоит забывать, что эксплуатация любого мощного инструментария должна быть целесообразна и рентабельна для конкретной компании или команды разработчиков. О том, нужен ли Куберенетес именно вашему проекту, читайте в нашей статье «Внедрение Kubernetes – дань моде или реальная необходимость?».