مدیریت یک اپلیکیشن روی یک سرور معمولا دشوار نیست؛ اما زمانی که تعداد کاربران، سرویس ها، سرورها و نسخه های نرم افزار افزایش پیدا میکند، مدیریت زیرساخت بهمرور پیچیده میشود. تیم فنی باید دائما وضعیت سرویسها را بررسی کند، منابع بیشتری اختصاص دهد، خطاها را برطرف کند و نسخههای جدید را بدون ایجاد قطعی منتشر کند. کوبرنتیز برای مدیریت همین پیچیدگی به وجود آمده است.
Kubernetes یا K8s یک پلتفرم متن باز برای استقرار، مدیریت و مقیاسدهی اپلیکیشن های کانتینری است. این پلتفرم کانتینرها را میان چند سرور توزیع میکند، وضعیت آنها را زیر نظر میگیرد و در صورت بروز خطا، برای بازگرداندن سرویس به وضعیت مطلوب اقدام میکند.
کوبرنتیز چیست؟
کوبرنتیز یک سیستم ارکستریشن کانتینر است. ارکستریشن به معنی هماهنگ سازی و مدیریت خودکار کانتینرها در طول چرخه عمر آنهاست. در پروژههای کوچک، ممکن است چند کانتینر بهصورت دستی روی یک سرور اجرا شوند. اما زمانی که تعداد کانتینرها، سرویسها و سرورها افزایش پیدا میکند، مدیریت دستی دیگر کارآمد نیست.
در این شرایط، کوبرنتیز وظایفی مانند موارد زیر را مدیریت میکند:
- اجرای کانتینرها روی نودهای مناسب
- جایگزینی کانتینرهای خراب
- توزیع ترافیک بین سرویس ها
- مقیاسدهی اپلیکیشن
- انتشار نسخههای جدید
- مدیریت تنظیمات و دسترسیها
در واقع، مدیر زیرساخت مشخص میکند چه وضعیتی باید برقرار باشد و Kubernetes تلاش میکند همان وضعیت را حفظ کند.
کوبرنتیز چگونه کار میکند؟
کوبرنتیز بر اساس مفهوم «وضعیت مطلوب» یا Desired State کار میکند.
برای مثال، مدیر سیستم مشخص میکند که همیشه سه نمونه از یک اپلیکیشن فعال باشد. اگر یکی از نمونهها متوقف شود، Kubernetes نمونه جدیدی ایجاد میکند تا تعداد نمونههای فعال دوباره به سه برسد.
این سیستم بهصورت مداوم وضعیت واقعی زیرساخت را با وضعیت تعریفشده مقایسه میکند. در صورت مشاهده تفاوت، اقدامات لازم برای اصلاح وضعیت انجام میشود. به همین دلیل، بسیاری از عملیات تکراری و دستی در زیرساخت به فرآیندهایی خودکار و قابل کنترل تبدیل میشوند.
کلاستر کوبرنتیز چیست؟
کوبرنتیز اپلیکیشن ها را در ساختاری به نام کلاستر اجرا میکند. کلاستر کوبرنتیز مجموعهای از ماشین های فیزیکی یا مجازی است که بهصورت هماهنگ با یکدیگر کار میکنند.
هر کلاستر معمولا از دو بخش اصلی تشکیل میشود:
Control Plane
Control Plane بخش مدیریتی و تصمیمگیرنده کلاستر است. این بخش وضعیت منابع را بررسی میکند، محل اجرای بارهای کاری را مشخص میکند و دستورات مدیریتی را پردازش میکند.
Worker Node
Worker Node ها سرورهایی هستند که کانتینرها و اپلیکیشنهای واقعی روی آنها اجرا میشوند. منابعی مانند پردازنده، حافظه و شبکه از طریق این نودها در اختیار سرویسها قرار میگیرد.
مهمترین اجزای Kubernetes
Pod
Pod کوچک ترین واحد قابل اجرا در Kubernetes است. هر Pod معمولا یک یا چند کانتینر مرتبط را در خود جای میدهد. اگر اپلیکیشن به ظرفیت بیشتری نیاز داشته باشد، Kubernetes میتواند تعداد Pod ها را افزایش دهد.
