کوبرنتیز چیست؟ + مزایا و کاربردهای Kubernetes

کوبرنتیز (Kubernetes) که K8S یا kube نیز نامیده می شود، نوعی پلتفرم رایگان است که به سازماندهی و کنترل برنامه های کاربردی کانتینری کمک می کند. این برنامه وظایفی مانند راه اندازی، اجرا و گسترش این برنامه ها را انجام داده و نیاز به کارهای دستی را کاهش می دهد. در این مطلب از مجله داناپ میخواهیم در رابطه با اینکه کوبرنتیز چیست، چگونه کار می کند، چه ویژگی هایی دارد و بسیاری دیگر از ابعاد این فناوری توضیحاتی کامل ارائه دهیم.

کوبرنتیز چیست؟

Kubernetes نوعی پلتفرم ارکستراسیون کانتینر منبع باز است که استقرار، مقیاس‌بندی و مدیریت برنامه‌های کاربردی کانتینری را خودکار می‌کند. کوبرنتیز فریمورکی را برای سازماندهی و اجرای کانتینرها در میان مجموعه‌ای از گره‌ها فراهم می‌کند و به توسعه‌دهندگان این امکان را می‌دهد تا زیرساخت‌های زیربنایی را انتزاعی کرده و بر ساخت و اجرای برنامه‌ها تمرکز کنند.

با Kubernetes، می‌توانید وضعیت مورد نظر برنامه خود را تعریف کنید، نیازهای منابع را مشخص کرده و به Kubernetes اجازه دهید برنامه ‌ریزی و توزیع کانتینرها را در کلاستر (خوشه | Cluster) انجام دهد. با نظارت خودکار و راه اندازی مجدد کانتینر در صورت خرابی، در دسترس بودن بالا را تضمین می کند. Kubernetes همچنین از مقیاس پذیری افقی پشتیبانی کرده و به شما امکان می دهد به راحتی تعداد کانتینرهای در حال اجرا را بر اساس تقاضا افزایش یا کاهش دهید.

کوبرنتیز چه چیزی نیست؟

در حالی که Kubernetes قابلیت‌ های قدرتمندی برای پیکربندی، اتوماسیون و مدیریت کانتینر ارائه می‌دهد، مهم است که بفهمیم کوبرنتیز چه چیزی نیست. برخی افراد به اشتباه Kubernetes را به عنوان یک پلتفرم به عنوان یک سرویس (PaaS) در نظر می گیرند اما تفاوت های قابل توجهی میان آن ها وجود دارد که در زیر به آن ها اشاره شده است:

• Kubernetes به انواع خاصی از برنامه ها یا زبان های برنامه نویسی محدود نمی شود و برای مدیریت وابستگی ها به چارچوب خاصی نیاز ندارد.
• برخلاف PaaS، Kubernetes کد منبع را مستقر نمی کند یا برنامه های کاربردی نمی سازد. با این حال، می توان از آن برای ایجاد خطوط لوله CI/CD استفاده کرد که فرآیند ساخت و استقرار برنامه ها را خودکار می کند.
• کوبرنتیز خدمات خارج از جعبه را در سطح برنامه مانند میان افزار، پایگاه داده یا خوشه های ذخیره سازی ارائه نمی دهد. با این حال، این مؤلفه ها را می توان با استفاده از افزونه ها با Kubernetes ادغام کرد.
• Kubernetes شامل اجزای ثبت، نظارت یا هشدار خاصی نیست. سازمان ها باید ابزارهای دلخواه خود را برای این توابع جداگانه انتخاب و پیکربندی کنند.
• کوبرنتیز مدیریت و ارائه گواهینامه ها را برای برنامه های در حال اجرا در کانتینرها انجام نمی دهد. این مسئولیت خارج از محدوده Kubernetes است.

به طور خلاصه، در حالی که Kubernetes قابلیت های ارکستراسیون کانتینری قدرتمندی را ارائه می دهد، یک PaaS نیست و ویژگی ها و خدمات خاصی را خارج از جعبه ارائه نمی دهد.

خوشه کوبرنتیز چیست؟

خوشه ‌های Kubernetes گروه ‌هایی از کامپیوترها هستند که برای مدیریت و کنترل کانتینرهای لینوکس با هم کار می‌کنند. با Kubernetes، شما به راحتی می توانید این خوشه ها را به روشی سازمان یافته و کارآمد مدیریت کنید.

خوشه‌ های کوبرنتیز می‌توانند شامل کامپیوترهایی از منابع مختلف، مانند تنظیمات داخلی، ابرهای عمومی، ابرهای خصوصی یا ترکیبی از این ‌ها باشند. این باعث می ‌شود Kubernetes یک انتخاب عالی برای میزبانی برنامه‌ های بومی ابری باشد که نیاز به مقیاس ‌بندی سریع دارند.

