Container-Orchestrierung | Docker | Microservices | Cloud-Native | DevOps
Kubernetes ist eine Open-Source-Plattform zur Container-Orchestrierung, die von Google entwickelt und mittlerweile von der Cloud Native Computing Foundation (CNCF) verwaltet wird. Sie ermöglicht es, Container-basierte Anwendungen in großem Maßstab effizient zu verwalten, zu automatisieren und zu betreiben. In modernen IT-Umgebungen, insbesondere bei Cloud-Native-Anwendungen, spielt Kubernetes eine Schlüsselrolle, da es die Bereitstellung, Skalierung und Verwaltung von containerisierten Anwendungen vereinfacht.
Container-Technologien wie Docker haben die Art und Weise, wie Anwendungen entwickelt und bereitgestellt werden, revolutioniert. Kubernetes baut auf diesem Container-Konzept auf und bietet eine Umgebung, in der Entwickler und IT-Administratoren mehrere Container über verschiedene Cluster hinweg steuern können. Dies ist besonders in Microservices-Architekturen wichtig, in denen Anwendungen in kleinere, unabhängige Dienste zerlegt werden, die gemeinsam eine umfassende Applikation bilden.
Funktionsweise
Kubernetes automatisiert viele Aspekte des Container-Managements, darunter die Bereitstellung, das Load-Balancing, die Skalierung und die Wiederherstellung bei Fehlern. Es verfolgt einen deklarativen Ansatz: Der Nutzer definiert den gewünschten Zustand der Anwendung (z. B. wie viele Instanzen ausgeführt werden sollen), und Kubernetes sorgt dafür, dass dieser Zustand aufrechterhalten wird. Zu den Kernkomponenten von Kubernetes gehören:
Pods: Die kleinste, atomare Einheit in Kubernetes, die einen oder mehrere Container umfasst, die auf einem Knoten gemeinsam ausgeführt werden.
Nodes: Rechner (virtuell oder physisch), auf denen die Pods laufen. Kubernetes steuert die Verteilung der Pods auf die Nodes.
Cluster: Ein Zusammenschluss mehrerer Nodes, die von Kubernetes verwaltet werden.
Kubelet: Ein Agent, der auf jedem Node läuft und sicherstellt, dass die auf dem Node ausgeführten Container den Anweisungen von Kubernetes folgen.
Controller: Stellt sicher, dass die Anwendung im gewünschten Zustand bleibt. Dies umfasst die automatische Neustart- oder Skalierungsmechanismen.
Ein weiteres zentrales Konzept von Kubernetes ist das Service Discovery und Load-Balancing. Jede Anwendung kann über eine interne DNS-Struktur dynamisch gefunden und skaliert werden, um die Last auf verschiedene Pods zu verteilen. Kubernetes unterstützt zudem Selbstheilung, indem es automatisch fehlgeschlagene Pods ersetzt oder neu startet.
Einsatzbereiche
Kubernetes wird überall dort eingesetzt, wo Container-basierte Anwendungen in großem Maßstab bereitgestellt und verwaltet werden müssen. Zu den häufigsten Anwendungsbereichen gehören:
Cloud-native Anwendungen: Kubernetes ist besonders nützlich für Anwendungen, die in einer verteilten Umgebung entwickelt und in der Cloud ausgeführt werden.
Microservices-Architekturen: Durch die Aufteilung von Anwendungen in kleinere, unabhängige Dienste hilft Kubernetes bei der Orchestrierung und Verwaltung der vielen miteinander verknüpften Container.
DevOps: In DevOps-Umgebungen unterstützt Kubernetes die Automatisierung von Bereitstellungspipelines und fördert die kontinuierliche Integration und Bereitstellung (CI/CD).
Multicloud- und Hybrid-Cloud-Umgebungen: Kubernetes ermöglicht die Ausführung von Workloads über verschiedene Cloud-Anbieter hinweg oder in Kombination mit On-Premises-Lösungen.
Viele große Technologieunternehmen und Startups nutzen Kubernetes, um ihre Infrastruktur zu modernisieren und von der Flexibilität und Effizienz der Container-Technologie zu profitieren. Zudem bieten alle führenden Cloud-Anbieter, darunter Google Cloud, AWS und Microsoft Azure, Managed Kubernetes-Dienste an, um Unternehmen den Einstieg in die Container-Orchestrierung zu erleichtern.
Vorteile von Kubernetes
Automatisierung: Kubernetes automatisiert die Bereitstellung, Skalierung und Wartung von Anwendungen, wodurch menschliche Fehler reduziert und der Betrieb effizienter wird.
Skalierbarkeit: Kubernetes ermöglicht die automatische Skalierung von Anwendungen je nach Lastanforderung, was besonders für stark schwankende Benutzerlasten von Vorteil ist.
Portabilität: Dank der Unterstützung von Containern und offenen Standards können Anwendungen, die auf Kubernetes laufen, leicht zwischen verschiedenen Umgebungen migriert werden, sei es zwischen verschiedenen Cloud-Anbietern oder zwischen Cloud und On-Premises.
Flexibilität: Durch die Unterstützung von Multicloud- und Hybrid-Cloud-Architekturen können Unternehmen ihre Anwendungen auf mehreren Plattformen gleichzeitig betreiben.
Self-Healing: Kubernetes erkennt automatisch Fehlerzustände und versucht, diese durch Neustarts oder Neuzuweisungen von Ressourcen zu beheben, ohne dass manuelles Eingreifen erforderlich ist.
Verwandte Technologien wie Docker Swarm, OpenShift oder Mesos bieten ähnliche Container-Orchestrierungsfunktionen, aber Kubernetes hat sich aufgrund seiner umfassenden Funktionen, Flexibilität und starken Community-Unterstützung als de-facto Standard durchgesetzt.
Die Experten der BITS haben Kubernetes sowie verwandte Technologien in einer Vielzahl von Projekten eingesetzt. Eine Auswahl an Case-Studies und Referenzen können Sie im Folgenden finden.
