Разработка ПО подразумевает не только написание кода. Она включает также работу с библиотеками, зависимостями и т. д. Чтобы сэкономить время и силы, все эти компоненты можно упаковать в изолированные вычислительные среды — контейнеры. Собственно, такой процесс называется контейнеризацией и применяется повсеместно в DevOps-практиках.
Представьте, что вы создали контейнеры и теперь можете работать с ними: развертывать, масштабировать, настраивать и т. д. Это удобнее, чем взаимодействовать с каждым компонентом по отдельности. Можно пойти еще дальше и управлять не отдельными контейнерами, а целой «контейнерной инфраструктурой». Это автоматизированный процесс — оркестрация. В зависимости от задач инженерные команды могут применять его на отдельных этапах проекта или на протяжении всего жизненного цикла контейнеров.
Системы оркестрации контейнеров
Для удобства работы существуют системы оркестрации. Именно они помогают автоматизировать все операции: развертывание, балансировку нагрузки, распределение ресурсов и прочее. Наибольшей популярностью сейчас пользуется Kubernetes. Однако есть и альтернативы: Docker Swarm, Apache Mesos и т. д.
Ниже подробнее поговорим о разнообразии систем оркестрации, их пользе для разработчиков и отличиях друг от друга.
Какие задачи решают системы оркестрации контейнеров
Системы оркестрации предлагают инструменты для управления контейнерами. Одна из основных решаемых задач — развертывание и предоставление контейнеров конечным пользователям. Системы автоматически создают и запускают их на узлах инфраструктуры, обеспечивая доступность и готовность к работе.
Системы оркестрации также используют для планирования и управления ресурсами. Например, с их помощью можно не просто запустить контейнер, но и определить, в какой именно части инфраструктуры это лучше сделать, какие ресурсы выделить и как эффективно использовать вычислительные мощности.
Для каких еще задач применяют системы оркестрации
- Балансировка нагрузки и маршрутизация трафика.
- Масштабирование контейнеров для увеличения или уменьшения их количества в зависимости от нагрузки и требований приложений.
- Мониторинг состояния контейнеров, обнаружение сбоев и восстановление после них.
- Безопасность взаимодействия между контейнерами.
Kubernetes
Kubernetes разработан компанией Google, а в настоящее время поддерживается Cloud Native Computing Foundation (CNCF). Эта система хорошо известна своей способностью автоматизировать развертывание, управление и, самое главное, масштабирование контейнеров. Если один из них выходит из строя, его место должен занять другой. Kubernetes справляется с этим автоматически, перезапуская, заменяя и уничтожая вышедшие из строя контейнеры, которые не реагируют на проверку работоспособности.
Кроме того, система оркестрации следит за кластерами и решает, где запустить контейнеры, исходя из потребляемых в данный момент ресурсов. Это позволяет использовать Kubernetes для масштабирования, развертывания и общего управления приложениями.
Кластер — это группа вычислительных узлов или рабочих машин, на которых запускаются контейнерные приложения. Минимальный состав кластера — главный узел и плоскость управления. На главном узле запущен под — развертываемое устройство в Kubernetes, в котором находится один или несколько контейнеров, использующие одни и те же ресурсы.
В основе Kubernetes лежит декларативный подход к управлению приложениями. Разработчики определяют их желаемое состояние с помощью файлов манифеста. В этих файлах подробно описывают такие параметры, как требования к репликации, распределение ресурсов, сетевые конфигурации и т. д. Kubernetes постоянно сравнивает желаемое состояние приложения с текущим состоянием кластера, автоматически корректируя конфигурации для поддержания согласованности.
К основным преимуществам Kubernetes можно отнести его высокую эффективность и производительность, а также снижение затрат на развертывание и поддержку инфраструктуры. Это проявляется, например, в том, что многие операции, которые раньше выполнялись вручную, Kubernetes автоматизирует. Вместе с тем, одним из основных недостатков этой системы оркестрации можно назвать сложность работы.
Отличие Kubernetes от других систем оркестрации
Есть несколько альтернатив Kubernetes со своими сильными и слабыми сторонами.
Docker Swarm
Это встроенный инструмент для оркестрации контейнеров, который разработан специально для экосистемы Docker. Он интегрирован в движок Docker Engine, прост и удобен в использовании. Это делает его привлекательным выбором для команд, уже знакомых с Docker. Swarm хорошо подходит для небольших и средних проектов.
Основное отличие Docker Swarm от Kubernetes заключается в сложности и функциональности. Kubernetes предлагает более мощные возможности для управления контейнерами, такие как автоматическое масштабирование и управление состоянием приложений, что делает его подходящим для крупных и сложных проектов. В то же время, Docker Swarm проще в использовании и настройке, что делает его идеальным выбором для небольших команд и проектов, где не требуется сложная инфраструктура.
Кроме того, Kubernetes имеет более сложную архитектуру с разделением на управляющие и рабочие узлы, в то время как Docker Swarm использует более простую архитектуру, где все узлы могут выполнять как управляющие, так и рабочие функции.