تاریخچه مختصر از کوبرنتیز

Kubernetes در ابتدا توسط مهندسان گوگل ایجاد شد. گوگل برای مدت طولانی درگیر فناوری کانتینر بوده است و از کانتینرها به طور گسترده برای سرویس های ابری خود استفاده می کند. آنها پلتفرمی به نام Borg دارند که الهام ‌بخش بسیاری از ایده‌ ها و فناوری‌ های پشت Kubernetes است. این یکی از مهم‌ترین پیشرفت‌ها در فناوری اطلاعات از زمان پیدایش ابر عمومی در سال 2009 است و دارای نرخ رشد بی‌نظیر 30 درصدی 5 ساله در درآمد بازار و پذیرش کلی است.

ارکستراسیون کانتینری چیست؟

ارکستراسیون کانتینر شامل مدیریت کانتینرها در محیط های بزرگ و پویا است. وظایفی مانند استقرار، اتصال، مقیاس‌ بندی و اطمینان از در دسترس بودن بارهای کاری و خدمات کانتینری را خودکار می ‌کند. در حالی که جابجایی دستی تعداد کمی از کانتینرها قابل مدیریت است، انجام همین کار در مقیاس در محیط های تولید چالش برانگیز می شود. پلتفرم‌ های ارکستراسیون کانتینر، مانند Kubernetes، اتوماسیونی را برای ساده‌ سازی این فرآیند فراهم می ‌کنند. Kubernetes به استاندارد گسترده ای برای ارکستراسیون کانتینر در دنیای تجارت تبدیل شده است.

کوبرنتیز چه کاربردهای دارد؟

Kubernetes بستری را برای اجرا و مدیریت کانتینرها در گروهی از کامپیوترها فراهم می‌کند. این فناوری به شما کمک می کند تا با برنامه ریزی و اجرای کانتینرها در ماشین های فیزیکی یا مجازی، برنامه های خود را برای فضای ابری بهینه کنید. در کل کارهایی که می توان با Kubernetes انجام دهید به صورت موارد زیر هستند:

• سازماندهی کانتینر در چندین کامپیوتر
• استفاده بهینه از منابع سخت افزاری برای برنامه های کاربردی سازمانی
• خودکار سازی استقرار و به روز رسانی برنامه ها
• اضافه کردن فضای ذخیره سازی برای اجرای برنامه هایی که نیاز به ذخیره داده دارند
• مقیاس بندی برنامه های کاربردی کانتینری و منابع آنها
• اطمینان از درستی اجرای برنامه ها با مدیریت خدمات
• بررسی سلامت برنامه ها و رفع اشکالات به صورت خودکار
• و غیره

با این حال، Kubernetes به پروژه های دیگر برای ارائه خدمات اضافی متکی است. اینها شامل پروژه های رجیستری مانند Docker Registry، پروژه های شبکه مانند OpenvSwitch، پروژه های تله متری مانند Kibana و Elastic، پروژه های امنیتی مانند LDAP و RBAC و پروژه های اتوماسیون مانند Ansible می شود.

به زبان ساده، Kubernetes به شما کمک می کند تا کانتینرها را به طور کارآمد اجرا کرده، وظایف را خودکار کنید و در کل پایه ای برای مدیریت جنبه های مختلف برنامه های شما در یک محیط ابری فراهم می کند.

برخی از اصلاحات رایچ در دنیای Kubernetes

در این بخش برخی از اصطلاحات رایج مورد استفاده در دنیای کوبرنتیز را یاد میگیریم:

• کنترل پلان یا صفحه کنترل (Control plane): کنترل پلان مانند مغز کوبرنتیس است. تمام وظایف و تکالیف سیستم را کنترل می کند.
• گره ها (Nodes | نودها): نودها ماشین هایی هستند که کار واقعی تعیین شده توسط صفحه کنترل را انجام می دهند.
• Pod (پاد یا غلاف): در Kubernetes، یک pod کوچکترین و اساسی ترین واحد استقرار است. این یک گروه منطقی از یک یا چند کانتینر محسوب می شود که با هم در یک گره برنامه ریزی شده و اجرا می شوند. کانتینرهای داخل یک پاد فضای نام شبکه، آدرس IP و فضای پورت یکسانی را به اشتراک می‌گذارند و به آنها امکان می‌دهد به راحتی با یکدیگر ارتباط برقرار کنند.
• Replication controller یا کنترل‌ کننده تکرار: این اطمینان را ایجاد می کند که تعداد مشخصی از pods یکسان همیشه در خوشه در حال اجرا هستند.
• سرویس (Service): یک سرویس به تفکیک تعریف کار پاد کمک می کند. به‌طور خودکار درخواست ‌ها را به غلاف سمت راست هدایت می‌کند، حتی اگر جابه‌جا شود یا جایگزین شود.
• Kubelet: این سرویسی است که روی هر گره اجرا می شود. دستورالعمل‌ های کانتینرها را می ‌خواند و مطمئن می‌ شود که راه‌ اندازی شده و در حال اجرا هستند.
• kubectl: این یک ابزار خط فرمان است که به شما امکان پیکربندی و تعامل با Kubernetes را می دهد.

