Kubernetes é uma solução de código aberto amplamente utilizada para gerenciamento de containers virtuais. Lançada oficialmente em 2014, ela possibilita gerenciar diversos containers ao mesmo tempo e automatizar tarefas da operação diária que exigiriam grande esforço.
O Kubernetes é capaz de aprimorar a confiabilidade dos aplicativos e reduzir a quantidade de tempo e de recursos dedicados a aplicações em nuvem, permitindo que as organizações alcancem maior eficiência operacional.
Neste artigo, vamos conhecer como funciona essa tecnologia e porque ela é tão importante no desenvolvimento da Cloud Computing. Vamos lá?
Containers e a evolução das aplicações
Antes de entrarmos em detalhes sobre o que é e como funciona o Kubernetes, vamos entender como surgiu a necessidade de uma ferramenta de gerenciamento de containers.
Containers são unidades leves e portáteis de execução que empacotam o código de um aplicativo com suas dependências e configurações, permitindo que ele seja executado de maneira consistente em qualquer ambiente, seja em desenvolvimento, teste ou produção.
Inicialmente, as organizações executavam aplicações diretamente nos servidores físicos. Nesse modelo, havia controle limitado sobre os recursos dos servidores, gerando perda de eficiência na execução das aplicações e maiores custos de manutenção da infraestrutura.
Com a chegada das máquinas virtuais, houve uma mudança nesse fluxo. Além de permitir controle mais amplo sobre os recursos computacionais dos servidores, a virtualização trouxe escalabilidade e permitiu a evolução e popularização da computação em nuvem.
As máquinas virtuais ainda possuem funções completas, e muitas vezes não é necessário virtualizar todas as funções. Nesse contexto, os containers surgem como alternativa para uma virtualização mais leve e que permita otimizar os recursos computacionais. Funcionando como processos isolados de recursos, trazem as mesmas propriedades que a virtualização convencional, porém, isolando apenas as propriedades necessárias para a aplicação operacionalizada.
Porém, assim como a virtualização convencional, gerenciar diversas cargas de execução em diversos containers se provou um desafio. É nesse contexto que um grupo de engenheiros da Google desenvolveram o Kubernetes, fruto de diversos anos de aprendizado em operacionalização desses processos.
O que é Kubernetes?
O Kubernetes (também abreviado como K8s) é uma plataforma de código aberto desenvolvida para automatizar a implantação, o dimensionamento e a gestão de aplicativos em containers. Dessa forma, atua como um orquestrador, cuidando de todos os aspectos do ciclo de vida de uma aplicação.
Por todas as suas funcionalidades, o Kubernetes se tornou uma ferramenta padrão para implantar e gerenciar aplicativos baseados em containers na nuvem, tornando a computação em nuvem mais eficiente e confiável.
Por que Kubernetes é tão importante?
As razões pelo qual o Kubernetes se tornou tão importante para as companhias que estão aderindo à nuvem ou otimizando sua estrutura são várias, mas podemos destacar algumas:
- Orquestração avançada de containers: o Kubernetes oferece uma solução robusta e escalável para orquestrar containers. Ele automatiza a implantação, o dimensionamento e a gestão de aplicativos, tornando mais fácil para as empresas gerenciarem suas cargas de trabalho em ambientes de nuvem complexos.
- Portabilidade e flexibilidade: permite que os aplicativos sejam empacotados, tornando-os independentes da infraestrutura subjacente. Isso proporciona portabilidade, já que os aplicativos podem ser executados consistentemente em qualquer ambiente, seja em nuvem pública, privada ou híbrida.
- Escalabilidade: oferece dimensionamento automático, permitindo que os aplicativos se adaptem dinamicamente à demanda. À medida que a carga de trabalho aumenta, o Kubernetes pode adicionar automaticamente novas instâncias de containers para lidar com o aumento da demanda. E quando a carga diminui, ele pode reduzir a quantidade de instâncias, economizando recursos.
- Automação e eficiência operacional: com o Kubernetes, as operações de implantação, atualização e monitoramento de aplicativos são automatizadas, reduzindo a necessidade de intervenção manual. Isso aumenta a eficiência operacional, permitindo que as equipes de desenvolvimento se concentrem em outras tarefas.
- Gerenciamento simplificado de microsserviços: é altamente adequado para arquiteturas de microsserviços, onde os aplicativos são compostos por vários serviços independentes e interconectados. Ele facilita o gerenciamento e a comunicação.
- Maior confiabilidade e resiliência: oferece mecanismos de autorrecuperarão, monitoramento e balanceamento de carga que melhoram a confiabilidade dos aplicativos. Se um container falhar, o Kubernetes o reinicia automaticamente. Além disso, ele distribui o tráfego entre os containers em execução para garantir a disponibilidade contínua dos serviços.
