Was ist Kubernetes?
Kubernetes oder K8s, ist eine Open-Source-Plattform zur Automatisierung der Bereitstellung, Skalierung und Verwaltung von containerisierten Anwendungen. Es orchestriert Container in Gruppen, sogenannten Pods, und übernimmt Aufgaben wie Lastenausgleich, Service Discovery und Ressourcenzuweisung, um den Betrieb zu vereinfachen und die Verfügbarkeit und Ausfallsicherheit von Anwendungen zu gewährleisten. Zu den wichtigsten Funktionen gehören bedarfsgerechte Skalierung und Selbstheilungsfunktionen, die es zu einer Grundlage für moderne Cloud-Infrastrukturen machen.
Was macht Kubernetes?
Kubernetes plant und automatisiert containerbezogene Aufgaben während des gesamten Anwendungslebenszyklus, darunter die folgenden.
- Bereitstellung (Deployment):
Stell dir eine bestimmte Anzahl von Containern auf einem bestimmten Host bereit und halte sie in einem gewünschten Zustand. - Rollouts:
Ein Rollout ist eine Änderung an einer Bereitstellung. Mit Kubernetes kannst du Rollouts starten, anhalten, fortsetzen oder zurücksetzen. - Service Discovery:
Kubernetes kann einen Container automatisch über einen DNS-Namen (Domain Name System) oder eine IP-Adresse für das Internet oder andere Container freigeben. - Speicherbereitstellung (Storage provisioning):
Konfiguriere Kubernetes so, dass es bei Bedarf persistenten lokalen oder Cloud-Speicher für deine Container bereitstellt. - Lastenausgleich (Load balancing):
Basierend auf der CPU-Auslastung oder benutzerdefinierten Metriken kann der Lastenausgleich von Kubernetes die Arbeitslast über das Netzwerk verteilen, um Leistung und Stabilität aufrechtzuerhalten. - Automatische Skalierung (Autoscaling):
Bei Traffic-Spitzen kann die automatische Skalierung von Kubernetes bei Bedarf neue Cluster hochfahren, um die zusätzliche Arbeitslast zu bewältigen. - Selbstheilung für hohe Verfügbarkeit (Self-healing):
Wenn ein Container ausfällt, kann Kubernetes ihn automatisch neu starten oder ersetzen, um Ausfallzeiten zu vermeiden. Es kann auch Container herunterfahren, die deine Anforderungen an die Zustandsprüfung nicht erfüllen. - Automatic Bin Packing:
Stell dir vor, du stellst Kubernetes einen Cluster von Knoten zur Verfügung, mit denen containerisierte Aufgaben ausgeführt werden können. Du teilst Kubernetes mit, wie viel CPU-Leistung und Arbeitsspeicher (RAM) jeder Container benötigt. Kubernetes kann die Container so auf deinen Knoten anordnen, dass deine Ressourcen optimal genutzt werden. - Geheimnis- und Konfigurationsverwaltung (Secret and configuration management):
Mit Kubernetes kannst du sensible Informationen wie Passwörter, OAuth-Token und SSH-Schlüssel speichern und verwalten. Du kannst Geheimnisse und Anwendungskonfigurationen bereitstellen und aktualisieren, ohne deine Container-Images neu erstellen zu müssen und ohne Geheimnisse in deiner Stack-Konfiguration offenzulegen.
Wie funktioniert Kubernetes?
Kubernetes (K8s) ist ein System, das Anwendungen, die in Containern (wie Docker) ausgeführt werden, automatisch verwaltet, skaliert und repariert. Stell es dir als eine intelligente Orchestrierungsplattform vor, die dafür sorgt, dass deine Anwendung auf vielen Rechnern zuverlässig läuft.
- Cluster
Eine Kubernetes-Konfiguration wird als Cluster bezeichnet und besteht aus:- Master (Control Plane): Das Gehirn entscheidet, was wo ausgeführt werden soll.
- Nodes (Workers): Die Muskeln führen deine Anwendungen aus.
- Pods
Die kleinste einsetzbare Einheit. Ein Pod enthält in der Regel einen Container, kann aber auch mehrere enthalten, die zusammenlaufen müssen. Kubernetes plant Pods auf Knoten ein. - Bereitstellungen
Eine Bereitstellung definiert, wie viele Kopien deines Pods ausgeführt werden sollen. Kubernetes stellt sicher, dass diese Anzahl immer ausgeführt wird (Selbstheilung). - Dienste
Ein Dienst gibt deinen Pods eine stabile Netzwerkidentität. Dadurch können Clients deine Anwendung auch dann erreichen, wenn Pods ständig erstellt oder gelöscht werden. - Die Kontrollschleife (K8s Magic)
Kubernetes vergleicht ständig: «Was sollte laufen?» vs. «Was läuft?» Wenn etwas nicht stimmt:- Es startet Container neu.
- Es plant Pods neu.
- Es startet neue.
- Es verschiebt Workloads, wenn ein Knoten ausfällt.
Dies wird als Abgleichung bezeichnet. Hier eine Illustration:
Man kann es sich ähnlich wie ein Hotel vorstellen:
- Zimmer = Rechner (Nodes)
In jedem Zimmer können Gäste wohnen. - Gäste = Pods (Teile deiner Anwendung)
Jeder Gast braucht einfach nur einen Platz zum Schlafen. - Hotelmanager = Kubernetes
Der Manager kümmert sich darum, dass:- Gäste auf freie Zimmer verteilt werden
- Gäste umziehen, wenn ein Zimmer kaputtgeht
- immer die richtige Anzahl Gäste im Hotel bleibt
- alles automatisch kontrolliert und repariert wird
- Reservierungen = Deployments
Du sagst dem Manager: „Ich möchte immer 10 Gäste im Hotel haben.“ Der Manager sorgt dafür egal was passiert. - Rezeption = Services
Auch wenn Gäste die Zimmer wechseln, weiss die Rezeption immer, wo sie sind.
Zusammenfassung
Kubernetes (K8s) ist eine Plattform zur Automatisierung von Deployment, Skalierung und Verwaltung containerisierter Anwendungen. Es organisiert Container in Pods, verteilt sie auf Nodes und überwacht ständig, ob der „desired state“ eingehalten wird.
Wichtige Funktionen sind Rollouts, Service Discovery, Load Balancing, Autoscaling, Self-healing, Storage Provisioning, sowie Secret und Configuration Management.
Ein Cluster besteht aus der Control Plane (entscheidet) und den Worker Nodes (führen Workloads aus). Kubernetes sorgt automatisch dafür, dass Anwendungen verfügbar bleiben, effizient Ressourcen nutzen und sich bei Fehlern selbst reparieren.
Kubernetes ist der „Manager“, der sicherstellt, dass alle Anwendungen korrekt laufen, erreichbar bleiben und sich je nach Bedarf anpassen.
