Kubernetes: Diese Open-Source Software solltet ihr kennen

Was ist Kubernetes?

Kubernetes (auch als K8s bezeichnet) ist eine 2014 eingeführte Open-Source-Software zur End-zu-End-Automatisierung von Bereitstellungs- und Skalierungsprozessen sowie einem zentralisierten Management der Container-Cluster von Linux.

Eine mit K8s betriebene Lösung kann auf einer Public oder Private Cloud oder einer physischen Server-Infrastruktur bereitgestellt werden.

Kubernetes wurde ursprünglich von Google entworfen und später an Cloud Native Computing Foundation gespendet. Die Open-Source-. Die Open-Source-Software kommt bevorzugt in Kombination mit dem Docker-Container-Manager zum Einsatz, was dank der Erhöhung der Gesamtperformance (CPU, RAM-Power) simple und schnelle horizontale Skalierungen von LXD-Containern und Libcontainern sowie virtuelle Skalierungen ermöglicht.

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Nachfolgend wird näher auf die Grundlagen von Kubernetes eingegangen, ein Blick auf Use-Cases geworfen und abschliessend werden die Vor- und Nachteile der Software beleuchtet.

Kubernetes Use-Cases

Als Erstes widmen wir uns dem Grundkonzept der Software: Containern. Bei einem Container handelt es sich sozusagen um die «Verpackung» einer Applikation oder Website mitsamt allen Umgebungen und Abhängigkeiten, die der Vereinfachung von Management-Prozessen dienen wie Datentransfer von Server zu Server, Skalierungen oder Updates.

All diese Prozesse können für mehrere Apps oder Sites auf demselben Host implementiert werden – ohne dass mehrere Betriebssysteme genutzt werden müssen. Dies wiederum reduziert die Laststufe auf dem Host.

Kubernetes ist im Grunde ein Tool zum zentralisierten Management der oben beschriebenen Container.

Die Lösung basiert auf mehreren Einheiten und Abstraktionen:

• Nodes, sprich Server (physisch oder Cloud-basiert), die in das Kubernetes Cluster integriert sind
• Master, der für das Management verantwortliche Node
• Kubelet, ein durch Nodes ermöglichter Prozess
• Controller, ein Prozess zum Status-Management
• Pods, eine Abstraktion zur Definition von Containern und Ressourcen, die für den Launch und das Management innerhalb der Kubernetes Cluster benötigt werden
• Services, die Festlegung von Pods-Gruppen gemäss spezifischen Zugangsregeln
• Volumen, der Speicherplatz für lokalisierte Daten
• Operatoren, die für das zentralisierte Management von zustandsorientierten Containern innerhalb von Clustern eingesetzt werden

Diese Liste der Abstraktionen ist bei weitem nicht abschliessend, die oben genannten Begriffe sollen jedoch zum Verständnis der Architektur und Grundprozesse im Fundament von K8s beitragen.

Kubernetes Funktionsprinzip

Kubernetes basiert auf der dynamischen Zuteilung von Management-Ressourcen zwischen Pods. Dasjenige Cluster, das in einem bestimmten Moment die Funktion des Container-Managements übernimmt, verfügt über Kubelet-Funktionalität, Wizard-Komponenten und Speicherplatz. In den Pods findet die Kapselung von Containern statt, wobei im Vorfeld festgelegte IP-Adressen den externen Zugang der Container garantieren.

Ein solches System ist in hohem Masse fehlertolerant, da Kubelet im Falle eines inkorrekten Status die Pods automatisch auf einem zu diesem Zeitpunkt funktionierenden Node neu startet.

Für wen ist Kubernetes geeignet? 

Kubernetes sorgt für den notwendigen Abstraktionsgrad, der Probleme der Betriebssysteme- und Hardware-Wahl für laufende Applikationen und Sites eliminiert. Gleichzeitig eröffnet Kubernetes zahlreiche Möglichkeiten für Übertragungen und Erweiterungen.

Die physische Platzierung von Containern kann an einem beliebigen Ort in beliebiger Weise erfolgen: auf physischen Servern, in öffentlichen, hybriden oder privaten Clouds – ohne API-Referenz, unterstützte Sprachen und andere Betriebssystem-Funktionen.

