Was ist Kubernetes?

Bei Kubernetes handelt es sich um eine Open-Source Plattform, die ausgelagerte Container-Anwendungen ermöglicht. Somit wird die Verwaltung, Bereitstellung und Skalierung von Arbeitslasten automatisiert. Der Ursprung stammt von Google und wurde 2014 vom ersten Tag als Open-Source-Projekt gestaltet. Im Laufe weniger Jahre hat sich Kubernetes mit Tools, Dienstleistungen und Support zu einem weltweit erfolgreichen Projekt entwickelt. Integriert sind die Community Erfahrungen der letzten zwei Jahrzehnte hinsichtlich Produktions-Workloads, intelligenten Praktiken und neuen Ideen. Im Zuge der Gründung und Entwicklung spendete Google das Kubernetes Projekt an die Cloud Native Computing Foundation. Ziel ist, eine Plattform zu schaffen, die automatisierte Prozesse von Anwendungscontainern auf verschiedene Hosts verteilt. Man spricht dabei von der Container-Orchestrierung.


Container-Orchestrierung

Software Anwendungen wurden in den letzten Jahren revolutioniert. Im Gegensatz zur Vergangenheit arbeiten digitale Anwendungen heute zunehmend mit Applikationen und Microservices. Sie sind hinsichtlich technischer Updates und Erweiterungen einfacher zu handhaben und verfügen über Eigenschaften, einzelne Anwendungen in eine Architektur zu setzen, die mit einem Modul-System oder einem Orchester verglichen werden kann. Infolgedessen wird eine Schnittstelle benötigt, damit einzelne Module bzw. Mikroservices miteinander kommunizieren können. Hier kommt die Container-Orchestrierung ins Spiel.

Einzelne Container dienen als Verpackung einzelner Anwendungen. Darin enthalten sind Konfigurationsdateien sowie Bibliotheken. Der Container verfügt also über die komplette Laufzeitumgebung in einem einzigen, portablen Paket. Somit ist die Basis für das hin- und herschieben von Anwendungen in unterschiedliche Umgebungen gegeben. Gleichzeitig können container-basierte Applikationen physikalisch zusammenarbeiten oder zu einem späteren Zeitpunkt in einer zusammengefasst werden. Mehrere Container teilen sich einen Systemkern und benötigten in der Gesamtheit weniger Ressourcen wie Speicherplatz und Rechenleistung. Im Vergleich zu herkömmlichen Anwendungen können mehr Container auf einem Server platziert werden. Hier ist die virtuelle Schnittstelle der Plattform für Automatisierungen gegeben. Die Bespielung, Skalierung und Wartung von Anwendungscontainern wird auf verteilten Hosts umgesetzt. Bei dieser Orchestrierung kommen Container-Tools zum Einsatz, die von Cloud-Plattformen unterstützt werden. Namentlich gehören dazu Red Haus Open Shift, IBM Cloud, Oracles OCI, Microsofts Azure oder Amazons AWS.


Komponenten der Kubernetes-Architektur

Die Kubernetes Architektur ist komplex und keineswegs einfach. Die Hauptkomponente besteht aus dem Control Plane bzw. einem Cluster-Master. Dieses Gehirn kann zentral oder auch über mehrere Maschinen verteilt sein. Hier befinden sich API Server, Scheduler und Controller. Sämtliche Aufgaben der Orchestrierung sind hier verankert. Zentraler Kommunikationsknoten ist der Kube-API-Server. Der sogenannte Schlüsselwertspeicher befindet sich im Etcd, der zur Sicherung der Clusterdaten dient.

Eine weitere Komponente ist der Kube-Scheduler, dem kein Knoten zugeteilt ist. Er beobachtet neue Pods und wählt anschließend aus, wo diese ausgeführt werden. Der Kube-Controll-Manager wiederum verwaltet Deployments und Ressourcen. Für diese Aufgaben sind Hauptsteuerungsschleifen integriert, ferner überwacht er die gewünschten und aktuellen Unterschiede des Clusterstatus und führt gegebenenfalls notwendige Änderungen durch. Ihnen untergeordnet sind die Nodes, die sogenannten Arbeitsmaschinen in den Kubernetes.

Eine weitere Komponente ist der Kubelet, welcher Pods startet und kontrolliert. Der Kube-Proxy wiederum sorgt für die Aufrechterhaltung aller Netzwerkregeln, indem er Weiterleitungen an die Service Endpunkte weiterleitet bzw. ausführt. Der Container-Runtime wird durch Container-Engines unterstützt.

Eine Erweiterung der Kubernetes Komponenten wird durch Addons gewährt. Wir sprechen hier von Services und Pods, jedes einzelne stellt ein Cluster-Feature bereit. Solche Addons werden auf unterschiedlichen Ebenen organisiert. Das Web-UI stellt als Dashboard eine webbasierte Nutzeroberfläche für die Cluster bereit. Darüber hinaus überwacht es die im Cluster ausgeführten Anwendungen.


Wofür benötigt man Container?

Um Anwendungen unabhängig und Ressourcen schonend anzuwenden, werden Container benötigt. Während sie sich einen Systemkern teilen, agieren sie auf funktionaler Ebene verschiedene Aufgaben und arbeiten in einer containerzentrierten Managementumgebung.


Wieso Kubernetes?

Die technischen Anforderungen an eine IT-Umgebung wächst zunehmend. Ein Kubernetes Container Hosting erfüllt hohe Sicherheitsanforderungen an ein Unternehmen. Mit der neuen containerzentrierten Managementumgebung wird eine zukunftsorientierte Infrastruktur und User-Workload geschaffen. Kubernetes ist weitaus flexibler, dank der Container-Orchestrierung können Serviceleistungen ohne Downtime ausgerollt werden.


Kubernetes als Plattform

Kubernetes fasst verschiedene Gruppen von Hosts in Clustern zusammen und verwaltet diese effizient. Die Open-Source-Plattform k8 automatisiert den Betrieb von Linux-Container und bietet mit dem Hosting für cloudnative Anwendungen eine schnelle Skalierung wie Daten-Streaming.


Docker mit Kubernetes

Gegenüber dem klassischen Linux-Container schlüsselt die Docker-Technologie einzelne Anwendungen auf und stellt die notwendigen Tools bereit. So können die Vorteile der Docker-Container mit Kubernetes optimal genutzt werden. Der Ansatz beschränkt sich auf die Aktualisierung oder Reparatur einzelner Teile einer Anwendung. So muss nicht die komplette Anwendung außer Betrieb gesetzt werden.


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Die Vorteile von einer containerbasierten Managementumgebung mit Kubernetes sind nicht von der Hand zu weisen und im Text zuvor deutlich herauskristallisiert worden. Falls wir Ihr Interesse geweckt haben oder Sie ein unverbindliches Angebot zur Optimierung Ihres Managementsystems bekommen möchten, kontaktieren Sie uns.


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