Kubernetes – heutzutage eine wichtige Container-Technologie

Mit dem Aufkommen und der Einführung von Kubernetes hat sich die Softwareentwicklung in den letzten Jahren stark verändert. Container können in Microsoft-Netzwerken unter anderem mit Windows Server 2019 sowie Windows Server 2022 eingesetzt und mit Kubernetes verwaltet werden. Bei Kubernetes handelt es sich um ein effizientes Orchestrierungssystem, welches ursprünglich von Google entwickelt wurde. Es diente zunächst als interne Lösung zur Bereitstellung einer Container-Orchestrierungsschicht. Allerdings entschied sich der Suchmaschinengigant schließlich dafür, Kubernetes in Form einer Open-Source-Anwendung zur Verfügung zu stellen-

Kubernetes ist ein häufiges Gesprächsthema unter Softwareingenieuren in Unternehmen aller Größenordnungen, von großen Technologiegiganten, die riesige Arbeitslasten bewältigen müssen, bis hin zu kleinen Start-ups, die auf der Suche nach kostengünstigen und flexiblen Lösungen sind. Natürlich sind nicht alle Anwendungen für die Cloud bestimmt, aber Kubernetes wird immer häufiger eingesetzt, um skalierbare Anwendungen in einer Vielzahl von Infrastrukturen bereitzustellen, einschließlich gehosteter Infrastrukturen, Multi-Clouds und öffentlicher Clouds.

Was sich hinter Kubernetes im Detail verbirgt und welche Rolle es in der modernen Softwareentwicklung einnimmt, erfahren Sie in diesem Blogbeitrag.

Warum Kubernetes entwickelt wurde

Kubernetes ist griechisch und bedeutet Steuermann oder auf Englisch Helmsman. Der Name ist Programm, denn wie ein Steuermann orchestriert die Open-Source-Plattform automatisch die Container in einem Kubernetes-Cluster. Im Klartext: Der Steuermann ist dafür verantwortlich, dass alle Container in der bestmöglichen Position sind. Fällt ein Container aus, wird vom Steuermann sofort ein neuer Container erstellt, der den anderen ersetzt. Um zu verstehen, warum Kubernetes entwickelt wurde und bei Serverbetriebssystemen wie Windows Server 2022 eine wichtige Rolle spielt, ist ein genauerer Blick auf Container als Nachfolger von virtuellen Maschinen (VMs) erforderlich.

Container ermöglichen Softwareingenieuren, Anwendungen in isolierte, unabhängige Dienste zu packen. Diese Services können bedarfsgerecht skaliert werden. VMs sind unglaubliche Ressourcenfresser, die komplette Betriebssysteme zum Laufen benötigen, während Container mit einem einzigen Betriebssystemkern auskommen. Für die Bereitstellung einer Anwendung in großem Maßstab sind Container leicht und effizient. Durch die Containerisierung ist es möglich, einzelne Funktionen einer Cloud-Anwendung zu skalieren, ohne die anderen Komponenten der Anwendung in Mitleidenschaft zu ziehen. Jeder Dienst ist unabhängig, ohne Rückgriff auf die Ressourcen eines anderen Dienstes.

Üblicherweise werden Container als „Images“ gepackt, die sämtliche Abhängigkeiten für den Dienst enthalten. Ein Container wird durch die Instanziierung eines Images und die Zuweisung der erforderlichen Ressourcen initialisiert. Die Containerisierung wurde immer populärer, aber die Technologie stand vor einer Herausforderung. Für die meisten Anwendungen sind Hunderte oder sogar Tausende von Containern erforderlich, und es ist nicht mehr möglich, sie alle von Hand zu überwachen. Hier hilft Orchestrierung – die Grundlage von Kubernetes.

Die Hauptfunktion von Kubernetes

Kubernetes ist ein fortschrittliches Werkzeug, das die Containererstellung und -bereitstellung „orchestriert“ und durch Automatisierung den gesamten Prozess optimiert.

Wie der Dirigent eines Orchesters dirigiert Kubernetes die Flow Container – wann sie gestartet und wann sie gestoppt werden müssen. Für das reibungslose Zusammenspiel der verschiedenen containerisierten Dienste und die bedarfsgerechte Zuweisung von Ressourcen ist Kubernetes verantwortlich. Kurz: Kubernetes ist das Framework, das die gegensätzlichen Noten der einzelnen Container aufnimmt und zu einer kohärenten Anwendung zusammenfügt.

