Kubernetes

Kubernetes

Kubernetes
Desenvolvedor	Kubernetes
Plataforma	Multiplataforma
Modelo do desenvolvimento	Software livre
Lançamento	7 junho 2014; há 10 anos[1]
Versão estável	1.31.3[2] (21 novembro 2024)
Idioma(s)	Inglês
Escrito em	Go
Sistema operacional	Linux
Gênero(s)	Orquestração de contêiners
Licença	Apache License 2.0
Estado do desenvolvimento	Ativo
Página oficial	kubernetes.io
Repositório	https://github.com/kubernetes/kubernetes

Kubernetes (comumente estilizado como K8s) é um sistema de orquestração de contêineres open-source que automatiza a implantação, o dimensionamento e a gestão de aplicações em contêineres.^[3][4] Ele foi originalmente projetado pelo Google e agora é mantido pela Cloud Native Computing Foundation.^[5] Ele funciona com uma variedade de ferramentas de conteinerização, incluindo Docker.

Muitos serviços de nuvem oferecem uma plataforma baseada em Serviço (Paas ou Iaas), onde o kubernetes pode ser implantado sob serviço gerenciado. Muitos fornecedores também provém sua própria marca de distribuição de kubernetes. ^[6]

Kubernetes (κυβερνήτης, a palavra grega para "timoneiro" ou "piloto") foi fundado por Joe Beda, Brendan Burns e Craig McLuckie,^[7] a quem se juntaram rapidamente outros engenheiros da Google, incluindo Brian Grant e Tim Hockin, e foi anunciado pelo Google em meados de 2014.^[8] Seu desenvolvimento e design são fortemente influenciadas pelo sistema Google Borg,^[9][10] e muitos dos principais contribuintes do projeto trabalharam anteriormente em Borg. O codinome original para Kubernetes dentro do Google era Project Seven, uma referência aos personagens de Star Trek Sete de Nove que é um Borg "amigável".^[11] Os sete raios na roda no logotipo do Kubernetes são uma referência ao codinome.

Kubernetes v1.0, foi lançado em 21 de julho de 2015.^[12] Juntamente com o lançamento, o Google fez uma parceria com a Linux Foundation para formar a Cloud Native Computing Foundation (CNCF)^[13] e ofereceu Kubernetes como uma tecnologia de base.

Em fevereiro de 2016 foi lançado o gerenciador de pacotes Helm.^[14]. O Helm é amplamente utilizado, e é parte da CNCF.^[15][16]

No Kubernetes o estado do cluster é definido pelo utilizador, sendo função do serviço de orquestração atingir e manter o estado desejado, dentro das limitações impostas pelo utilizador. O Kubernetes pode ser entendido como dividido em dois planos - o plano de controle, que realiza a orquestração global do sistema, e o plano de dados, onde residem os containers.^[17][18][19]

Os principais componentes do plano de controle são o etcd, um banco de dados distribuído que armazena as configurações globais do cluster, o API server, um serviço de borda para interação com os demais componentes, além do controller manager e do scheduler, que realizam tarefas administrativas relacionadas à orquestração do cluster.^[17][18][19]

O plano de dados pode ser compreendido como um conjunto dos objetos que o constituem, listados abaixo.

Labels (rótulos) são nomes associados a um recurso, como o nome de um pod. Selectors (seletores) são expressões que selecionam recursos baseado em alguma regra, como todos recursos com label igual a determinado valor.^[17][18][19]

Um pod é um grupo de containers que compartilham um espaço de rede local. O pod é a unidade de trabalho básica no Kubernetes.^[17][18][19]

Os Nodes (nodos) são os servidores físicos ou virtuais onde os pods e seus containers rodam.^[17][18][19]

• Kubelet é responsável pelo estado de funcionamento de cada nó, garantindo que todos os recipientes no nó sejam saudáveis. Kubelet monitora o estado de uma cápsula e, se não estiver no estado desejado, a cápsula é redirecionada para o mesmo nó.^[20] O estado do nó é retransmitido a cada poucos segundos através de mensagens de batimento cardíaco para o primário. Quando o primário detecta uma falha no nó, o Controlador de Replicação observa esta mudança de estado e lança os pods em outros nós saudáveis.^[21]
• O Kube-proxy é uma implementação de um proxy de rede e um equilibrador de carga, e suporta a abstração do serviço junto com outras operações de rede. É responsável por rotear o tráfego para o contêiner apropriado com base no IP e número da porta do pedido recebido.
• Um contêiner reside dentro de uma cápsula. O contêiner é o nível mais baixo de um micro-serviço, que abriga a aplicação em funcionamento, bibliotecas e suas dependências. Os contêineres podem ser expostos ao mundo através de um endereço IP externo. A Kubernetes tem apoiado os contêineres Docker desde sua primeira versão. Em julho de 2016, o motor de contêineres rkt foi adicionado^[22].

Os namespaces são divisões lógicas dos demais recursos do plano de dados, podendo ser usados para separar, por exemplo, ambiente de testes do de produção.^{[23][17][18][19]}

Os ReplicaSets são um recurso utilizado para definir o número de replicas de um ou mais pods, identificados através de um seletor associado ao ReplicaSet.^[17][18][19]

Um Deployment define o estado desejado de Pods e ReplicaSets. No exemplo abaixo, o Deployment define um ReplicaSet com três replicas, para os Pods cujo rótulo seja encontrado através do seletor definido.^[17][18][19]

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
  labels:
    app: nginx
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.14.2
        ports:
        - containerPort: 80

Os DaemonSets definem um ou mais pods que devem rodar em todos os nodos, sempre.^[17][18][19]

Um Service (serviço) no Kubernetes é uma entidade lógica constituida de um ou mais pods, selecionados através de um seletor. O serviço possui um endereço de IP associado a si, publicado através do serviço de DNS do Kubernetes, permitindo assim a sua descoberta por demais serviços do cluster ou externos a ele. Além disso, o Kubernetes realiza o balanceamento das conexões recebidas entre os pods que constituem esse serviço. No exemplo abaixo um serviço é definido, expondo uma porta para os pods selecionados através do seletor.^[17][18][19]

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-service
spec:
  selector:
    app.kubernetes.io/name: MyApp
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 9376

O armazenamento dos containers é efêmero, isto é, ele deixa de existir quando os containers param de rodar. Os Volumes no Kubernetes são unidades lógicas de armazenamento que podem ser efêmeras ou persistentes, e que são acessíveis por todos containers de um pod.^[17][18][19]

ConfigMaps são objetos lógicos que armazenam informação no formato chave-valor, informações essas que podem ser acessadas através de variáveis de ambientes, arquivos em um volume, ou através de uma API.^[17][18][19]

Secrets são como ConfigMaps, mas são feitos para armazenar dados sensíveis como senhas.^[17][18][19]

Helm charts são pacotes para o Kubernetes, e Helm é o software que os gerencia. Os pacotes (charts) são nada mais nada menos que arquivos no formato YML dispostos em uma certa estrutura de diretórios, e que descrevem objetos com os descritos nas seções acima, além de um arquivo Chart.yml que descreve o pacote em si. O Helm por sua vez faz a gerência destes pacotes, como controle de versão e empacotamento, interação com o Kubernetes para aplicar os recursos descritos no pacote, entre outros.^[24][25]