Wer auf der Suche nach einer universellen Lösung für die zentralisierte Bereitstellung von Websites und Apps im PaaS-Format aber gleichzeitig hohe Flexibilität in Bezug auf spezifische Komponenten angewiesen ist, sollte Kubernetes in Betracht ziehen.

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Vorteile von Kubernetes für Ihren Betrieb

Hier sind die wichtigsten Vorteile von Kubernetes:

• Höhere Software-Stabilität: Kubernetes unterstützt die End-zu-End-Optimierung von Software-Einführungen sowie Management-Prozessen und stellt Skripts für eine höhere Fehlertoleranz, horizontale Skalierung und selbstreparierende Systeme bereit.
• Effiziente Traffic-Abwicklung: Horizontale Skalierungen sind deutlich kosteneffizienter, als sich bei der vertikalen Methode mit Server-Lastspitzen herumzuschlagen. Kubernetes löst nicht nur das Skalierungsproblem, sondern minimiert durch die Aktivierung von Containern auf verschiedenen Rechnern auch die Wahrscheinlichkeit von Ausfallzeiten.
• Minimale Skalierungskosten: Kubernetes reduziert die Notwendigkeit von zusätzlicher Hardware bei Skalierungen und somit minimiert Ihre It-Kosten. 
• Vielseitige Cloud-Abwicklung: Die Kubernetes-Entwickler – Xelon Plattform – hat in Bezug auf die Bereitstellung von Containern in privaten, hybriden oder öffentlichen Clouds alle Eventualitäten bedacht. Doch Achtung: Nicht jeder Cloud-Provider kann die Kubernetes-Cloud anbieten.
• Kein Coding-Wissen vorausgesetzt: Dank des hohen Abstraktionsgrades ist es bei Kubernetes nicht notwendig, sich mit dem Innenleben der Software vertraut zu machen.
• Beschleunigte Markteinführung: Da Kubernetes End-zu-End-Softwarebereitstellung (inklusive Fernmessung und Security-Hardware) anbietet, können Lösungen ohne Verzögerung auf dem Markt eingeführt werden.
• Keine Ausfallzeiten: Dank der Möglichkeit, Container auf mehreren Hosts gleichzeitig zu platzieren, können Veränderungen an den Kopien vorgenommen werden, ohne dass sämtliche Arbeitsprozesse unterbrochen werden müssen.
• Einfache Cloud-Migration: Aufgrund der Abstraktion und der Unabhängigkeit von Hardware können Websites oder Web-Anwendungen ohne grossen Aufwand von der Cloud auf einen physischen Server transferiert werden.

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Hier lauern Fallen

Wie jede Software hat auch Kubernetes seine Nachteile. Dies sind die häufigsten Kubernetes-Fallen, in die Kunden tappen:

• Popularität vor Funktionalität: Kubernetes ist äusserst beliebt, wird in der Tech-Szene vielfach in hohen Tönen gelobt und dürfte teilweise bloss aufgrund des aktuellen Hypes um die Software ausgewählt worden sein. Wir raten dazu, mehrere Lösungen zu vergleichen, da Kubernetes im Bereich Automatisierung, Bereitstellung und Skalierung von Container-Anwendungen bei weitem nicht die einzige Option auf dem Markt ist.
• Fehlen von Spezialisten: Trotz der hohen Beliebtheit gibt es noch keine grosse Auswahl an Kubernetes-Spezialisten.
• Kehrseite von Zentralisierungen: Je nach Ausgangslage und Umstand können Zentralisierungen Fluch und Segen gleichzeitig sein. Auf der einen Seite ermöglichen sie eine hohe Erreichbarkeit und stabile Performance, da sich alle notwendigen Tools an einem Ort befinden. Auf der anderen Seite besteht das Risiko, dass das ganze System leidet, wenn ein zentraler Node aussteigt.
• Technologie in den Kinderschuhen: Kubernetes ist eine relativ junge Technologie, die Community ist im Vergleich zu anderen, etablierten Technologien noch klein.

Schlussfolgerung

Kubernetes wird heute profitabel von globalen Tech-Giganten für die Entwicklung von Web-Lösungen verwendet. Google, IBM, RedHat, Rackspace und zahlreiche andere renommierte Unternehmen belegen, dass Kubernetes bei der Auswahl von Softwares zur Automatisierung, Bereitstellung und Skalierung von Container-Anwendungen eine gute Wahl sein kann.

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