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Kubernetes – Definition
Kubernetes ist eine Open-Source-Plattform zur Verwaltung von containerisierten Anwendungen über mehrere Hosts hinweg. Es bietet eine Framework für das automatisierte Deployment, Skalierung und Betrieb von Anwendungscontainern.
Der Begriff Kubernetes stammt aus dem Griechischen und bedeutet Steuermann oder Pilot. Es fungiert als ein Orchestrierungstool, das den Einsatz und die Verwaltung von Container-Technologien wie Docker erleichtert.
Kubernetes erlaubt es, Anwendungen in Containern zu skalieren und zu verwalten, indem es Tools für das Load-Balancing, die Aufrechterhaltung der Ausfallsicherheit und die Rollout-Strategien bereitstellt. Mit dieser Einsatzmethode kannst Du sicherstellen, dass Deine Anwendungen reaktionsschnell und effizient laufen.
Beispiel: Angenommen, Du betreibst eine Anwendung, die plötzliche Verkehrsspitzen bewältigen muss. Mithilfe von Kubernetes kannst Du automatisch zusätzliche Container bereitstellen, um der erhöhten Nachfrage gerecht zu werden, und diese nach dem Abbau der Nachfrage wieder entfernen.
Viele große Cloud-Anbieter wie Google Cloud, Amazon AWS und Microsoft Azure bieten Kubernetes in ihren Cloud-Diensten als Managed-Service an.
Kubernetes einfach erklärt
Kubernetes ist ein leistungsfähiges Tool zur Verwaltung von containerisierten Anwendungen. Es automatisiert viele der manuellen Prozesse, die mit der Bereitstellung und Verwaltung von Anwendungen verbunden sind.
Hauptkomponenten von Kubernetes
Kubernetes besteht aus mehreren Schlüsselkomponenten, die zusammenarbeiten, um eine robuste Plattform für die Containerverwaltung zu bilden. Dazu gehören:
- Master Node: Zentrale Steuerungsebene des Systems.
- Worker Nodes: Maschinen, die Container betreiben.
- Pods: Die kleinste Einheit in Kubernetes, ein Pod kann einen oder mehrere Container umfassen.
Ein Pod ist die kleinste, einfach zu deployende Einheit in der Kubernetes-Welt. Ein Pod enthält einen oder mehrere Container, die auf denselben Ressourcen laufen.
Angenommen, Du hast eine Webanwendung, die aus einem Frontend und einem Backend besteht. In Kubernetes könntest Du:
- Frontend-Pod mit einem nginx-Container für die Weboberfläche erstellen.
- Backend-Pod mit einem Datenbank-Container für die Datenverarbeitung einrichten.
Prüf, ob Dein Kubernetes-Cluster dem neuesten Sicherheitsstandard entspricht, indem Du regelmäßige Updates durchführst.
Die Orchestrierung mit Kubernetes bietet hohe Verfügbarkeit, indem es automatische **Failover-Mechanismen verwendet. Wenn zum Beispiel ein Node ausfällt, wird der Workload auf einen anderen Node verschoben. Außerhalb der Standardfunktionalität beinhaltet Kubernetes:
- Self-healing: Tote Container werden neu gestartet.
- Load Balancing: Verteilung der Netzwerkbelastung zwischen den Pods.
- Secret Management: Sicherung sensibler Daten wie Passwörter oder API-Keys.
Kubernetes Cluster
Ein Kubernetes Cluster ist eine Sammlung von Computern, die arbeiten, um containerisierte Anwendungen auszuführen, zu verwalten und zu skalieren. Diese Computer können entweder physische oder virtuelle Maschinen sein und bestehen aus einem oder mehreren Master Nodes sowie mehreren Worker Nodes. Kubernetes vereinfacht die Bereitstellung und Verwaltung von Anwendungen in diesen Clustern.
Kubernetes Cluster Aufbau
Der Aufbau eines Kubernetes Clusters umfasst mehrere Schlüsselkomponenten:
- API-Server: Verwaltet alle Operationen im Cluster.
- Etcd: Speichert die gesamte Clusterkonfiguration als Key-Value-Paar.
- Kubelet: Läuft auf jedem Node und verwaltet die Ausführung von Containern.
- Controller-Manager: Erkennt und reagiert auf Änderungen im Clusterstatus.
- Scheduler: Ordnet Container Pods den Nodes zu.
Beispiel: Betrachte einen Cluster mit drei Nodes. Node 1 fungiert als Master, während Node 2 und 3 als Worker Nodes eingerichtet sind, die spezielle Anwendungen ausführen. Eine einfache YAML-Datei zur Definition eines Pods könnte so aussehen:
apiVersion: v1kind: Podmetadata: name: my-podspec: containers: - name: nginx-container image: nginx:latestHierbei wird ein Pod erstellt, der den neuesten nginx-Container enthält.
Kubernetes Durchführungen im Cluster
In einem Kubernetes Cluster gibt es verschiedene Arten, Anwendungen durchzuführen. Zu den grundlegendsten gehören Pods, Deployments und Services.
- Pods: Die kleinste durchführbare Einheit in Kubernetes.
- Deployments: Bieten automatisierte Updates und Lebenszyklusverwaltung für Pods.
