Las actualizaciones automáticas de la computadora son molestas, especialmente cuando tienes prisa. Pero imaginen eso a escala de toda la empresa: sería un completo desastre. Cuando el sistema no funciona, la gente no puede trabajar, haciendo utilidad de Kubernetes.
Los desarrolladores necesitan la capacidad de actualizar y mantener los sistemas de su empresa sin paralizar toda la organización. Y a medida que los contenedores se vuelven cada vez más populares, los equipos de desarrollo necesitan formas más eficientes de administrar sus sistemas. Aquí es donde entra Kubernetes. Aquí encontrará todo lo que necesita saber sobre esta herramienta sofisticada pero poderosa.
¿Qué es Kubernetes?
Kubernetes, o K8s para abreviar, es una herramienta de orquestación de contenedores de código abierto diseñada por Google. Se utiliza para agrupar y gestionar clústeres de aplicaciones en contenedores, un proceso conocido como “orquestación” en el mundo de la informática.
El nombre Kubernetes proviene del griego y significa timonel o piloto.
Para comprender completamente Kubernetes y sus ventajas, primero debemos ver cómo comenzó todo.
¿Por qué necesitamos Kubernetes?
Las organizaciones solían ejecutarse en servidores físicos. El problema era que, al realizar múltiples tareas en un solo servidor, una aplicación podía consumir la mayoría de los recursos y hacer que otras tuvieran un rendimiento inferior. Una solución era tener más servidores, pero como puedes imaginar, esto se encareció bastante rápido.
Entonces las cosas cambiaron hacia la virtualización. Varias máquinas virtuales (VM) podían ejecutarse en la CPU de un solo servidor físico, lo que significaba que varias aplicaciones podían ejecutarse simultáneamente sin problemas.
Las máquinas virtuales también permitieron a los desarrolladores aislar aplicaciones, agregando una capa adicional de seguridad y flexibilidad. El sistema en general no se vio afectado cuando se tuvo que agregar, actualizar o reparar una aplicación. Sin embargo, el gran uso de la memoria era un problema principal con las máquinas virtuales.
¿Qué son los contenedores?
Los contenedores son similares a las máquinas virtuales. Tienen sus propios sistemas operativos, sistemas de archivos, CPU, memoria y espacio de proceso, y pueden desacoplarse de la infraestructura principal. La principal diferencia es: tienen una huella de memoria mucho menor debido a sus propiedades de aislamiento relajado.
Hoy usamos contenedores. Los contenedores ejecutan muchos clústeres de aplicaciones complejos, que a menudo son difíciles de administrar de manera eficiente. Aquí es donde interviene Kubernetes.
Fig 1. Implementacion de contenedor explicado
¿Qué hace Kubernetes?
En pocas palabras, las herramientas de orquestación de contenedores, como Kubernetes, ayudan a los desarrolladores a administrar aplicaciones complejas y conservar recursos.
Los desarrolladores administran los contenedores que ejecutan aplicaciones para garantizar que no haya tiempo de inactividad. Si un contenedor falla, otro debe ocupar su lugar. Kubernetes maneja este cambio de manera automática y eficiente al reiniciar, reemplazar y eliminar los contenedores fallidos que no responden a una verificación de estado.
También supervisa los clústeres y decide dónde lanzar los contenedores en función de los recursos que se consumen actualmente, lo que significa que es útil para escalar, implementar y administrar aplicaciones en general.
Explicación de la arquitectura de Kubernetes
La interfaz de línea de comandos de Kubernetes se llama kubectl. Se usa para administrar clústeres e instruir al servidor API de Kubernetes. Luego, el servidor API agrega o elimina contenedores en ese clúster para asegurarse de que los estados deseados y reales coincidan.
El proceso básico de Kubernetes:
- El administrador define el estado deseado de una aplicación y luego lo coloca en el archivo de manifiesto.
- Este archivo se envía al servidor API de Kubernetes mediante una infraestructura de lenguaje común o una interfaz de usuario.
- Kubernetes almacena este archivo en una base de datos llamada Key-Value Store.
- Luego implementa el estado deseado en todas las aplicaciones relevantes dentro del clúster.
- Luego, Kubernetes monitorea continuamente los elementos para garantizar que el estado actual coincida con el estado deseado.
Un clúster de Kubernetes consta del nodo principal, los nodos trabajadores y los pods. Esto es lo que significa cada uno de estos términos.
Clúster: esta es una colección de servidores, incluido el servidor API.
Nodo maestro: el maestro es una colección de componentes que conforman el panel de control de Kubernetes. Estos se utilizan para cada decisión de clúster.
Nodo de trabajo: los nodos de trabajo verifican el servidor API en busca de nuevas asignaciones de trabajo, que luego llevan a cabo. Informan al Nodo Maestro.
