Kubernetes es un software de código abierto que automatiza la implementación, la administración y el escalado de aplicaciones en contenedores. Organiza clústeres de máquinas virtuales, programa contenedores y proporciona recuperación automática, equilibrio de carga y portabilidad entre entornos.
Kubernetes es un software de código abierto que DevOps usa para implementar, administrar y escalar contenedores en un clúster. Docker, otra tecnología de código abierto, es el formato de archivo contenedor predeterminado que se usa normalmente junto con Kubernetes.
Los contenedores empaquetan una aplicación con sus dependencias y configuración para que pueda ejecutarse de forma coherente en entornos diferentes. A medida que una aplicación evoluciona, puede ejecutar muchos contenedores en muchos servidores y coordinar todo esto manualmente se complica. Kubernetes aborda esa complejidad con una API de código abierto y un sistema de control que decide qué debe ejecutarse y lo mantiene en ejecución.
Kubernetes organiza clústeres de máquinas virtuales y programa contenedores para que se ejecuten en función de los recursos de proceso disponibles y las necesidades de recursos de cada contenedor.
Kubernetes administra la detección de servicios y el equilibrio de carga para que el tráfico se pueda enrutar a los Pods adecuados, incluso cuando los Pods cambian con el tiempo.
Kubernetes escala las cargas de trabajo en función del uso del proceso y del estado deseado que establezca.
Kubernetes comprueba el estado de los recursos y puede reiniciar o replicar contenedores cuando se producen problemas. Reinicia o reemplaza los contenedores con errores y retiene el tráfico hasta que las cargas de trabajo estén listas.
Kubernetes admite patrones de implementación para ejecutar aplicaciones, incluidas las implementaciones automatizadas y las reversiones en función del estado deseado que se describe.
Kubernetes proporciona administración de secretos y configuraciones para información confidencial, como contraseñas o tokens.
Kubernetes puede montar los sistemas de almacenamiento que elija (por ejemplo, opciones de almacenamiento local o nube pública), en función del modelo de orquestación de almacenamiento de Kubernetes.
Kubernetes se basa en objetos de API: recursos que se declaran y administran. Estas son algunas:
Pod: unidad básica que ejecuta uno o varios contenedores.
Servicio: una manera estable de exponer una aplicación y enrutar el tráfico a los Pods cambiantes.
Implementación: una manera de describir un estado de aplicación deseado y actualizarlo con el tiempo (a menudo vinculado a implementaciones y reversiones).
Nodo: una máquina del clúster donde se ejecutan los Pods.
Plano de control: componentes que administran el estado del clúster y la programación de decisiones.
Declara el estado deseado para la aplicación (qué debe ejecutarse, cuántas copias, necesidades de recursos).
El plano de control registra y actúa en esa solicitud a través de la API de Kubernetes y el almacén de respaldo.
El programador coloca Pods en nodos con recursos suficientes.
Los componentes de nodo ejecutan la carga de trabajo.
Los controladores se reconcilian continuamente para que el estado real coincida con el estado deseado: escalar, reemplazar y actualizar las cargas de trabajo según sea necesario.
Normalmente, un clúster de Kubernetes se describe en dos partes: un plano de control que administra el clúster y los nodos de trabajo que ejecutan las cargas de trabajo.
Estos componentes administran el estado general del clúster:
kube-apiserver: expone la API HTTP de Kubernetes (la puerta principal para las solicitudes).
etcd: un almacén de clave-valor coherente y de alta disponibilidad para los datos del clúster.
kube-scheduler: busca Pods que necesitan colocación y los asigna a un nodo.
kube-controller-manager: ejecuta controladores que concilian el estado real con el estado deseado.
cloud-controller-manager (opcional): conecta Kubernetes a la lógica de control específica del proveedor de nube.
Cada nodo de trabajo ejecuta software que mantiene Pods y reglas de red:
kubelet: garantiza que los Pods se ejecutan en el nodo, incluidos sus contenedores.
kube-proxy (opcional): mantiene reglas de red para admitir servicios.
container runtime: ejecuta contenedores en el nodo.
Kubernetes no programa contenedores individuales directamente en el resumen. Agrupa uno o varios contenedores en un Pod, que se convierte en la unidad operativa básica. A continuación, los Pods se escalan o reducen verticalmente hacia el estado deseado que defina.
En la práctica, esto significa:
Describe la aplicación que quiere ejecutar.
Kubernetes asigna los Pods a máquinas con recursos de procesamiento disponibles.
Los controladores mantienen el clúster en movimiento hacia el estado que solicitó.
Los Pods pueden ir y venir, por lo que Kubernetes proporciona primitivos (bloques de creación básicos que se combinan para describir y ejecutar aplicaciones en un clúster) que ofrecen formas estables de llegar a las cargas de trabajo.
