Tutoriel Kubernetes pour les débutants : bases, fonctionnalités, Architecture

Avant de commencer ce tutoriel Kubernetes, apprenons :

Qu'est-ce que Kubernetes?

Kubernetes est un système de gestion de conteneurs développé sur la plateforme Google. Kubernetes aide à gérer les applications conteneurisées dans différents types d'environnements physiques, virtuels et cloud. Google Kubernetes est un outil de conteneur très flexible pour fournir des communications de manière cohérenteplex applications exécutées sur des clusters de centaines, voire de milliers de serveurs individuels.

Pourquoi avez-vous besoin de conteneurs ?

L'internaute d'aujourd'hui n'accepte jamais les temps d'arrêt. Les développeurs doivent donc trouver une méthode pour effectuer la maintenance et la mise à jour sans interrompre leurs services.

Donc conteneur, qui est un environnement isolé. Il comprend tout ce qui est nécessaire au fonctionnement de l'application. Cela permet à un développeur de modifier et de déployer facilement des applications. De plus, la conteneurisation est devenue une méthode privilégiée pour empaqueter, déployer et mettre à jour des applications Web.

Quelles tâches sont effectuées par Kubernetes ?

Kubernetes est le noyau Linux utilisé pour les systèmes distribués. Il vous aide à faire abstraction du matériel sous-jacent des nœuds (serveurs) et offre une interface cohérente pour les applications qui consomment le pool de ressources partagé.

Pourquoi utiliser Kubernetes ?

Kubernetes vous aide à contrôler l'allocation des ressources et la gestion du trafic pour les applications cloud et les microservices. Cela contribue également à simplifier divers aspects des infrastructures orientées services. Kubernetes vous permet de garantir où et quand les applications conteneurisées s'exécutent et vous aide à trouver les ressources et les outils avec lesquels vous souhaitez travailler.

Caractéristiques de Kubernetes

Voici les fonctionnalités essentielles de Kubernetes :

  • Programmation automatisée
  • Capacités d'auto-guérison
  • Déploiements et restaurations automatisés
  • Mise à l'échelle horizontale et équilibrage de charge
  • Offre une cohérence d'environnement pour le développement, les tests et la production
  • L'infrastructure est faiblement couplée à chaque composant et peut agir comme une unité distincte
  • Fournit une plus grande densité d’utilisation des ressources
  • Offre des fonctionnalités adaptées aux entreprises
  • Gestion centrée sur les applications
  • Infrastructure auto-évolutive
  • Vous pouvez créer une infrastructure prévisible

Principes de base de Kubernetes

Maintenant, dans ce didacticiel Kubernetes, nous allons apprendre quelques bases importantes de Kubernetes :

  • Grappe

    Il s'agit d'un ensemble d'hôtes (serveurs) qui vous aide à regrouper leurs ressources disponibles. Cela inclut la RAM, le CPU, la RAM, le disque et leurs périphériques dans un pool utilisable.

  • Master

    Le maître est un ensemble de composants qui composent le panneau de contrôle de Kubernetes. Ces composants sont utilisés pour toutes les décisions de cluster. Cela inclut à la fois la planification et la réponse aux événements du cluster.

  • Nœud

    Il s'agit d'un hôte unique capable de fonctionner sur un serveur physique ou machine virtuelle. Un nœud doit exécuter à la fois Kube-proxy, minikube et kubelet qui sont considérés comme faisant partie du cluster.

  • Espace de noms

    Il s'agit d'un cluster ou d'un environnement logique. Il s'agit d'une méthode largement utilisée pour limiter l'accès ou diviser un cluster.

Kubernetes Architecture

Vous trouverez ci-dessous un Kubernetes détaillé archidiagramme de structure :

Kubernetes Archidiagramme de structure
Kubernetes Archidiagramme de structure

Nœud maître

Le nœud maître est le premier et le plus vital composant responsable de la gestion du cluster Kubernetes. C'est le point d'entrée pour toutes sortes de tâches administratives. Il peut y avoir plusieurs nœuds maîtres dans le cluster pour vérifier la tolérance aux pannes.

Le nœud maître comporte divers composants tels que API Server, Controller Manager, Scheduler et ETCD. Voyons-les tous.

Serveur API: Le serveur API fait office de point d'entrée pour toutes les commandes REST utilisées pour contrôler le cluster.

Planificateur

Le planificateur planifie les tâches sur le nœud esclave. Il stocke les informations d'utilisation des ressources pour chaque nœud esclave. Il est chargé de répartir la charge de travail.

Il vous aide également à suivre la manière dont la charge de travail est utilisée sur les nœuds du cluster. Il vous aide à répartir la charge de travail sur les ressources disponibles et à accepter la charge de travail.

etc.

Les composants etcd stockent les détails de configuration et les valeurs Wright. Il communique avec la plupart des composants pour recevoir les commandes et travailler. Il gère également les règles réseau et l'activité de redirection de port.

Nœuds Worker/Slave

Les nœuds de travail sont un autre composant essentiel qui contient tous les services requis pour gérer la mise en réseau entre les conteneurs, communiquer avec le nœud maître, ce qui vous permet d'attribuer des ressources aux conteneurs planifiés.

  • Kubelet : récupère la configuration d'un Pod du serveur API et s'assure que les conteneurs décrits sont opérationnels.
  • Conteneur Docker : Docker le conteneur s'exécute sur chacun des nœuds de travail, qui exécute les pods configurés
  • Kube-proxy : Kube-proxy agit comme un équilibreur de charge et un proxy réseau pour effectuer le service sur un seul nœud de travail
  • Pods : un pod est une combinaison de conteneurs uniques ou multiples qui s'exécutent logiquement ensemble sur des nœuds.

