Kubernetes je open-source software, který automatizuje nasazování, správu a škálování kontejnerizovaných aplikací. Orchestruje clustery virtuálních počítačů, plánuje kontejnery a zajišťuje samoopravení, vyrovnávání zatížení a přenositelnost napříč prostředími.
Kubernetes je open-source software, který DevOps používá k nasazování, správě a škálování kontejnerů v clusteru. Docker, další open-source technologie, je výchozí formát souborů kontejnerů běžně používaný společně s Kubernetes.
Kontejnery balí aplikaci s jejími závislostmi a konfigurací, aby mohla konzistentně běžet v různých prostředích. Jak se aplikace vyvíjí, můžete spouštět mnoho kontejnerů na mnoha serverech a ruční koordinace všeho se komplikuje. Kubernetes tuto složitost řeší pomocí open-source rozhraní API a řídicího systému, který rozhoduje, co má kde běžet, a udržuje to v provozu.
Kubernetes orchestruje clustery virtuálních počítačů a plánuje spouštění kontejnerů podle dostupných výpočetních prostředků a potřeb jednotlivých kontejnerů.
Kubernetes spravuje zjišťování služeb a vyrovnávání zatížení, aby se provoz směroval do správných Podů, i když se Pody v čase mění.
Kubernetes škáluje úlohy podle využití výpočetních prostředků a požadovaného stavu, který nastavíte.
Kubernetes kontroluje stav prostředků a při problémech může restartovat nebo replikovat kontejnery. Restartuje nebo nahrazuje selhané kontejnery a zadržuje provoz, dokud úlohy nejsou připravené.
Kubernetes podporuje vzory nasazení pro běžící aplikace, včetně automatizovaných zavádění a vrácení zpět podle požadovaného stavu, který popíšete.
Kubernetes poskytuje správu tajných kódů a konfigurace pro citlivé informace, jako jsou hesla nebo tokeny.
Kubernetes může připojit vámi zvolené systémy úložiště (například místní úložiště nebo možnosti veřejného cloudu) podle modelu orchestrace úložiště Kubernetes.
Kubernetes je vystavěný kolem objektů API, tedy prostředků, které deklarujete a spravujete. Tady je několik příkladů:
Pod: Základní jednotka, která spouští jeden nebo více kontejnerů.
Služba: Stabilní způsob, jak zpřístupnit aplikaci a směrovat provoz na měnící se Pody.
Deployment: Způsob, jak popsat požadovaný stav aplikace a v čase ho aktualizovat (často v souvislosti se zaváděním a vrácením zpět).
Uzel: Počítač v clusteru, na kterém běží Pody.
Řídicí rovina: Součásti, které spravují stav clusteru a rozhodnutí o plánování.
Deklarujete požadovaný stav aplikace (co má běžet, kolik kopií a jaké jsou požadavky na prostředky).
Řídicí rovina tento požadavek zaznamená a provede přes rozhraní Kubernetes API a podpůrné úložiště.
Plánovač umístí Pody na uzly s dostatečnými prostředky.
Součásti uzlů spouštějí úlohu.
Kontrolery průběžně slaďují skutečný stav s požadovaným stavem, podle potřeby škálují, nahrazují a aktualizují úlohy.
Cluster Kubernetes se obvykle popisuje ve dvou částech: řídicí rovina, která cluster spravuje, a pracovní uzly, které spouštějí vaše úlohy.
Tyto součásti spravují celkový stav clusteru:
kube-apiserver: Zpřístupňuje rozhraní Kubernetes HTTP API (vstupní bránu pro požadavky).
etcd: Konzistentní, vysoce dostupné úložiště dat ve formátu klíč–hodnota pro data clusteru.
kube-scheduler: Vyhledává Pody, které je potřeba umístit, a přiřazuje je k uzlu.
kube-controller-manager: Spouští kontrolery, které slaďují skutečný stav s požadovaným.
cloud-controller-manager (volitelné): Propojuje Kubernetes s řídicí logikou specifickou pro poskytovatele cloudu.
Každý pracovní uzel spouští software, který udržuje Pody a pravidla sítě:
kubelet: Zajišťuje, že Pody na uzlu běží, včetně jejich kontejnerů.
kube-proxy (volitelné): Udržuje pravidla sítě pro podporu služeb.
běhové prostředí kontejnerů: Spouští kontejnery na uzlu.
Kubernetes neplánuje jednotlivé kontejnery přímo abstraktně. Seskupuje jeden nebo více kontejnerů do Podu, který se stává základní provozní jednotkou. Pody se potom škálují nahoru nebo dolů směrem k požadovanému stavu, který definujete.
V praxi to znamená:
Popíšete aplikaci, kterou chcete spustit.
Kubernetes plánuje Pody na počítače s dostupnými výpočetními prostředky.