Pods: un pod es el elemento de programación más pequeño. Funciona como un envoltorio para cada contenedor. Sin él, un contenedor no puede ser parte de un clúster. Si el desarrollador necesita escalar una aplicación, comienza agregando o eliminando pods.
Kubelet: esto genera la configuración de un pod desde el servidor API y garantiza que los contenedores descritos funcionen correctamente.
Docker Container: estos se ejecutan en cada uno de los nodos trabajadores, que, a su vez, ejecutan los pods configurados.
Kube-proxy: este proxy de red realiza servicios en un solo nodo trabajador.
Fig 2. clúster de Kubernetes
Para conocer más terminología, visite el sitio web de Kubernetes, que incluye un glosario completo con explicaciones.
Motores de contenedores y tiempo de ejecución de contenedores
Un motor de contenedor es el software que supervisa las funciones del contenedor. El motor responde a la entrada del usuario accediendo al repositorio de imágenes del contenedor y cargando el archivo correcto para ejecutar el contenedor. La imagen del contenedor es un archivo que consta de todo el código ejecutable que necesita para implementar el contenedor una y otra vez. Describe el entorno del contenedor y contiene el software necesario para que se ejecute la aplicación.
Cuando usa Kubernetes, los kubelets interactúan con el motor para asegurarse de que los contenedores se comuniquen, carguen imágenes y asignen los recursos correctamente. Un componente central del motor es el tiempo de ejecución del contenedor, que es en gran parte responsable de ejecutar el contenedor. Si bien el tiempo de ejecución de Docker era originalmente una solución estándar, ahora puede usar cualquier tiempo de ejecución compatible con OCI (Iniciativa de contenedor abierto).
¿Cuáles son los beneficios de Kubernetes?
Kubernetes es una poderosa herramienta que le permite ejecutar software en un entorno de nube a gran escala. Si se hace correctamente, puede aumentar la productividad al hacer que sus aplicaciones sean más estables y eficientes.
- Eficiencia mejorada
Kubernetes automatiza la reparación automática, lo que ahorra tiempo a los equipos de desarrollo y reduce enormemente el riesgo de tiempo de inactividad. - Aplicaciones más estables
Con Kubernetes, puede tener actualizaciones continuas de software sin tiempo de inactividad. - Sistemas preparados para el futuro
A medida que crece su sistema, puede escalar tanto su software como los equipos que trabajan en él porque Kubernetes favorece las arquitecturas desacopladas. Puede manejar un crecimiento masivo porque fue diseñado para admitir sistemas grandes. Además, todos los principales proveedores de nube lo admiten, ofreciéndole más opciones. - Potencialmente más económico que las alternativas
No es adecuado para aplicaciones pequeñas, pero cuando se trata de sistemas grandes, a menudo es la solución más rentable porque puede escalar automáticamente sus operaciones. También conduce a una alta utilización, por lo que no termina pagando por funciones que no usa. La mayoría de las herramientas del ecosistema K8s son de código abierto y, por lo tanto, de uso gratuito.
¿Cuáles son las desventajas de Kubernetes?
Como con todas las cosas, Kubernetes no es para todos. Es famoso por su complejidad, lo que puede resultar abrumador para los desarrolladores que no son expertos en tecnología de infraestructura.
También puede ser excesivo para aplicaciones más pequeñas. Kubernetes es mejor para operaciones a gran escala, en lugar de sitios web pequeños.
Pensamientos finales
Kubernetes no es necesariamente la opción correcta para las aplicaciones más pequeñas, pero para las grandes organizaciones, las empresas emergentes de rápido crecimiento o las empresas que buscan actualizar una aplicación heredada, Kubernetes es una opción poderosa y flexible.
Adoptar nuevos procesos y tecnologías nunca es fácil. Pero cuanto más flexible y fácil de usar pueda ser cuando se trata de implementar esta herramienta notoriamente compleja, más feliz y colaborativo será su equipo.
La mejor manera de comenzar es dar a los equipos de desarrollo acceso a la herramienta lo antes posible, para que puedan probar su código y evitar errores costosos más adelante.
También puede ayudar a los equipos a comprender los conceptos básicos con un diagrama de arquitectura de Kubernetes. Esto visualiza el plan de automatización para implementar, escalar y administrar aplicaciones en contenedores, lo que facilita que los equipos comprendan el proceso.
Fig 3. Diagrama de arquitectura Kubernetes
Los diagramas de arquitectura son esenciales para que sus equipos trabajen juntos. Y, con los íconos y plantillas de Kubernetes ahora disponibles en Cacoo, puede crear y compartir rápidamente su arquitectura con cualquier persona.