Diese Vorteile sprechen für Kubernetes

Neben dem offensichtlichen Vorteil, der Erstellung und Verwaltung einer sonst unmöglichen Anzahl von Containern und der Vereinfachung der Softwareentwicklung, bietet Kubernetes weitere wichtige Vorteile.

Die schnelle Skalierbarkeit ist das bekannteste Merkmal eines Kubernetes-Clusters. Es müssen keine zusätzlichen Server physisch hinzugefügt oder neue VMs initialisiert werden – Container können fast sofort erstellt werden, um die erhöhte Arbeitslast ohne Leistungseinbußen zu verteilen. Und da die Container die einzelnen Prozesse von der Anwendung trennen, ist es möglich, nur die Dienste zu skalieren, für die die zusätzlichen Ressourcen benötigt werden, ohne dass die gesamte Anwendung unnötigerweise repliziert werden muss. Wenn die zusätzliche Kapazität nicht benötigt wird, kann die Applikation ebenso leicht wieder heruntergefahren werden, so dass keine Ressourcen verschwendet werden, was insbesondere in der Cloud nützlich ist, wo für Ressourcen bezahlt wird, unabhängig davon, ob sie benötigt werden oder nicht.

Für die Übernahme des Frameworks spricht auch das Thema Sicherheit. Herkömmliche Cloud-Anwendungen sind anfällig für Manipulationen über mehrere Dienste hinweg. Ein kompromittiertes Image kann auf andere Dienste zugreifen und deren Parameter verändern. Mit Kubernetes ist die Anwendung eines grundlegenden Regelwerks, das Container im gesamten System filtert und Anfragen ablehnt, die sich nicht an die Regeln halten, eine triviale Aufgabe. Darüber hinaus ermöglicht die Orchestrierungsplattform die Überwachung der Knoten zur Laufzeit, die Entfernung von bösartigen Containern und die Begrenzung des Risikos.

Das Update einer typischen Anwendung kann schwierig sein. Welche Funktion geändert werden soll, kann grundsätzlich nicht ausgewählt werden. Um etwas zu ändern, muss die gesamte Anwendung heruntergefahren werden. Bei Servern zur Bereitstellung wichtiger Cloud-Dienste ist dieser Prozess kompliziert. Kontinuierliche Weiterentwicklung ist mit Kubernetes jedoch ein Kinderspiel. Jeder Aspekt der Anwendung ist ein eigener Container. Wenn Sie also einen einzelnen Dienst ändern, hat das keine Auswirkungen auf den Rest des Frameworks. Noch besser ist, dass man nicht einmal etwas vom Netz nehmen muss. Stattdessen können aktualisierte Container erstellt werden. Diese ersetzen nach und nach die vorherigen Images, ohne dass es zu Dienstunterbrechungen kommt.

Mit Kubernetes sind Sie nicht auf eine bestimmte Programmiersprache oder ein bestimmtes Technologie-Ökosystem festgelegt. Das Kubernetes-Framework selbst wurde beispielsweise in Go, der Programmiersprache von Google, programmiert. Mit Kubernetes können Sie Ihre Anwendung jedoch mit jeder beliebigen Sprache oder jedem beliebigen Tool entwickeln. In Kubernetes wird eine sprachunabhängige API verwendet, die über Standard-HTTP-Callbacks kommuniziert. Durch Abstraktion des Low-Level-Codes können Sie zur Vereinfachung auch eine der Client-Bibliotheken für alle wichtigen Sprachen verwenden.

Kubernetes – die Grundlage effizienter Anwendungen

In den letzten Jahren hat sich das Design von Geschäftsanwendungen stark verändert: Von der Verteilung der Arbeitslast zwischen physischen Servern und virtuellen Maschinen bis hin zur Aufteilung einer Anwendung in modulare Komponenten. Diese verteilten, unbegrenzt skalierbaren Anwendungen sind zu einer Grundvoraussetzung für die nächste Generation flexibler und sicherer Architekturen geworden. Kubernetes ermöglicht die Verwaltung aller Aspekte einer Container-basierten Anwendung über eine einzige API. Dadurch wird eine durchgängige Einhaltung von Standards gewährleistet.

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