Kontrolery udržují cluster v pohybu směrem ke stavu, který jste požadovali.
Pody můžou přicházet a odcházet, proto Kubernetes poskytuje primitiva, tedy základní stavební bloky, které kombinujete k popisu a spouštění aplikací v clusteru, a nabízí stabilní způsoby, jak se k úlohám dostat.
Každý Pod dostane vlastní IP adresu v rámci clusteru a v síťovém modelu Kubernetes můžou Pody komunikovat napříč uzly bez překladu síťových adres (NAT).
Rozhraní Service API poskytuje stabilní IP adresu nebo název hostitele pro sadu back-endových Podů, i když se jednotlivé Pody v čase mění.
Kubernetes udržuje objekty EndpointSlice, aby sledoval, které Pody aktuálně podporují službu.
Pro zpřístupnění služeb klientům mimo cluster podporuje Kubernetes rozhraní Gateway API (a ingress jako jeho předchůdce).
Některá prostředí můžou zpřístupnit službu externě pomocí typu služby LoadBalancer.
Clustery Kubernetes často zahrnují doplňky, které rozšiřují funkce nad rámec základních součástí. Příklady:
DNS pro překlad názvů v celém clusteru.
Webové uživatelské rozhraní (dashboard) pro správu clusteru.
Monitorování prostředků kontejnerů pro shromažďování metrik.
Protokolování na úrovni clusteru pro centrální shromažďování protokolů.
Kubernetes spouští kontejnerizované aplikace v clusteru počítačů a udržuje je ve stavu, který popíšete. Dělá to tak, že umisťuje práci na správné počítače, směruje provoz na správná místa a sleduje selhání a změny.
Většina úloh Kubernetes začíná jako deklarovaný „požadovaný stav“ (co má běžet, kolik kopií a jak mají být zpřístupněné). Kubernetes je založený na deklarativní konfiguraci a automatizaci.
Kubernetes plánuje kontejnery na počítače v clusteru podle dostupných výpočetních prostředků a toho, co jednotlivé kontejnery potřebují. Kontejnery běží v Podech, což je jednotka, kterou Kubernetes umisťuje na počítač.
Kontrolery sledují cluster a snaží se přibližovat aktuální stav požadovanému stavu pomocí serveru API, přes který provádějí změny.
Plánování je rozhodování o tom, kde to má běžet.
Kubernetes seskupuje kontejnery do Podů a potom tyto Pody umisťuje na počítače.
Kube-scheduler vyhledává Pody, které ještě nejsou přiřazené, a vybírá pro ně uzel.
Na každém uzlu kubelet zajišťuje, že Pody běží (včetně jejich kontejnerů).
Kontejnery a Pody se můžou vytvářet, přesouvat nebo nahrazovat, takže aplikace potřebují stabilní způsoby, jak se navzájem najít.
Kubernetes spravuje zjišťování služeb a používá vyrovnávání zatížení, aby se provoz dal směrovat, i když se Pody v čase mění.
Rozhraní Service API poskytuje stabilní IP adresu nebo název hostitele pro službu podloženou jedním nebo více Pody a Kubernetes sleduje podpůrné Pody prostřednictvím objektů EndpointSlice.
Když se Pody za službou změní, směrování služby se přizpůsobí, takže provoz dál dosahuje aktuálních back-endů.
Kubernetes může škálovat úlohy směrem ke stavu, který nastavíte, včetně škálování podle využití výpočetních prostředků.
Mezi běžné myšlenky škálování patří:
Více replik (více Podů) pro zvládnutí vyšší poptávky.
Méně replik, když poptávka klesne.
Sledování prostředků, aby rozhodnutí o umístění odpovídala potřebám CPU a paměti.
To navazuje na model „požadovaného stavu“: určíte cíl a kontrolery na něm dál pracují.
Kubernetes zahrnuje chování samoopravení, které má za cíl udržovat stav a dostupnost úloh. Patří mezi ně následující:
Restartování selhaných kontejnerů (restarty na úrovni kontejneru).
Nahrazování selhaných Podů, aby se zachoval požadovaný počet replik (nahrazení repliky).
Přeplánování úloh, když uzly přestanou být dostupné.
Odebrání selhaných Podů z koncových bodů služeb, aby provoz směřoval jen na zdravé Pody (vyrovnávání zatížení pro služby).
Samoopravení kontroluje stav kontejnerů a při problémech je restartuje nebo replikuje.
Klíčové ukazatele výkonu (KPI neboli metriky) se používají k pochopení stavu clusteru a chování úloh.
Systémové součásti Kubernetes emitují metriky (ve formátu Prometheus), které jsou užitečné pro řídicí panely a upozornění.
Metriky jsou obvykle dostupné na HTTP koncovém bodu /metrics dané součásti, včetně součástí jako kube-apiserver, kube-scheduler, kubelet, kube-proxy a kube-controller-manager.
