Kas yra Kubernetes ir kokias problemas jis sprendžia?

Question

IT Interview Practice · Accepted Answer

**Kubernetes** (dažnai trumpinamas **K8s**) yra atviro kodo **konteinerių orkestravimo (container orchestration)** platforma. Ji automatizuoja konteinerizuotų aplikacijų diegimą, mastelio keitimą, tinklo veikimą ir savaiminį atsistatymą per mašinų klasterį, tad jūs aprašote *pageidaujamą būseną (desired state)*, o Kubernetes nuolat dirba, kad tikrovė ją atitiktų.

## Problema: konteinerių paleidimas dideliu masteliu yra sudėtingas

```text
Turite konteinerius (iš Docker), bet production aplinkoje dar turite atsakyti:
  → Ant KURIOS mašinos veikia kiekvienas konteineris? (scheduling)
  → Kas, jei konteineris nulūžta? (savaiminis atsistatymas / restart'ai)
  → Kas, jei žūva visas node? (perkėlimas paleisti kitur)
  → Kaip 50 replikų randa viena kitą ir bendrauja? (service discovery)
  → Kaip išleisti naują versiją be prastovų? (rolling updates)
  → Kaip nuo 3 iki 30 replikų išsiplėsti per srauto šuolį? (autoscaling)
Visa tai daryti rankomis per daugybę serverių tiesiog neįmanoma didėjant masteliui.
```

## Sprendimas: deklaratyvus orkestravimas

Jūs pateikiate **manifest'ą**, aprašantį, ko norite, o klasterio **valdymo ciklai (control loops)** stumia sistemą link tos būsenos:

```yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: web
spec:
  replicas: 3            # "Noriu, kad visada veiktų 3 kopijos"
  selector:
    matchLabels: { app: web }
  template:
    metadata:
      labels: { app: web }
    spec:
      containers:
        - name: web
          image: nginx:1.27
          ports:
            - containerPort: 80
```

```bash
kubectl apply -f web.yaml     # deklaruoti pageidaujamą būseną
kubectl get pods              # Kubernetes sukūrė ir suplanavo 3 Pod'us
```

Jei Pod'as žūva, Kubernetes pastebi neatitikimą (veikia 2 vs. pageidaujami 3) ir automatiškai sukuria pakaitalą.

## Ką jums duoda Kubernetes

```text
✓ SCHEDULING       — talpina Pod'us ant node'ų pagal resursus ir apribojimus
✓ SELF-HEALING     — perkrauna nulūžusius konteinerius, keičia žuvusius Pod'us/node'us
✓ SERVICE DISCOVERY— stabilūs virtualūs IP ir DNS vardai Pod'ų grupėms
✓ LOAD BALANCING   — paskirsto srautą tarp sveikų replikų
✓ ROLLING UPDATES  — išleidžia naujas versijas be prastovų, atstato įvykus gedimui
✓ SCALING          — rankinis arba automatinis (Horizontal Pod Autoscaler)
✓ CONFIG & SECRETS — įterpia konfigūraciją neperkuriant image'ų
✓ STORAGE ORCHESTRATION — prijungia pastovius volume'us prie workload'ų
```

## Deklaratyvus vs. imperatyvus

```text
IMPERATIVE  → "vykdyk šią komandą, tada aną" (jūs valdote kiekvieną žingsnį)
DECLARATIVE → "štai galutinė būsena, kurios noriu" (Kubernetes prie jos derina)
Deklaratyvus, derinimo ciklo (reconciliation-loop) modelis yra pagrindinė Kubernetes idėja.
```

## Kodėl tai svarbu

Kubernetes tapo de facto standartu konteinerizuotiems workload'ams paleisti production aplinkoje, tad suprasti, kas tai yra ir kokias problemas sprendžia, yra pamatinė, plačiai pritaikoma žinia. Konteineriai (iš tokių įrankių kaip Docker) išsprendžia pakavimą, bet neatsako į eksploatacinius klausimus, kylančius dideliu masteliu: ant kurios mašinos veikia kiekvienas konteineris, kas nutinka, kai konteineris ar visas node sugenda, kaip dešimtys replikų randa viena kitą ir bendrauja, kaip išleisti naują versiją be prastovų ir kaip plėstis bei trauktis pagal paklausą. Kubernetes visa tai sprendžia per **deklaratyvų, derinimu pagrįstą (reconciliation-based)** modelį: jūs aprašote pageidaujamą būseną manifest'e, o klasterio valdymo ciklai nuolat stumia faktinę būseną link jos — kurdami, planuodami, perkraudami ir keisdami Pod'us pagal poreikį. Tai suteikia **savaiminį atsistatymą** (nulūžę konteineriai ir žuvę node'ai atkuriami automatiškai), **service discovery ir load balancing** (stabilūs virtualūs IP ir DNS prieš Pod'ų grupes), **rolling updates ir rollbacks** (diegimai be prastovų), **scaling** (rankinį arba automatinį) bei **config, secret ir storage orkestravimą**. Kadangi Kubernetes yra pagrindas tam, kaip didelė pramonės dalis diegia ir eksploatuoja programinę įrangą — kiekviename dideliame cloud'e ir on-premises — jo paskirties ir jo esmę sudarančio deklaratyvaus modelio suvokimas yra būtinas kontekstas šiuolaikiniam infrastruktūros darbui ir mąstymo pamatas, ant kurio statoma kiekviena kita Kubernetes sąvoka.

Problema: konteinerių paleidimas dideliu masteliu yra sudėtingas

Sprendimas: deklaratyvus orkestravimas

Ką jums duoda Kubernetes

Deklaratyvus vs. imperatyvus

Kodėl tai svarbu

Susiję klausimai