Co łączy Booking, BlaBlaCar, Pinterest, Tinder i Pokemon Go? Wszystkie te platformy działają w oparciu o Kubernetes.

W ostatniej dekadzie popyt na kontenery gwałtownie wzrósł. Według prognozy firmy Gartner z marca 2022 roku, do 2026 roku 90% dużych przedsiębiorstw ma korzystać z tej technologii. W innym badaniu przeprowadzonym na Stack Overflow deweloperzy oprogramowania uznali tę technologię za najkorzystniejszą i popularną.

W tym artykule w przystępny sposób wyjaśniamy, czym jest Kubernetes, oraz przedstawiamy jego funkcje i zalety.

Czym jest Kubernetes?

Kubernetes to otwartoźródłowa platforma do automatycznego zarządzania aplikacjami kontenerowymi. Często nazywana jest również k8s. Technologia ta zapewnia podstawowe narzędzia do wdrażania, skalowania i obsługi kontenerów.

Kubernetes jest niezastąpiony w projektach z wieloma niezależnymi programami. Znajduje również zastosowanie tam, gdzie konieczna jest optymalizacja uruchamiania aplikacji w przypadku zmiennych wymagań wydajnościowych oraz w środowiskach testowych. Kubernetes stanowi podstawę nowoczesnej architektury mikrousług, oprogramowania chmurowego oraz procesów DevOps. Posiada stale rosnący ekosystem.

W 2014 roku Google udostępniło Kubernetes (k8s), który stał się następcą systemu zarządzania klastrami Borg, używanego przez inżynierów firmy. Pierwotnie nosił nazwę Project Seven, nawiązując do bohaterki Star Treka i siedmiu szprych na kole sterowym, które stanowi logo projektu. Współczesna nazwa pochodzi od greckiego słowa oznaczającego „sternik”.

Kluczowym elementem działania Kubernetes jest konteneryzacja, która jest jednym ze sposobów wdrażania aplikacji. Wyróżnia się trzy sposoby:

  • Tradycyjny. Na początku, gdy pojawiły się komputery, aplikacje były instalowane na jednym serwerze, co powodowało, że rywalizowały ze sobą o zasoby, obniżając tym samym wydajność. Aby rozwiązać ten problem, wprowadzono zasadę uruchamiania jednej aplikacji na jednym serwerze. Było to jednak mało praktyczne, bo wiązało się z koniecznością posiadania wielu serwerów.
  • Maszyna wirtualna. To oprogramowanie, które uruchamia aplikacje bez połączenia z maszyną fizyczną. Na jednym fizycznym hoście może działać jedna lub więcej wirtualnych maszyn (tzw. maszyn-gości). Wirtualizacja pozwoliła na znacznie bardziej efektywne wykorzystanie zasobów serwera.
  • Konteneryzacja. Jest to forma wirtualizacji na poziomie systemu operacyjnego. Kontener zawiera wszystkie niezbędne pliki, kod binarny, biblioteki i pliki konfiguracyjne. W przeciwieństwie do maszyn wirtualnych, kontenery nie posiadają obrazów systemu operacyjnego, co sprawia, że są mniejsze.

Technologia kontenerowa powstała głównie w odpowiedzi na rosnącą złożoność i obciążenie infrastruktur IT.

Możliwości Kubernetes

Orkiestracja kontenerów

Coraz więcej firm decyduje się na stosowanie kontenerów ze względu na ich prostotę tworzenia, łączenia i wdrażania usług, co z kolei pozwala na bardziej efektywne wykorzystanie zasobów oraz lepszą izolację procesów. Jednak wraz ze skalowaniem firmy i wzrostem liczby projektów, rośnie również liczba kontenerów. Początkowo kontenery mogą być zarządzane ręcznie, jednak w miarę wzrostu liczby kontenerów i złożoności infrastruktury, w przyszłości będzie konieczne powołanie specjalnego zespołu do ich aktualizacji, łączenia, zarządzania i wdrażania.

Kontenery funkcjonują na najniższym poziomie organizacji systemów IT. Aby w pełni wykorzystać ich potencjał, niezbędne są narzędzia do orkiestracji, które działają na wyższych poziomach.

Zarządzanie mikrousługami

Koncepcja mikrousług nie jest wcale nowa. Architektom oprogramowania zajęło dziesięciolecia, aby rozbić duże usługi na mniejsze i zapewnić im autonomię działania. Jednak zespół deweloperski musi nadal koordynować infrastrukturę, w której znajdują się wszystkie małe usługi, oraz obliczać potrzebną ilość pamięci RAM, dysków wirtualnych itp. Kubernetes dostarcza główne ramy, które opisują architekturę środowiska IT, umożliwiają weryfikację oraz rozwiązywanie problemów związanych z udostępnianiem zasobów, co znacznie ułatwia pracę programistom.

Zarządzanie środowiskiem chmurowym

Do zarządzania węzłami, na których działają kontenery w Kubernetes, zaprojektowano tzw. „kubelety”. Są one wszechstronne i mogą być używane w różnych typach chmur: prywatnych, publicznych lub hybrydowych. Dzięki nim możliwa jest również praca w systemie wielochmurowym, czyli wykonywanie zadań zarówno w jednej chmurze, jak i w wielu jednocześnie. To rozwiązanie pomaga uniknąć problemów związanych z uzależnieniem od jednego dostawcy usług oraz zwiększa bezpieczeństwo infrastruktury.

Zalety Kubernetes

  • prostota i elastyczność uruchamiania aplikacji, przewyższająca możliwości maszyn wirtualnych,
  • szybkie wycofywanie zmian w razie potrzeby,
  • oddzielenie procesu tworzenia oprogramowania od infrastruktury sprzętowej, co ułatwia jego wdrażanie,
  • ujednolicone środowisko programistyczne, które umożliwia testowanie zarówno na serwerach, jak i na lokalnych terminalach deweloperskich (laptopy, komputery),
  • możliwość przenoszenia aplikacji między różnymi chmurami i systemami operacyjnymi,
  • podział aplikacji na izolowane, rozproszone i elastyczne mikrousługi, które pozwalają na dynamiczne wdrażanie i zarządzanie.

Technologia ta pozwala dużym firmom obniżyć koszty IT poprzez optymalizację środków zainwestowanych w infrastrukturę i sprzęt. Zmniejsza również obciążenie zespołu IT, dając mu możliwość skoncentrowania się na rozwoju i nowych projektach.

Rozproszona architektura i skalowalność kubeletów idealnie współgra z trendami takimi jak uczenie maszynowe i sztuczna inteligencja, które zyskują coraz większą popularność.