Signály stavu clusteru (metriky na úrovni součástí a vzory chyb)
Stabilita úloh (například časté restarty nebo nahrazování)
Tlak na kapacitu (přidělení prostředků vs. poptávka, navázané na rozhodnutí o škálování)
Monitorování dává týmům úplnější přehled o prostředcích clusteru, rozhraní Kubernetes API, kontejnerech a protokolech, což zkracuje zpětnovazební smyčku mezi problémy a opravami.
Kubernetes se často volí, když týmy potřebují konzistentní způsob, jak spouštět mnoho kontejnerů na mnoha počítačích, zatímco směrování provozu, škálování a zotavení řeší platforma.
Kubernetes může škálovat úlohy, tedy zvětšovat nebo zmenšovat je podle změn poptávky, směrem k cílovému stavu a může škálovat podle využití výpočetních prostředků.
Webové aplikace s proměnlivým provozem (kampaně, sezónní špičky): Upravujte repliky podle změn zatížení.
Dávkové nebo událostmi řízené zpracování: Přidejte kapacitu pro nárazy a potom ji zase snižte.
Mikroslužby: Škálujte konkrétní služby, aniž byste škálovali celou aplikaci.
Kubernetes podporuje automatické efektivní umisťování (bin packing), tedy umisťování kontejnerů na uzly podle potřeb CPU a paměti, aby se lépe využily dostupné prostředky. Sleduje také přidělení prostředků při správě úloh.
Sdílené clustery pro více týmů: Snižte plýtvání kapacitou umisťováním úloh tam, kde jsou dostupné prostředky.
Clustery se smíšenými úlohami (služby i úlohy): Udržujte uzly vytížené bez ručního umisťování.
Kubernetes může zpřístupňovat úlohy pomocí DNS nebo IP adresy a může rozdělovat síťový provoz tak, aby nasazení zůstala stabilní. Spravuje také zjišťování služeb a zahrnuje vyrovnávání zatížení při změnách úloh.
Komunikace mikroslužeb: Služby se navzájem najdou prostřednictvím stabilních názvů, zatímco se Pody mění.
Interní rozhraní API za stabilním koncovým bodem: Směrujte provoz jen na aktuální back-endy.
Kubernetes je navržený tak, aby nahrazoval selhané kontejnery, přeplánovával úlohy, když uzly přestanou být dostupné, a udržoval požadovaný stav. Mezi příklady patří restartování kontejnerů, nahrazování replik a odebírání nezdravých Podů z koncových bodů služeb, aby provoz směřoval jen na zdravé Pody.
Služby s nepřetržitým provozem: Restartujte nebo nahrazujte selhané instance bez ručního zásahu.
Clustery s častými změnami uzlů: Přeplánujte úlohy, když uzel vypadne.
Služby za službou: Přestaňte směrovat provoz na nezdravé Pody.
Kubernetes podporuje automatizované zavádění a vrácení zpět. Popíšete požadovaný stav a Kubernetes k němu řízenou rychlostí posouvá skutečný stav.
Časté aktualizace aplikací: Zavádějte změny postupně a v případě potřeby je vraťte zpět.
Týmy vydávající více služeb: Udržujte mechaniku vydávání konzistentní napříč aplikacemi.
Kontejnerizované aplikace jsou oddělené od infrastruktury a Kubernetes je pomáhá přesouvat z místních počítačů do produkce napříč místními prostředími, prostředími serverless, hybridního cloudu a multicloudu při zachování konzistence napříč prostředími.
Parita vývoje/testování/produkce: Zachovejte stejný model balení a plánování napříč prostředími.
Hybridní nasazení: Spouštějte části systému místně a části v cloudu se stejným přístupem k orchestraci.
Kubernetes poskytuje společný způsob spouštění kontejnerizovaných úloh s deklarativní konfigurací a automatizací strojového učení, podpořený velkou a rostoucí sadou nástrojů a komunitní podporou.
Když týmy vytvářejí systémy složené z mnoha služeb, krátkodobých úloh a častých aktualizací, Kubernetes zůstává praktickým základem, protože se zaměřuje na opakovatelné operace:
Konzistentní provoz napříč prostředími (kontejnery zabalené se závislostmi běží stejným způsobem napříč prostředími).
Široký, aktivní ekosystém s široce dostupnými službami, podporou a nástroji.
Rozšiřitelnost prostřednictvím komunitních doplňků, modulů plug-in a programu kompatibility, který udržuje základní rozhraní API konzistentní napříč verzemi.
Pokud vytváříte nebo provozujete úlohy, Azure Kubernetes Service (AKS) vám pomůže nasazovat a spravovat kontejnerizované aplikace, zatímco Azure spravuje řídicí rovinu.
Získat mobilní aplikaci Azure 