- Comunidade ativa e ecossistema amplo: o Kubernetes é um projeto de código aberto com uma comunidade de desenvolvedores e usuários muito ativa. Isso significa que há um amplo suporte, atualizações frequentes e uma variedade de ferramentas e plugins disponíveis para estender suas funcionalidades.
Em resumo, as empresas têm adotado o Kubernetes porque ele oferece uma solução completa e confiável para lidar com a complexidade dos ambientes de nuvem, facilitando a implantação, o gerenciamento e a escalabilidade de aplicativos em containers, além de proporcionar maior flexibilidade e eficiência operacional.
Entendendo a arquitetura do Kubernetes
A arquitetura do Kubernetes é projetada para ser flexível, escalável e altamente disponível.
Como falamos anteriormente, o Kubernetes é um gerenciador de containers, sistemas de virtualização não convencionais, que, ao contrário de uma virtualização convencional, não virtualizam todo o ambiente, mas apenas o necessário para o funcionamento da aplicação. Por isso, são mais leves e utilizam menos recursos.
O Kubernetes gerencia um conjunto de containers, ou seja, de máquinas virtualizadas, que é chamado de cluster. Essas máquinas são separadas em três tipos:
- Node: onde acontece a execução da aplicação encapsulada. Seu conjunto geralmente é chamado de worker;
- etcd: é a base de dados distribuída e armazena tudo o que acontece no cluster, inclusive seu estado;
- Master: é o tipo que gerencia e mantém o estado do cluster. Nela são executados os principais componentes da ferramenta, como o Scheduler, o Controller Manager e a API.
Mais informações sobre o funcionamento do cluster
Há outros recursos importantes de serem compreendidos para entender mais sobre a ferramenta. Veja só:
- Control Plane: conhecido como o cérebro do cluster, é um conjunto de máquinas master, que gerencia os principais componentes do sistema;
- Pod: são unidades básicas de um cluster Kubernetes. Encapsulam um ou mais containers. Ao fazer o deploy de uma aplicação, você cria um ou mais Pods;
- Deployment: é o tipo de objeto que engloba as funcionalidades que automatizam os passos típicos de desenvolvimento de um software, como deploy manual e semiautomatizado;
Esses são alguns dos principais conceitos da arquitetura do Kubernetes. Como falamos anteriormente, ela é muito vasta e detalhada, por isso, caso você queira saber mais a fundo sobre esses detalhes, recomendamos a leitura da documentação oficial da ferramenta.
Kubernetes x Docker: entenda as diferenças
Kubernetes e Docker são tecnologias diferentes, mas complementares, frequentemente mencionadas juntas porque são utilizadas em conjunto para gerenciar e implantar aplicativos em containers.
Docker
O Docker é uma plataforma que permite criar aplicativos em containers. Ele fornece uma maneira de criar, gerenciar e executar containers isolados que encapsulam um aplicativo com suas dependências e bibliotecas, garantindo que ele funcione consistentemente em qualquer ambiente.
Kubernetes
Já o Kubernetes, como vimos, é uma solução que fornece um conjunto abrangente de ferramentas para gerenciar grupos de containers (chamados de clusters), garantindo que os aplicativos sejam executados de forma confiável e escalável.
A ferramenta abstrai os detalhes de infraestrutura subjacentes e oferece uma API para definir a configuração de implantação, escalonamento, atualização e monitoramento de aplicativos em contêineres, oferecendo recursos poderosos, como balanceamento de carga, dimensionamento automático, autorrecuperação, gerenciamento de configurações e armazenamento.
Entenda as principais diferenças entre essas duas ferramentas:
Escopo: Docker é focado na criação, distribuição e execução de contêineres. Kubernetes é focado na orquestração e gerenciamento de containers em um ambiente de cluster.
Funcionalidade: Docker é a tecnologia que permite criar e executar containers isolados. Kubernetes é uma plataforma de orquestração que automatiza o gerenciamento de vários containers, garantindo que eles sejam executados corretamente, escalonados conforme necessário e mantidos em alta disponibilidade.
Escalabilidade: Docker não fornece recursos nativos para dimensionamento automático ou autorrecuperação de containers. Já o Kubernetes oferece esses recursos, permitindo que os aplicativos se ajustem dinamicamente à carga de trabalho.
Objetivo: Docker é usado para criar e executar containers, seja em ambientes de desenvolvimento, teste ou produção. E o Kubernetes é usado para gerenciar e orquestrar containers em escala, tornando mais fácil a implantação e gestão de aplicativos em ambientes complexos.
