Контейнеризация — это технология, которая позволяет создать изолированную среду, называемую контейнером, для приложения и всех его зависимостей. Это стало настоящим прорывом в сфере разработки программного обеспечения, поскольку решает одну из основных проблем: «приложение работает на локальной машине, но не работает на сервере».
Рассмотрим ситуацию: разработчик создаёт приложение на своём ноутбуке, где установлены определённые версии библиотек, языков программирования и операционной системы. Он тестирует приложение, и оно работает безупречно. Однако при попытке запустить его на сервере возникают ошибки. Причина в том, что окружение на сервере отличается от окружения на ноутбуке.
Контейнеризация решает эту проблему, создавая универсальную «коробку», которая содержит всё необходимое для работы приложения: код, библиотеки, конфигурации и даже операционную систему.
История контейнеризации началась задолго до появления Kubernetes.
В 2013 году компания Docker представила инструмент, который сделал контейнеризацию доступной и простой в использовании для широкого круга пользователей. До этого существовали и другие технологии, например, LXC (Linux Containers), но именно Docker популяризировал концепцию контейнеров благодаря своей простоте и удобству. С тех пор контейнеризация стала стандартом де-факто в современной разработке.
Благодаря своей изолированности и лёгкости, они могут быть запущены на любом количестве хостов, что делает их идеальным решением для масштабируемых приложений.. В случае увеличения нагрузки на ваш сервис, вы можете легко запустить дополнительные экземпляры контейнеров, чтобы эффективно обрабатывать поступающие запросы. Это позволяет ускорить процесс разработки.
Благодаря использованию контейнеров, разработчики могут сосредоточиться на написании кода, не отвлекаясь на настройку окружения. Это особенно актуально в больших командах, где каждый участник работает на своём устройстве.
Контейнеризация также способствует непрерывной интеграции и доставке (CI/CD). Она позволяет автоматизировать процессы сборки, тестирования и развёртывания, создавая конвейеры, которые гарантируют безопасность и успешное тестирование каждого изменения в коде.
Kubernetes — это сложный инструмент, требующий дополнительных навыков и знаний дополнительного программного обеспечения. Поэтому в рамках курса «Эксплуатация и разработка в Kubernetes» студенты изучают не только сам инструмент, но и Docker, Grafana, Prometheus, а также учатся работать с облачными платформами.
Приведём в пример небольшой ресторан. Он начинается с одного повара, который готовит блюда на кухне. Постепенно поток клиентов растёт, и приходится нанимать больше поваров, расширять меню и организовывать работу так, чтобы всё было слаженно. Можно сказать, что каждый повар — это контейнер, а задача управляющего — следить за тем, чтобы все они работали эффективно, не мешали друг другу и могли быстро адаптироваться к изменениям спроса. Именно эту задачу решает Kubernetes.
Kubernetes — это открытая платформа для автоматизации развёртывания и масштабирования контейнеризированных приложений и управления ими. Она была создана в Google в 2014 году и быстро стала стандартом в мире DevOps. Сегодня её поддерживает сообщество Cloud Native Computing Foundation (CNCF), что делает её одной из самых популярных технологий для работы с контейнерами.
Если контейнеризация помогает обеспечить переносимость и изоляцию приложений, то Kubernetes предлагает решение для управления сотнями и даже тысячами контейнеров.
В реальных проектах может быть множество микросервисов, каждый из которых запускается в отдельном контейнере. Без системы управления пришлось бы вручную контролировать запуск, остановку, обновление и масштабирование каждого контейнера. Это было бы похоже на попытку дирижировать огромным оркестром без дирижёра — неизбежен хаос.
Kubernetes берёт на себя эту рутинную работу. Он автоматически распределяет контейнеры по серверам, следит за их состоянием, перезапускает упавшие экземпляры, балансирует нагрузку и даже помогает обновлять приложения без остановки работы.
Чтобы понять, как Kubernetes функционирует, необходимо изучить его ключевой принцип — декларативное управление. Вместо того чтобы давать системе конкретные инструкции (например, «запусти этот контейнер на этом сервере»), пользователь просто описывает желаемое состояние. Например: «я хочу иметь три экземпляра этого контейнера». Kubernetes самостоятельно определяет, как достичь этого состояния, и постоянно проверяет, соответствует ли реальность вашим требованиям.
Основные функции Kubernetes:
- Организация работы контейнеров.
Kubernetes автоматически распределяет контейнеры по доступным серверам, которые называются узлами. Если один из серверов выходит из строя, система переносит контейнеры на другие узлы, чтобы приложение продолжало работать.
Увеличение мощности.
Если нагрузка на сервис увеличивается, Kubernetes может автоматически запустить дополнительные экземпляры контейнеров. Когда нагрузка снижается, лишние экземпляры отключаются, что позволяет экономить ресурсы.
- Распределение нагрузки.
Kubernetes распределяет входящие запросы между всеми работающими экземплярами контейнеров, чтобы ни один из них не был перегружен.
- Восстановление после сбоя.
Если контейнер падает, Kubernetes автоматически перезапускает контейнер или переносит его на другой узел.
- Обновление без простоя.
Kubernetes позволяет обновлять приложения постепенно, запуская новые версии контейнеров и останавливая старые. Если что-то пойдёт не так, система может автоматически откатить изменения.
Пример из реальной жизни.
Рассмотрим работу популярного интернет-магазина. В период «Чёрной пятницы» количество посетителей может увеличиться в несколько раз. Без использования Kubernetes сотрудникам IT-отдела пришлось бы вручную добавлять серверы, запускать новые версии приложения и контролировать их работу. С Kubernetes все эти задачи выполняются автоматически. Система отслеживает увеличение нагрузки и запускает дополнительные контейнеры, чтобы обеспечить стабильную работу с большим количеством пользователей. По окончании распродажи лишние контейнеры отключаются, и ресурсы освобождаются.
Почему Kubernetes стал стандартом? Всё просто: Kubernetes — это универсальное решение. Он может работать на любых серверах: будь то локальные машины, облачные провайдеры (AWS, Google Cloud, Azure) или гибридные среды. Это делает его отличным выбором для компаний, которые хотят быть гибкими и не зависеть от конкретного поставщика услуг.
Кроме того, Kubernetes активно развивается благодаря большому сообществу разработчиков. Регулярно выпускаются новые версии с улучшениями и исправлениями, а экосистема вокруг Kubernetes включает множество инструментов для мониторинга, безопасности, логирования и решения других задач.