نحوه کار کوبرنتیز

Kubernetes با مدیریت یک خوشه کار می کند که از یک صفحه کنترل و ماشین های محاسباتی (گره ها) تشکیل شده است. هر گره یک محیط مجزا در حال اجرا غلاف است که گروهی از کانتینرها هستند.

صفحه کنترل (Control Plane) مسئول حفظ وضعیت مطلوب خوشه است، از جمله اینکه کدام برنامه ها در حال اجرا هستند و از چه ایمیج کانتینری استفاده می کنند. ماشین های محاسباتی (Compute machine) هم در واقع برنامه ها و بارهای کاری را اجرا می کنند.

هنگامی که یک مدیر یا تیم DevOps دستوراتی را به Kubernetes می دهد، صفحه کنترل آن دستورالعمل ها را به ماشین های محاسباتی منتقل می کند. Kubernetes به طور خودکار تصمیم می گیرد که کدام گره برای هر کار بهتر است، منابع را تخصیص می دهد و pad ها را برای انجام کار درخواستی اختصاص می دهد. حالت مطلوب خوشه مشخص می کند که کدام برنامه ها یا بارهای کاری باید اجرا شوند.

شما Kubernetes را با تعریف گره ها، غلاف ها و کانتینرهای درون آن ها پیکربندی می کنید. Kubernetes از تنظیم کانتینرها مراقبت می کند. می‌ توانید Kubernetes را روی گزینه ‌های زیرساختی مختلف مانند سرورهای فیزیکی، ماشین ‌های مجازی، ابرهای عمومی، ابرهای خصوصی و محیط ‌های ابری ترکیبی اجرا کنید. Kubernetes انعطاف پذیر است و می تواند بر روی انواع زیرساخت ها کار کند.

داکر چیست؟

Docker یک محیط زمان اجرای کانتینر (Container Runtime) است که Kubernetes می تواند با آن کار کند. وقتی Kubernetes یک pod را به گره اختصاص می دهد، به Docker می گوید که کانتینرهای مشخص شده را راه اندازی کند.

Kubelet که روی هر گره اجرا می شود، با برقراری ارتباط با Docker وضعیت کانتینرها را پیگیری می کند. این اطلاعات را به صفحه کنترل برمی گرداند. Docker وظایف کشیدن، شروع و توقف کانتینرها را بر عهده دارد. مزیت استفاده از Kubernetes با Docker این است که این فرآیندها را خودکار می کند.

زیرساخت بومی Kubernetes چیست؟

در حال حاضر، بیشتر استقرارهای داخلی Kubernetes از زیرساخت مجازی موجود یا سرورهای فیزیکی استفاده می کنند. در این تنظیمات، Kubernetes مسئول مدیریت برنامه‌های کانتینری‌ شده است و در همان حال ابزارهای جداگانه منابع زیرساخت را مدیریت می‌کنند.

با این حال، مفهوم زیرساخت بومی Kubernetes رویکرد متفاوتی دارد. این شامل طراحی یک مرکز داده به طور خاص برای پشتیبانی از کانتینرها است که با سرورهای فیزیکی خالی و ذخیره سازی نرم افزاری تعریف شده شروع می شود. در این سناریو، Kubernetes برای استقرار و مدیریت زیرساخت مورد استفاده قرار می‌ گیرد و مزایای مشابهی از نصب خودکار، خود مقیاس ‌پذیری و اشکال زدایی اتوماتیک را ارائه می‌دهد که کانتینرها از آن بیشترین بهره را می برند.

چرا به کوبرنتیز نیاز داریم؟

کوبرنتیز ابزاری بسیار ضروری است زیرا به شما کمک می‌ کند انواع مختلف برنامه‌ها را مدیریت و اجرا کنید، از جمله برنامه ‌های قدیمی، بومی ابری و برنامه ‌های مبتنی بر میکروسرویس. در محیط تجاری پرشتاب امروزی، تیم های توسعه باید به سرعت برنامه ها و خدمات جدید بسازند. Kubernetes با استفاده از کانتینرها و میکروسرویس‌ها از توسعه ابری بومی پشتیبانی کرده که امکان توسعه سریع ‌تر و بهینه ‌سازی برنامه‌ های موجود را فراهم می ‌کند.