Deployment
Deployment مشخص میکند چه نسخهای از اپلیکیشن و چند نمونه از آن باید اجرا شود. همچنین برای بهروزرسانی و بازگشت به نسخه قبلی استفاده میشود.
Service
Podها ممکن است ایجاد، حذف یا جابهجا شوند. Service یک آدرس پایدار برای دسترسی به مجموعهای از Pod ها فراهم میکند.
Namespace
Namespace برای جداسازی منطقی منابع داخل یک کلاستر استفاده میشود. برای مثال میتوان محیط های توسعه، تست و تولید را در Namespace های جداگانه قرار داد.
ConfigMap و Secret
ConfigMap برای ذخیره تنظیمات غیرحساس و Secret برای مدیریت اطلاعات حساس مانند رمز عبور، توکن و کلیدهای دسترسی استفاده میشود.
کوبرنتیز چگونه مدیریت زیرساخت را متحول میکند؟
ارزش اصلی Kubernetes فقط در اجرای کانتینرها نیست؛ بلکه در خودکارسازی و استاندارد سازی مدیریت زیرساخت است.
1. خودکارسازی استقرار اپلیکیشن
در روش سنتی، استقرار نسخه جدید ممکن است شامل ورود دستی به سرور، انتقال فایل، نصب وابستگیها و راهاندازی مجدد سرویس باشد. در Kubernetes، مشخصات استقرار بهصورت فایلهای پیکربندی تعریف میشوند. این ساختار باعث میشود فرآیند انتشار نسخهها قابل تکرار، کنترل شده و هماهنگ با ابزارهای CI/CD باشد.
2. بازیابی خودکار سرویس ها
اگر یک کانتینر یا Pod از کار بیفتد، Kubernetes میتواند آن را دوباره اجرا یا نمونه دیگری را جایگزین کند. این قابلیت که Self-Healing نام دارد، نیاز به مداخله دستی را کاهش میدهد و به افزایش پایداری سرویس کمک میکند. البته Kubernetes بهتنهایی تضمین کننده پایداری کامل نیست. طراحی اپلیکیشن، شبکه، ذخیره سازی و تنظیمات کلاستر همچنان اهمیت زیادی دارند.
3. مقیاس پذیری متناسب با نیاز
در زمان افزایش ترافیک، Kubernetes میتواند تعداد نمونههای اپلیکیشن را افزایش دهد. پس از کاهش تقاضا نیز امکان کاهش نمونهها وجود دارد. این قابلیت برای کسب و کارهایی که با ترافیک متغیر، کمپین های تبلیغاتی یا رشد سریع کاربران مواجه هستند اهمیت زیادی دارد.
4. استفاده بهتر از منابع
کوبرنتیز با بررسی ظرفیت نودها و منابع مورد نیاز هر سرویس، محل مناسب اجرای Pod ها را انتخاب میکند. به این ترتیب، منابع پردازشی و حافظه به شکل منظمتری میان سرویسها توزیع میشوند و ظرفیت سرورها کمتر بلااستفاده میماند.
5. انتشار نسخه جدید با ریسک کمتر
Kubernetes از روشهایی مانند Rolling Update پشتیبانی میکند. در این روش، نسخه جدید بهتدریج جایگزین نسخه قبلی میشود. اگر مشکلی رخ دهد، امکان بازگشت به نسخه قبلی وجود دارد. این قابلیت ریسک انتشار نسخههای جدید را کاهش میدهد.
6. پشتیبانی از معماری میکروسرویس
در معماری میکروسرویس، اپلیکیشن از چند سرویس مستقل تشکیل شده است. هر سرویس میتواند بهصورت جداگانه توسعه، منتشر و مقیاسدهی شود. کوبرنتیز ابزارهای لازم برای اجرای، مدیریت و ارتباط میان این سرویسها را فراهم میکند و به همین دلیل یکی از بسترهای اصلی اجرای میکروسرویس هاست.