Cada Pod obtiene su propia dirección IP en todo el clúster y los Pods pueden comunicarse entre nodos sin traducción de direcciones de red (NAT) en el modelo de red de Kubernetes.
La API de servicio proporciona una dirección IP estable o un nombre de host para un conjunto de Pods de back-end, incluso a medida que los Pods individuales cambian con el tiempo.
Kubernetes mantiene objetos de segmento de punto de conexión para realizar un seguimiento de los Pods que respaldan actualmente un servicio.
Para exponer servicios a clientes fuera del clúster, Kubernetes admite la API de puerta de enlace (y la entrada como su predecesora).
Algunos entornos pueden exponer un servicio externamente mediante el tipo de servicio LoadBalancer.
Los clústeres de Kubernetes suelen incluir complementos que amplían la funcionalidad más allá de los componentes principales. Entre los ejemplos se incluyen:
DNS para la resolución de nombres en todo el clúster.
Interfaz de usuario web (panel) para la administración de clústeres.
Supervisión de recursos de contenedor para la recopilación de métricas.
Registro de nivel de clúster para recopilar registros de forma centralizada.
Kubernetes ejecuta aplicaciones en contenedores en un clúster de máquinas y las mantiene en el estado descrito. Para ello, coloca el trabajo en las máquinas adecuadas, enruta el tráfico a los lugares adecuados y observa errores y cambios.
La mayoría de las cargas de trabajo de Kubernetes se inician como un "estado deseado" declarado (qué debe ejecutarse, cuántas copias y cómo deben exponerse). Kubernetes se basa en la configuración declarativa y la automatización.
Kubernetes programa contenedores en máquinas del clúster en función de los recursos de proceso disponibles y de lo que necesita cada contenedor. Los contenedores se ejecutan dentro de Pods, que es la unidad que Kubernetes coloca en una máquina.
Los controladores ven el clúster y trabajan para acercar el estado actual al estado deseado mediante el servidor de API para realizar cambios.
La programación es el "¿dónde debe ejecutarse?" decisión.
Kubernetes agrupa los contenedores en Pods y a continuación, los coloca en las máquinas.
Kube-scheduler busca Pods que aún no están asignados y selecciona un nodo para ellos.
En cada nodo, kubelet se asegura de que los Pods se estén ejecutando (incluidos sus contenedores).
Los contenedores y Pods se pueden crear, mover o reemplazar, por lo que las aplicaciones necesitan formas estables de encontrarse entre sí.
Kubernetes administra la detección de servicios y usa el equilibrio de carga para que el tráfico se pueda enrutar incluso a medida que los Pods cambian con el tiempo.
La API de servicio proporciona una dirección IP estable o un nombre de host para un servicio respaldado por uno o varios Pods, y Kubernetes realiza un seguimiento de los Pods de respaldo a través de objetos EndpointSlice.
Cuando los Pods detrás de un cambio de servicio, el enrutamiento del servicio se adapta para que el tráfico siga llegando a los back-ends actuales.
Kubernetes puede escalar las cargas de trabajo hacia el estado establecido, incluido el escalado basado en el uso de proceso.
Entre las ideas de escalado comunes se incluyen:
Más réplicas (más Pods) para controlar una mayor demanda.
Menos réplicas cuando la demanda disminuye.
Seguimiento de recursos para que las decisiones de selección de ubicación reflejen las necesidades de CPU y memoria.
Esto vuelve al modelo de "estado deseado": se especifica el destino y los controladores siguen trabajando hacia él.
Kubernetes incluye comportamientos de recuperación automática que tienen como objetivo mantener el estado y la disponibilidad de la carga de trabajo. Entre ellas se incluyen:
Reinicio de contenedores con errores (reinicios de nivel de contenedor).
Reemplazar Pods con errores para mantener el número solicitado de réplicas (reemplazo de réplica).
Reprogramar cargas de trabajo cuando los nodos dejan de estar disponibles.
Quitar Pods con errores de los puntos de conexión de servicio para que el tráfico solo vaya a Pods correctos (equilibrio de carga para servicios).
La recuperación automática comprueba el estado del contenedor y los reinicia o replica cuando se producen problemas.
Los indicadores clave de rendimiento (KPI o métricas) se usan para comprender el estado del clúster y el comportamiento de la carga de trabajo.
Los componentes del sistema de Kubernetes emiten métricas (formato Prometheus) que son útiles para paneles y alertas.
Las métricas suelen estar disponibles en el punto de conexión HTTP /metrics de un componente, incluidos componentes como kube-apiserver, kube-scheduler, kubelet, kube-proxy y kube-controller-manager.