Kubernetes قابلیت های ارکستراسیون و مدیریت را برای استقرار و مقیاس بندی کانتینرها در چندین میزبان سرور فراهم می کند. این به شما امکان می دهد خدمات برنامه ای بسازید که چندین کانتینر را در بر می گیرد، آنها را در یک خوشه برنامه ریزی می کند، آنها را در صورت نیاز مقیاس بندی کرده و سلامت آنها را در طول زمان تضمین می کند. علاوه بر این، Kubernetes با خدمات مختلفی مانند شبکه، ذخیره سازی، امنیت و تله متری ادغام می شود تا یک زیرساخت کانتینر جامع ایجاد کند.

همانطور که برنامه های خود را در یک محیط تولید مقیاس می کنید، چندین کانتینر خواهید داشت که با هم کار می کنند تا خدمات مختلف را ارائه دهند. Kubernetes مدیریت این کانتینرها را با گروه بندی آنها در پاد ساده می کند. این کار پیچیدگی آن ها را کاهش داده و امکان زمان بندی و تامین منابع شبکه و ذخیره سازی کارآمد را فراهم می کند.

کوبرنتیز همچنین به شما کمک می‌کند تا حجم کار را در پادها متعادل کنید و اطمینان حاصل می ‌کند که تعداد مناسبی از کانتینرها برای پشتیبانی از برنامه‌ های شما اجرا می ‌شوند.

با اجرای مؤثر Kubernetes و استفاده از سایر پروژه‌ های منبع باز، می ‌توانید تمام جنبه‌ های زیرساخت کانتینر خود را هماهنگ کرده و بر چالش‌ های رایج مرتبط با تکثیر کانتینر غلبه کنید.

مزایای کوبرنتیز چیست؟

Kubernetes چندین مزیت را ارائه می دهد که باعث محبوبیت آن در بین تیم های توسعه می شود. کوبرنتیز دارای نوعی معماری بهینه و یک جامعه پر رونق است که به تیم ها اجازه می دهد تا هماهنگ سازی کانتینر را به طور خودکار انجام دهند و نرم افزار را در مقیاس بزرگ مدیریت کنند.

با Kubernetes، می توانید نحوه عملکرد و تعامل برنامه های خود را با یکدیگر تعریف کنید. همچنین فناوری نام برده این قابلیت را دارد که در صورت نیاز خدمات را مقیاس بندی کند، به‌روزرسانی‌ها را به صورت منظم انجام دهد و ترافیک بین نسخه ‌های مختلف برنامه ‌های شما را برای آزمایش یا عیب ‌یابی تغییر دهد.

Kubernetes همچنین یک انتخاب برتر برای سازمان هایی است که به دنبال ایجاد محیط های چند ابری هستند. ارائه‌دهندگان بزرگ ابر عمومی مانند AWS، Google و Azure از Kubernetes استقبال کرده‌اند و نسخه‌ های خود را مانند AWS Elastic Container Service برای Kubernetes، Google Kubernetes Engine و Azure Kubernetes Service ارائه می کنند.

نتیجه گیری

کوبرنتیز نوعی پلتفرم ارکستراسیون کانتینر قدرتمند و به طور گسترده پذیرفته شده است. این فناوری محبوب مدیریت برنامه‌ های کانتینری را با خودکار کردن وظایفی مانند استقرار، مقیاس ‌بندی و در دسترس بودن ساده ‌تر می ‌کند. با Kubernetes، توسعه ‌دهندگان می ‌توانند روی ساخت برنامه ‌ها تمرکز کنند و در عین حال پیچیدگی ‌های مدیریت زیرساخت را به پلتفرمی قابل اعتماد واگذار کنند.

از طرفی دیگر کوبرنتیز مجموعه ویژگی های غنی و اکوسیستم پر جنب و جوش آن، آن را به یک انتخاب ایده آل برای سازمان هایی تبدیل می کند که به دنبال اجرای برنامه های مقیاس پذیر هستند. این فناروی همچنین انعطاف پذیری را بهبود می بخشد و فرآیندهای توسعه و استقرار خود را ساده می کند. Kubernetes انقلابی در نحوه مدیریت کانتینرها ایجاد کرده و آن را به ابزاری ارزشمند برای توسعه و استقرار برنامه های کاربردی مدرن تبدیل کرده است.