7. استاندارد سازی محیط اجرا
یکی از مشکلات رایج تیمهای نرم افزاری، تفاوت میان محیط توسعه، تست و تولید است. کانتینرها اپلیکیشن و وابستگیهای آن را در یک بسته مستقل قرار میدهند و Kubernetes روش استانداردی برای اجرای این کانتینرها ارائه میکند. این موضوع احتمال خطاهای ناشی از تفاوت محیط ها را کاهش میدهد.
مزایای کوبرنتیز چیست؟
- استقرار خودکار و قابل تکرار
- مقیاسپذیری سریعتر
- جایگزینی خودکار سرویسهای خراب
- توزیع بهتر بار کاری
- کاهش عملیات دستی
- پشتیبانی از DevOps و CI/CD
- مدیریت بهتر معماری میکروسرویس
- انتشار تدریجی نسخههای جدید
- مدیریت متمرکز منابع و تنظیمات
چالش های استفاده از Kubernetes
کوبرنتیز ابزار قدرتمندی است، اما برای همه پروژهها مناسب نیست. راه اندازی و مدیریت آن به دانش فنی در حوزههایی مانند لینوکس، شبکه، کانتینر، امنیت و مانیتورینگ نیاز دارد. همچنین اجرای کلاستر میتواند هزینه زیرساخت و عملیات را افزایش دهد.
از طرف دیگر، عیبیابی در محیط های توزیع شده معمولا سختتر از یک سرور ساده است. مشکل ممکن است از Pod، نود، شبکه، ذخیره سازی یا تنظیمات اپلیکیشن ناشی شده باشد. بنابراین، انتخاب Kubernetes باید بر اساس نیاز واقعی زیرساخت انجام شود، نه صرفا محبوبیت این فناوری.
آیا هر کسب و کاری به کوبرنتیز نیاز دارد؟
خیر. یک وبسایت ساده، فروشگاه کوچک یا اپلیکیشن کمترافیک ممکن است با یک سرور ابری مناسب و Docker بهخوبی مدیریت شود؛ اما با بررسی های دقیق میتوانید متوجه شوید چه زمانی زیر ساخت شما به کلاستر کوبرنتیز نیاز پیدا می کند.
کوبرنتیز زمانی ارزشمندتر است که پروژه با شرایطی مانند موارد زیر روبهرو باشد:
- تعداد زیاد سرویسها
- ترافیک متغیر
- انتشارهای مکرر
- نیاز به دسترسپذیری بالاتر
- معماری میکروسرویس
- نیاز به مقیاس پذیری سریع
تفاوت Docker و Kubernetes چیست؟
Docker و Kubernetes رقیب مستقیم یکدیگر نیستند. Docker برای ساخت و اجرای کانتینرها استفاده میشود، اما Kubernetes وظیفه مدیریت تعداد زیادی کانتینر روی چند سرور را بر عهده دارد. به زبان ساده، Docker کانتینر را اجرا میکند و Kubernetes اجرای کانتینرها در مقیاس بزرگ را هماهنگ میسازد.
کوبرنتیز مدیریتشده چیست؟
راهاندازی و نگهداری Kubernetes از صفر میتواند پیچیده باشد. در سرویس کوبرنتیز مدیریت شده، بخشی از عملیات راه اندازی و مدیریت زیرساخت توسط ارائه دهنده سرویس انجام میشود. این مدل به تیم های فنی کمک میکند زمان کمتری صرف مدیریت اجزای پایه کلاستر کنند و تمرکز بیشتری بر توسعه محصول و اپلیکیشن داشته باشند.
اگر اپلیکیشن شما به زیرساخت مقیاس پذیر، استقرار سریعتر و مدیریت حرفهایتر کانتینرها نیاز دارد، سرویس های ابری ویراک کلود میتوانند بستر مناسب اجرای کلاستر کوبرنتیز را در اختیار شما قرار دهند. برای بررسی نیازهای فنی پروژه و انتخاب منابع مناسب، با کارشناسان ویراک کلود در ارتباط باشید.