- Services: Erleichtern die Kommunikation zwischen verschiedenen Pods und gewährleisten ihre Erreichbarkeit.
Ein wichtiges Konzept beim Betrieb einer Anwendung in Kubernetes sind Operators. Operators verwenden benutzerdefinierte Ressourcen, um komplexe, zustandsbehaftete Anwendungen zu steuern, die spezifische Betriebskenntnisse benötigen. Diese Ressourcen werden in der Regel in Form von CRDs (Custom Resource Definitions) definiert und ermöglichen fortschrittliche Operationen wie:
- Selbstheilung und automatische Updates.
- Backup und Wiederherstellung von Anwendungen.
- Skalierung auf Basis benutzerdefinierter Metriken.
Bevor Du Änderungen im Produktionscluster implementierst, teste alle Deployments in einem Staging-Cluster, um unvorhergesehene Ausfälle zu vermeiden.
Kubernetes Deployment
Ein Kubernetes Deployment ist eine Ressource, die den Lebenszyklus von Anwendungen verwaltet, einschließlich Skalierung, Updates und Replikationen der Pods. Mit Deployments kannst Du Änderungen am Zustand Deines Pods auf eine konsistente Weise durchführen. Diese Funktionalität erleichtert die Verwaltung und Aktualisierung von Anwendungen in einem Kubernetes-Cluster erheblich.
Kubernetes Service
Kubernetes Services bieten eine Möglichkeit, Pods dauerhaft erreichbar zu machen, auch wenn sie auf verschiedenen Nodes liegen oder regelmäßig neugestartet werden. Sie abstrahieren den Zugriff auf die Pods und bieten ein stabiles Endpoint-Interface.
Service ist ein Abstraktionslayer in Kubernetes, das einen logischen Satz von Pods und eine von diesen Pods zugeordneten Policy zur Bestimmung, wie sie erreicht werden können, definiert.
Beispiel: Angenommen, Du hast eine Anwendung, die auf mehrere Pods verteilt ist. Ein Service kann als ein interner Load Balancer fungieren, der Anfragen an die verschiedenen Instanzen Deiner Anwendung verteilt, um Stabilität zu gewährleisten. Ein YAML-Beispiel für einen Service könnte folgendermaßen aussehen:
apiVersion: v1kind: Servicemetadata: name: my-servicespec: selector: app: MyApp ports: - protocol: TCP port: 80 targetPort: 9376type: LoadBalancer
Nutze Kubernetes Services, um die Robustheit und Fehlererkennung Deiner Anwendungen zu erhöhen.
Kubernetes Deployment Strategien
Deployment Strategien in Kubernetes bestimmen, wie Anwendungen im Cluster aktualisiert werden. Das Verständnis dieser Strategien hilft Dir, die beste Balance zwischen Verfügbarkeit und Neuerungen zu finden.Einige der häufigsten Strategien sind:
- Recreate: Löscht alle alten Pods vor der Erstellung neuer.
- Rolling Update: Aktualisiert schrittweise die Instanzen, ohne Ausfall.
- Canary Deployments: Führt neue Versionen für eine kleine Nutzergruppe ein, um sie zu testen.
Eine interessante Methode, fortgeschrittene Deployment-Strategien umzusetzen, ist die Nutzung von Blue-Green Deployment. Diese Strategie trennt die bestehende Architektur (Blue-Environment) von der neuen (Green-Environment). Hierbei wird die Endbenutzerlast durch den Service Layer auf das neue Green-Environment umgeschaltet, sobald die neue Version live getestet und bereitgestellt wurde.Vorteile der Blue-Green-Strategie umfassen:
- Nahtlose Übergänge ohne Ausfallzeiten.
- Möglichkeit zur schnellen Wiederherstellung auf die vorherige Version (Rollback).
- Geringere Risiken bei der Erstellung und Umstellung neuer Releases.
Bei der Verwendung von Rolling-Updates in Kubernetes kannst Du die Max Surge und Max Unavailable Parameter anpassen, um die Geschwindigkeit der Aktualisierung zu steuern.
Kubernetes - Das Wichtigste
- Kubernetes Definition: Open-Source-Plattform zur Verwaltung von containerisierten Anwendungen über mehrere Hosts hinweg, bietet automatisiertes Deployment, Skalierung und Betrieb.
- Kubernetes Cluster: Sammlung von Computern (physisch oder virtuell) bestehend aus Master Nodes und Worker Nodes zur Ausführung, Verwaltung und Skalierung containerisierter Anwendungen.
- Kubernetes Durchführung: Verschiedene Arten von Anwendungserstellungen wie Pods, Deployments und Services zur effizienten Verwaltung von Anwendungen im Cluster.
- Kubernetes Deployment: Ressource zur Verwaltung des Lebenszyklus von Anwendungen (Skalierung, Updates, Replikation), erleichtert die Aktualisierung in Clustern.
- Kubernetes Service: Abstraktionslayer, der Pods dauerhaft erreichbar macht, auch bei Neustarts, und dient als Load Balancer.
- Kubernetes einfach erklärt: Tool zur Automatisierung der Bereitstellung und Verwaltung von containerisierten Anwendungen, besteht aus Hauptkomponenten wie Master Node und Worker Nodes.
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Häufig gestellte Fragen zum Thema Kubernetes
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