Qu'est-ce que Kubernetes ?
Kubernetes est une plateforme d'orchestration de conteneurs open-source développée à l'origine par Google. Il fournit un cadre pour automatiser le déploiement, la mise à l'échelle et la gestion des applications conteneurisées. Kubernetes permet aux utilisateurs de gérer et de coordonner des conteneurs sur un cluster de machines, offrant ainsi une infrastructure hautement évolutive et résiliente pour l'exécution d'applications distribuées.
Développé pour une utilisation interne par les ingénieurs de Google, il a été proposé au public en tant que système open-source en 2014. Depuis, il a connu une adoption généralisée et est devenu un élément essentiel de l'écosystème cloud native. Kubernetes, au même titre que les conteneurs, est largement reconnu comme l'élément fondamental des applications et de l'infrastructure cloud contemporaines.
Kubernetes fonctionne sur une large gamme d'infrastructures – y compris les environnements basés sur le cloud hybride, le cloud public, les clouds privés, les machines virtuelles et les serveurs bare metal – ce qui confère aux équipes informatiques une excellente flexibilité.
Comment fonctionne Kubernetes ?
Plusieurs composants principaux constituent l'architecture de Kubernetes :
Les clusters et les nœuds
En tant qu'éléments constitutifs de Kubernetes, les clusters sont composés de machines de calcul physiques ou virtuelles appelées nœuds. Un seul nœud maître fonctionne comme le plan de contrôle du cluster et gère, par exemple, les applications qui sont en cours d'exécution à un moment donné et les images de conteneurs qui sont utilisées. Pour ce faire, il exécute un service de planification qui automatise le déploiement des conteneurs en fonction des exigences définies par les développeurs et d'autres facteurs.
Plusieurs nœuds de travail sont chargés d'exécuter, de déployer et de gérer les charges de travail et les applications conteneurisées. Les nœuds de travail comprennent les outils de gestion de conteneurs que l'organisation a choisis, tels que Docker, ainsi qu'un Kubelet, qui est un agent logiciel qui reçoit les ordres du nœud maître et les exécute.
Les clusters peuvent inclure des nœuds qui couvrent l'ensemble de l'architecture d'une entreprise, de l'environnement sur site aux clouds publics et privés en passant par les environnements de cloud hybride. C'est en partie la raison pour laquelle Kubernetes peut faire véritablement partie intégrante des architectures cloud natives. Le système est idéal pour héberger des applications cloud natives qui doivent évoluer rapidement.
Conteneurs
Les conteneurs sont une technologie d'emballage logiciell légère et portable utilisée pour déployer et exécuter des applications de manière cohérente dans différents environnements informatiques. Un conteneur est une unité exécutable autonome qui encapsule une application avec toutes ses dépendances, y compris les bibliothèques, les cadres et les environnements d'exécution.
Les conteneurs permettent d'isoler les applications de l'infrastructure sous-jacente, ce qui garantit qu'elles s'exécutent de manière cohérente, quel que soit le système hôte. Cette isolation est obtenue grâce à des technologies de conteneurisation telles que Docker, qui utilisent la virtualisation au niveau du système d'exploitation pour créer des environnements isolés appelés conteneurs.
Les pods
Les pods constituent la plus petite unité d'évolutivité dans Kubernetes. Il s'agit de groupes de conteneurs qui partagent le même réseau et les mêmes ressources informatiques. Le regroupement des conteneurs est bénéfique car si un conteneur spécifique reçoit trop de trafic, Kubernetes crée automatiquement une réplique de ce pod dans d'autres nœuds du cluster pour répartir la charge de travail.
Comment tout cela s'articule-t-il ?
La plateforme Kubernetes s'exécute au-dessus du système d'exploitation du système (généralement Linux) et communique avec les pods fonctionnant sur les nœuds. À l'aide d'une interface de ligne de commande appelée kubectl, un administrateur ou un utilisateur DevOps saisit l'état souhaité d'un cluster, qui peut inclure quelles applications doivent s’exécuter, avec quelles images et ressources, et d'autres détails.
Le nœud maître du cluster reçoit ces commandes et les transmet aux nœuds de travail. La plateforme est capable de déterminer automatiquement quel nœud du cluster constitue la meilleure option pour exécuter la commande. La plateforme attribue ensuite les ressources et les pods spécifiques du nœud qui effectueront l'opération demandée.
Kubernetes ne change pas les processus de base de la gestion des conteneurs, il les automatise simplement et prend en charge une partie du travail pour que les équipes d'administrateurs et de DevOps puissent atteindre un niveau de contrôle élevé sans avoir à gérer chaque nœud ou conteneur séparément. Les équipes humaines se contentent de configurer le système Kubernetes et de définir les éléments qui s'y trouvent. Kubernetes se charge de tout le travail d'orchestration des conteneurs proprement dit.