Señales de mantenimiento del clúster (métricas de nivel de componente y patrones de error)
Estabilidad de la carga de trabajo (por ejemplo, reinicios o reemplazos frecuentes)
Presión de capacidad (asignación de recursos frente a demanda, asociada a decisiones de escalado)
La supervisión proporciona a los equipos una vista más completa de los recursos del clúster, la API de Kubernetes, los contenedores y los registros, acortando el bucle de comentarios entre problemas y correcciones.
Kubernetes se suele elegir cuando los equipos necesitan una manera coherente de ejecutar muchos contenedores en muchos equipos, lo que mantiene el enrutamiento, el escalado y la recuperación del tráfico controlados por la plataforma.
Kubernetes puede escalar las cargas de trabajo, es decir, aumentarlas o reducirlas a medida que cambia la demanda, hacia un estado de destino y puede escalarse en función del uso de proceso.
Aplicaciones web con tráfico variable (campañas, picos estacionales): ajuste las réplicas a medida que cambia la carga.
Procesamiento por lotes o controlado por eventos: agregue capacidad para ráfagas y a continuación, escale verticalmente.
Microservicios: escale servicios específicos sin escalar toda la aplicación.
Kubernetes admite el empaquetado automático de contenedores, que consiste en colocar contenedores en nodos en función de las necesidades de CPU y memoria para hacer un mejor uso de los recursos disponibles. También realiza un seguimiento de la asignación de recursos a medida que administra las cargas de trabajo.
Clústeres compartidos para varios equipos: reduzca la capacidad desperdiciada colocando las cargas de trabajo donde haya recursos disponibles.
Clústeres de cargas de trabajo mixtas (servicios más trabajos): mantenga los nodos ocupados sin colocación manual.
Kubernetes puede exponer cargas de trabajo mediante DNS o una dirección IP, y puede distribuir el tráfico de red para mantener estables las implementaciones. También administra la detección de servicios e incorpora equilibrio de carga a medida que cambian las cargas de trabajo.
Comunicación de microservicios: los servicios se encuentran entre sí a través de nombres estables mientras cambian los Pods.
API internas detrás de un punto de conexión estable: enrutar el tráfico solo a los back-end actuales.
Kubernetes está diseñado para reemplazar contenedores con errores, volver a programar las cargas de trabajo cuando los nodos dejan de estar disponibles y mantener el estado deseado. Algunos ejemplos son los reinicios de contenedores, el reemplazo de réplicas y la eliminación de Pods incorrectos de los puntos de conexión de servicio para que el tráfico solo vaya a Pods en buen estado.
Servicios siempre activados: reinicie o reemplace las instancias con errores sin intervención manual.
Clústeres con renovación frecuente de nodos: vuelva a programar las cargas de trabajo cuando un nodo deje de funcionar.
Servicios detrás de un servicio: detenga el enrutamiento del tráfico a Pods incorrectos.
Kubernetes admite implementaciones y reversiones automatizadas. Describa el estado deseado y Kubernetes mueve el estado real hacia él a una velocidad controlada.
Actualizaciones frecuentes de la aplicación: revierta los cambios gradualmente y a continuación, revierta si es necesario.
Teams envía varios servicios: mantenga la coherencia de la mecánica de lanzamiento entre aplicaciones.
Las aplicaciones en contenedores son independientes de la infraestructura y Kubernetes ayuda a moverlas de máquinas locales a producción en entornos locales, sin servidor, nube híbrida, y multinube a la vez que mantiene la coherencia entre entornos.
Paridad de desarrollo, pruebas y producción: mantenga el mismo modelo de empaquetado y programación en todos los entornos.
Implementaciones híbridas: ejecute partes de un sistema local y partes de la nube con el mismo enfoque de orquestación.
Kubernetes proporciona una manera común de ejecutar cargas de trabajo en contenedores con configuración declarativa y automatización de aprendizaje automático, respaldado por un conjunto grande y creciente de herramientas y soporte técnico de la comunidad.
A medida que los equipos crean sistemas formados por muchos servicios, cargas de trabajo de corta duración y actualizaciones frecuentes, Kubernetes sigue siendo una base práctica porque se centra en operaciones repetibles:
Operaciones coherentes entre entornos (contenedores empaquetados con dependencias, que se ejecutan de la misma manera en todos los entornos).
Un ecosistema amplio y activo con servicios, soporte técnico y herramientas ampliamente disponibles.
Extensibilidad a través de complementos, complementos y un programa de conformidad integrados por la comunidad que mantiene coherentes las API principales entre versiones.
Si va a compilar o ejecutar cargas de trabajo, Servicio Azure Kubernetes (AKS) le ayuda a implementar y administrar aplicaciones en contenedores, con Azure administrando el plano de control.
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