Kubernetes architektúrája – az alapok megértése

Legutóbb a mikroszolgáltatások kihívásait tárgyaltuk. Az alábbiakat kell megvalósítanunk:

• folyamatos integrációs és telepítés,
• konténer felügyelet,
• rugalmas, skálázható és könnyen használható hálózati és tárolási megoldások.

Erre ad nekünk választ a Kubernetes.

Ahhoz, hogy valóban megértsük, hogyan működik a Kubernetes, érdemes közelebbről is megvizsgálni az architektúráját. Az alábbi ábra a Kubernetes komponenseit mutatja be magas szinten, vagyis egy áttekintő képet ad arról, hogy milyen főbb részekből áll a rendszer. Fontos megjegyezni, hogy az ábrán nem szerepel minden komponens, például a hálózati bővítményekért (network plugin) felelős elemek külön kerülnek bemutatásra.

A Kubernetes felépítése – egyszerűen

A Kubernetes alapvetően két fő részre osztható:

1. Control plane – ez a „központi agy”, amely irányítja a klasztert.
2. Worker nodes – A „munkavégzők” futtatják ténylegesen a konténereket.

A control plane egy vagy három (nagy megbízhatóság esetén három) különálló csomópontból állhat. Ezeket gyakran „cp node”-ként is említjük. A worker csomópontokból tetszőleges számú lehet – ezek a rendszer skálázhatóságának alapját adják.

Később majd bemutatjuk, hogyan lehet akár egyetlen gépen is kipróbálni az egész klasztert, ami fejlesztéshez és teszteléshez kiváló.

Mi történik a központi agyban?

A control plane legfontosabb szerepe, hogy irányítsa és koordinálja az egész klasztert. Itt található többek között:

• API szerver (kube-apiserver): ez a rendszer „kapuja”, amelyen keresztül minden külső és belső komponens kommunikál. Minden parancs, amit kiadunk (pl. kubectl segítségével), az API szerverhez fut be.
• Ütemező (kube-scheduler): ez a komponens dönt arról, hogy melyik worker csomóponton fusson le egy adott konténer. A döntés alapja lehet az erőforrás-kihasználtság, címkék, korlátozások stb.
• Vezérlők (controller manager): ezek a háttérben futó folyamatok figyelik az állapotokat (pl. egy pod leállt), és gondoskodnak arról, hogy a klaszter mindig az elvárt állapotban legyen.
• Tárolórendszer (etcd): ez egy kulcs-érték adatbázis, amely az egész klaszter állapotát tárolja – például hogy milyen podok futnak, milyen beállításokkal.

Mi történik a munkavégző csomópontokon?

Minden worker node két fő komponenst futtat:

• kubelet: ez egy olyan folyamat, amely figyeli a node-hoz tartozó podokat, és gondoskodik arról, hogy azok megfelelően fussanak. A kubelet letölti a szükséges konténerképeket, előkészíti az erőforrásokat, és a helyi konténer futtatómotor (pl. containerd) segítségével elindítja a konténereket.
• kube-proxy: ez felelős a hálózati szabályokért, például hogy a podok hogyan érik el egymást vagy a külvilágot. A kube-proxy a választott hálózati bővítménnyel (pl. CNI plugin) együttműködve kezeli ezeket a szabályokat.

Rugalmas kommunikáció – nem csak Linuxon

A Kubernetes legnagyobb ereje az API-alapú kommunikációs modellje, amely lehetővé teszi, hogy a klaszter különféle típusú rendszereket is kezeljen. Bár a vezérlősík kizárólag Linuxon futhat, a munkavégző csomópontokon akár Windows Server 2019, 2022 vagy 2025 is használható. Ez lehetővé teszi, hogy vegyes környezetben is használjuk a Kubernetes-t, például ha Windows-alapú alkalmazásokat is szeretnénk konténerizálni.

Ha eddig azt gondoltad, hogy csak Linux-on lehet Docker konténereket futtatni, akkor itt a példa, hogy a Windows is egy igen jó alternatíva. 🙂