Apache Mesos
Apache Mesos — это система управления кластерами с открытым исходным кодом, предназначенная для оптимизации потребления ресурсов и управления приложениями. Она позволяет абстрагировать вычислительные ресурсы, такие как CPU и память, от физических машин. Это делает Mesos мощным инструментом для развертывания и управления приложениями в масштабах всего кластера.
Основное отличие Apache Mesos от Kubernetes заключается в их архитектуре и подходе к управлению ресурсами. Apache Mesos является более универсальной системой управления кластерами, которая может управлять не только контейнерами, но и другими типами ресурсов, такими как виртуальные машины и приложения, что делает его подходящим для более широкого спектра задач. Kubernetes же специализирован на оркестрации контейнеров и предлагает инструменты для управления их жизненным циклом, автоматического масштабирования и обеспечения высокой доступности.
Таким образом, Mesos лучше подходит для сложных и разнообразных вычислительных сред, тогда как Kubernetes оптимизирован для работы с контейнеризованными приложениями.
Amazon ECS
Amazon ECS (Elastic Container Service) — полностью управляемый сервис оркестрации контейнеров, который позволяет пользователям запускать приложения на виртуальных машинах Amazon EC2 или использовать AWS Fargate. Сравнивая Amazon ECS с Kubernetes, можно выделить несколько ключевых различий. Kubernetes — это система с открытым исходным кодом. Она предоставляет более гибкие возможности для управления контейнерами, включая автомасштабирование, управление состоянием и сложные сетевые настройки. ECS предлагает более простую интеграцию с AWS. Это делает его предпочтительным в использовании для некоторых разработчиков. ECS лучше подходит для пользователей, которые ищут простоту и интеграцию с AWS, тогда как Kubernetes предоставляет более мощные инструменты для сложных и масштабируемых приложений.
Red Hat OpenShift
Red Hat OpenShift — платформа с открытым исходным кодом для разработки и развертывания приложений, основанная на Kubernetes. Она предоставляет расширенные возможности для управления контейнерами и автоматизации процессов разработки. Это делает ее идеальным решением для предприятий, которые стремятся ускорить создание и доставку облачных приложений. OpenShift включает множество встроенных инструментов и сервисов, таких как CI/CD, управление безопасностью и мониторинг. Это позволяет разработчикам сосредоточиться на создании приложений, а не управлении инфраструктурой.
По традиции сравним Kubernetes и OpenShift. Kubernetes требует интеграции дополнительных компонентов для полноценного управления: сетевых настроек, балансировки нагрузки и мониторинга. OpenShift, в свою очередь, предлагает более комплексное решение, которое включает в себя все необходимые инструменты и сервисы для управления приложениями в одном пакете. Это делает OpenShift более удобным для пользователей, которые хотят получить готовое решение с минимальными усилиями по настройке.
Что может предложить Selectel
Установка и настройка Kubernetes — сложная задача, которая требует больших усилий и знаний. Настройка может стать настоящим испытанием даже для разработчиков и системных администраторов. Необходимость в управлении сетями, хранилищами, безопасностью и масштабированием добавляет сложности. Это особенно заметно в больших и динамичных средах.
Managed Kubernetes от Selectel упрощает процесс создания, развертывания и обслуживания кластеров Kubernetes. Сервис автоматизирует множество задач, связанных с управлением кластерами: обновление версий, мониторинг и поддержка мастер-узлов и т. д.
Selectel берет на себя ответственность за безопасность и работоспособность контрольной плоскости Kubernetes. Это значительно снижает нагрузку на команды DevOps, у которых остается больше времени на разработку приложений.
Вы можете создавать в Managed Kubernetes ноды больше 8 ядер и 64 RAM произвольной конфигурации. При создании ноды кластера мы предлагаем расширенные лимиты для vCPU, RAM и размера диска:
- vCPU — от 1 до 32 ядер
- RAM — от 4 ГБ до 256 ГБ
- Локальный диск — от 20 ГБ до 1,23 ТБ
Новые лимиты на ресурсы сейчас доступны в пулах Санкт-Петербурга, Москвы и Новосибирска.
С помощью Managed Kubernetes пользователи могут создавать кластеры через панель управления или API, а также интегрировать свои приложения с другими продуктами Selectel. Сервис поддерживает различные версии Kubernetes и позволяет масштабироваться в зависимости от потребностей бизнеса. Кроме того, пользователи могут управлять ресурсами: виртуальными машинами, дисками и балансировщиками нагрузки — в соответствии с тарифами Selectel Cloud Platform.
Заключение
Оркестрация контейнеров стала неотъемлемой частью современного подхода к разработке и развертыванию приложений. Kubernetes предлагает мощные инструменты для автоматизации процессов, масштабирования и обеспечения высокой доступности приложений. Благодаря своей гибкости и широкому сообществу, оркестратор позволяет сосредоточиться на создании инновационных решений. Время на управление инфраструктурой таким образом можно значительно сократить.
Оркестрация контейнеров становится ключевым элементом в стратегии цифровой трансформации компаний. Оркестраторы позволяют адаптироваться к изменениям на рынке, быстро реагировать на потребности пользователей и оптимизировать ресурсы. В будущем можно ожидать дальнейшего развития технологий оркестрации. Это откроет новые возможности для бизнеса и улучшит процессы разработки и развертывания приложений.
