Коли застосунок складається з десятків мікросервісів, а трафік у пікові дні зростає в кілька разів, вручну керувати серверами й контейнерами стає майже неможливо. Саме для вирішення цієї проблеми і був створений Kubernetes – система, яка бере на себе розгортання, масштабування й відновлення контейнерних застосунків, дозволяючи командам описувати бажаний стан системи, а не виконувати рутинні операції вручну.
Kubernetes виріс із внутрішнього проєкту Google під назвою Borg, який компанія роками використовувала для управління власною інфраструктурою. У 2014 році Google відкрила код проєкту, а зараз розробка Kubernetes ведеться під егідою Cloud Native Computing Foundation (CNCF) за участі тисяч розробників по всьому світу. Сьогодні Kubernetes – фактичний галузевий стандарт оркестрації контейнерів, який використовують компанії будь-якого масштабу, від стартапів до великих e-commerce платформ.
Kubernetes простими словами
Якщо спростити, Kubernetes – це «диспетчер», який керує контейнерами застосунку на кластері серверів. Замість того, щоб вручну вирішувати, на якому сервері запустити конкретний контейнер, як перезапустити його у разі збою чи як розподілити навантаження, команда описує бажаний стан системи у декларативному конфігураційному файлі (маніфесті), а Kubernetes самостійно приводить реальний стан кластера у відповідність до цього опису – і підтримує його постійно, автоматично реагуючи на будь-які відхилення.
Навіщо потрібна оркестрація контейнерів
Контейнери (найчастіше на базі Docker) дозволяють запаковувати застосунок разом з усіма залежностями в один легкий, переносний блок. Але коли таких контейнерів стають сотні й тисячі, а самі вони розподілені по десятках серверів, виникає низка задач: де саме розмістити кожен контейнер, як перезапустити його у разі падіння, як розподілити мережевий трафік між копіями сервісу та як масштабувати кількість копій залежно від навантаження. Оркестрація контейнерів – це і є автоматизація всіх цих процесів, а Kubernetes – найпоширеніший інструмент для цього.
Основні поняття Kubernetes
- Pod. Найменша одиниця розгортання в Kubernetes – один або кілька тісно пов'язаних контейнерів, які завжди запускаються разом.
- Node. Фізичний або віртуальний сервер у кластері, на якому фактично запускаються поди.
- Cluster. Сукупність усіх вузлів (nodes), якими керує Kubernetes як єдиною системою.
- Deployment. Опис бажаного стану застосунку – скільки копій пода має бути запущено і як їх оновлювати.
- Service. Стабільна точка доступу до групи подів, яка розподіляє мережевий трафік між їхніми копіями.
- ConfigMap і Secret. Об'єкти для зберігання налаштувань та конфіденційних даних окремо від коду застосунку.
Що Kubernetes робить для бізнесу
- Автоматичне масштабування. Kubernetes може автоматично збільшувати або зменшувати кількість копій застосунку залежно від реального навантаження, що особливо важливо для e-commerce під час розпродажів чи святкових пікових днів.
- Самовідновлення. Якщо контейнер або цілий вузол виходить з ладу, Kubernetes автоматично перезапускає застосунок на справному сервері, мінімізуючи простій.
- Балансування навантаження. Трафік рівномірно розподіляється між копіями сервісу, що підвищує стабільність роботи під час пікового навантаження.
- Оновлення без простою. Нові версії застосунку викочуються поступово (rolling update), а у разі проблем Kubernetes може автоматично відкотити зміни.
- Ефективне використання ресурсів. Кілька контейнерів можуть співіснувати на одному сервері без потреби в окремій операційній системі для кожного, на відміну від класичних віртуальних машин.
Коли варто впроваджувати Kubernetes
Kubernetes виправдовує себе передусім там, де застосунок побудований на мікросервісній архітектурі, навантаження нерівномірне й змінюється в часі, а простій сервісу напряму впливає на дохід бізнесу – наприклад, у великих інтернет-магазинах, маркетплейсах чи фінтех-продуктах. Водночас для невеликого монолітного проєкту з передбачуваним навантаженням Kubernetes часто виявляється надлишковим рішенням: він додає операційну складність, яка виправдана лише за наявності відповідного масштабу і DevOps-експертизи в команді.
Складнощі впровадження Kubernetes
- Крута крива навчання. Kubernetes має розвинену, але складну екосистему понять, і команді потрібен час, щоб освоїти її на практиці.
- Потреба в DevOps-експертизі. Налаштування й підтримка кластера зазвичай вимагають окремих SRE- або DevOps-інженерів.
- Витрати на інфраструктуру. Кластер Kubernetes, особливо в керованих хмарних сервісах, коштує дорожче за просте розгортання на одному сервері, і ці витрати потрібно закладати в бюджет проєкту заздалегідь.
Kubernetes і хмарні провайдери
Розгорнути власний кластер Kubernetes із нуля можна, але це вимагає значних зусиль з адміністрування. Тому більшість компаній користуються керованими сервісами хмарних провайдерів – Amazon EKS, Google GKE чи Azure AKS, які беруть на себе управління керуючим шаром кластера (control plane) і знижують операційне навантаження на команду, залишаючи фокус на самому застосунку.
Якщо ваш продукт росте, а поточна інфраструктура вже не витримує навантаження чи ускладнює реліз нових функцій, варто розглянути розробку та супровід масштабованої інфраструктури на Kubernetes разом з командою, яка вже має досвід впровадження контейнерної оркестрації для e-commerce проєктів.