Autres terminologies clés

Contrôleurs de réplication

Un contrôleur de réplication est un objet qui définit un modèle de pod. Il contrôle également les paramètres permettant de mettre à l'échelle horizontalement des répliques identiques de Pod en augmentant ou en diminuant le nombre de copies en cours d'exécution.

Jeux de réplication

Les jeux de réplication sont une interaction sur la conception du contrôleur de réplication avec une flexibilité dans la façon dont le contrôleur reconnaît les pods qu'il est censé gérer. Il remplace les contrôleurs de réplication en raison de leur capacité de sélection de réplication supérieure.

Déploiements

Le déploiement est une charge de travail courante qui peut être directement créée et gérée. Le déploiement utilise un ensemble de réplication comme élément de base qui ajoute la fonctionnalité de gestion du cycle de vie.

Ensembles avec état

Il s'agit d'un contrôle de pod spécialisé qui offre ordre et unicité. Il est principalement utilisé pour avoir un contrôle précis, dont vous avez particulièrement besoin en ce qui concerne l'ordre de déploiement, la stabilité du réseau et les données persistantes.

Ensembles de démons

Les ensembles de démons sont une autre forme spécialisée de contrôleur de pod qui exécute une copie d'un pod sur chaque nœud du cluster. Ce type de contrôleur de pods est une méthode efficace de déploiement de pods qui vous permet d'effectuer la maintenance et offre des services pour les nœuds eux-mêmes.

Kubernetes contre Docker Swarm

Voici des différences importantes entre Kubernetes contre Docker.

Paramètre Docker Swarm Kubernetes
écaillage Pas de mise à l'échelle automatique Mise à l'échelle automatique
L'équilibrage de charge Effectue un équilibrage automatique de la charge Configurez manuellement vos paramètres d'équilibrage de charge
Partage du volume de stockage Shares volumes de stockage avec tout autre conteneur Shares volumes de stockage entre plusieurs conteneurs à l'intérieur du même Pod
Utilisation de l'outil de connexion et de surveillance Utilisez 3rd outil de fête comme ELK Fournissez un outil intégré pour la journalisation et la surveillance.
Installation Facile et rapide Compliqué et chronophage
GUI Interface graphique non disponible L'interface graphique est disponible
Évolutivité La mise à l'échelle est plus rapide que K8S, mais la force du cluster n'est pas aussi robuste La mise à l'échelle est lente par rapport à Swarm, mais garantit un état de cluster plus fort. L'équilibrage de charge nécessite une configuration manuelle du service.
Load Balancing Fournit une technique d’équilibrage de charge intégrée Planification des processus pour maintenir les services lors de la mise à jour
Mises à jour et restaurations Journalisation et surveillance des volumes de données Mises à jour progressives et surveillance de l’état des services. Partagé uniquement avec les conteneurs des mêmes outils de journalisation et de surveillance intégrés au Pod.

Avantages de Kubernetes

  • Organisation facile du service avec des pods
  • Il est développé par Google, qui apporte des années d'expérience précieuse dans l'industrie.
  • La plus grande communauté parmi les outils d'orchestration de conteneurs
  • Offre une variété d'options de stockage, notamment sur site, sur SAN et dans les cloud publics
  • Adhère aux principes d’une infrastructure immuable
  • Kubernetes peut exécuter du bare metal sur site, OpenStack et des cloud publics Google, Azure, AWS, etc.
  • Vous aide à éviter les problèmes de verrouillage du fournisseur, car il peut utiliser n'importe quelle API ou service spécifique au fournisseur, sauf lorsque Kubernetes fournit une abstraction, par exemple un équilibreur de charge et un stockage.
  • La conteneurisation à l'aide de Kubernetes permet aux logiciels de package de répondre à ces objectifs. Il permettra aux applications qui doivent être publiées et mises à jour sans aucun temps d'arrêt.
  • Kubernetes vous permet de garantir que ces applications conteneurisées s'exécutent où et quand vous le souhaitez et vous aide à trouver les ressources et les outils sur lesquels vous souhaitez travailler.

Inconvénients de Kubernetes

  • Le tableau de bord Kubenetes n'est pas aussi utile qu'il devrait l'être
  • Kubernetes est un peu compliqué et inutile dans les environnements où tout le développement est effectué localement.
  • La sécurité n'est pas très efficace.

Résumé

  • Container aide une organisation à effectuer la maintenance et la mise à jour sans interrompre les services
  • Kubernetes est un exemple de système de gestion de conteneurs développé sur la plateforme Google.
  • Le plus grand avantage de l'utilisation de Kubernetes est qu'il peut exécuter OpenStack sur site, les cloud publics Google, Azure, AWS, etc.
  • Kubernetes offre des capacités automatisées de planification et d'auto-réparation.
  • Le cluster, le maître, le nœud et l'espace de noms sont des bases importantes de Kubernetes
  • Le nœud maître et le nœud de travail sont des composants importants de Kubernetes architecture.
  • Les contrôleurs de réplication, les ensembles de réplication, les déploiements, les ensembles avec état et les ensembles de démons sont d'autres termes importants utilisés dans Kubernetes.
  • L'essaim Docker ne permet pas la mise à l'échelle automatique tandis que Kubernetes permet la mise à l'échelle automatique.
  • Le plus gros inconvénient de Kubenetes est que son tableau de bord n'est pas très utile et efficace.