Fonctionnalités et capacités de Kubernetes
Kubernetes dispose d'une large gamme de fonctionnalités et de capacités qui simplifient l'orchestration des conteneurs sur plusieurs nœuds, permettent d'automatiser la gestion des clusters et d'optimiser l'utilisation des ressources. Elles comprennent :
- La mise à l'échelle automatique – mettez à l'échelle les conteneurs et leurs ressources en les étendant ou en les réduisant selon le niveau d’utilisation
- La gestion du cycle de vie – permet à l'administrateur de suspendre et de reprendre les déploiements, ainsi que de revenir aux versions précédentes.
- La déclaration de l'état souhaité – les administrateurs définissent ce dont ils ont besoin et Kubernetes le concrétise
- L’autoguérison et la résilience – cela comprend les redémarrages automatiques, les placements, la réplication et la mise à l'échelle
- Le stockage évolutif – les administrateurs peuvent ajouter dynamiquement du stockage en fonction des besoins
- L’équilibrage des charges– le système utilise un certain nombre d'outils pour équilibrer les charges en interne et en externe
- La prise en charge du DevSecOps – aide à simplifier la sécurité des opérations de conteneurs à travers le cycle de vie des conteneurs et les clouds et permet aux équipes de mettre plus rapidement sur le marché des applications sécurisées
À quoi sert Kubernetes ?
Kubernetes aide les entreprises à mieux gérer leurs applications les plus complexes et à tirer le meilleur parti des ressources existantes. Il permet également de garantir la disponibilité des applications et de réduire considérablement les temps d'arrêt. Grâce à l'orchestration des conteneurs, la plateforme automatise de nombreuses tâches, notamment le déploiement d'applications, les mises en service, la découverte de services, le provisionnement en stockage, l'équilibrage de charge, la mise à l'échelle automatique et l'autoguérison. Cela permet de soulager les équipes IT ou DevOps d'une grande partie du fardeau lié à la gestion.
Voici un exemple : Imaginons qu'un conteneur tombe en panne. Pour réduire les temps d'arrêt au minimum (ou les éliminer complètement), Kubernetes peut détecter la défaillance du conteneur et exécuter automatiquement un basculement en redémarrant, en remplaçant et/ou en supprimant les conteneurs défaillants. Le système supervise également tous les clusters et détermine où exécuter au mieux les conteneurs en fonction de l'endroit et de la façon dont les ressources sont déjà consommées. Tout ce travail se fait automatiquement et en quelques millisecondes. Aucune équipe humaine ne peut égaler cela.
Qu'est-ce que Kubernetes en tant que service ?
Kubernetes as a Service (KaaS) est une offre basée sur le cloud qui fournit des clusters Kubernetes managés aux utilisateurs. Il permet aux entreprises de tirer parti de la puissance de Kubernetes sans avoir besoin d'une configuration et d'une maintenance approfondies de l'infrastructure sous-jacente. Avec KaaS, les utilisateurs peuvent se concentrer davantage sur le déploiement et la gestion de leurs applications plutôt que de s'occuper des complexités liées à la gestion des clusters Kubernetes.
Les fournisseurs de KaaS prennent en charge des tâches telles que le provisionnement, la mise à l'échelle, la mise à niveau et le monitoring des clusters, soulageant ainsi les utilisateurs de la charge opérationnelle. Ils offrent des interfaces ou des API conviviales pour interagir avec les clusters Kubernetes et proposent souvent des fonctionnalités supplémentaires telles que l'équilibrage de charge, la mise à l'échelle automatique, ainsi que la journalisation et le monitoring intégrés.
En proposant Kubernetes as a Service, les fournisseurs de cloud et de services managés permettent aux développeurs et aux organisations de déployer et de gérer rapidement et facilement des applications conteneurisées à l'échelle, en tirant parti des avantages de Kubernetes sans avoir besoin d'une expertise Kubernetes approfondie ou de compétences en matière de gestion d'infrastructure.
Qu'est-ce que Docker ?
Comme Kubernetes, Docker est une solution open-source qui permet aux utilisateurs d'automatiser le déploiement d'applications. Mais contrairement à Kubernetes, c'est aussi un format de fichier de conteneur, et il est devenu le format de fichier de référence pour les conteneurs Linux. En utilisant le moteur Docker, vous pouvez construire et exécuter des conteneurs dans un environnement de développement. Un registre de conteneurs tel que Docker Hub vous permet de partager et de stocker des images de conteneurs. La suite de solutions Docker est vraiment idéale pour vous aider à déployer et à exécuter des conteneurs individuels.
Kubernetes vs Docker
Kubernetes et Docker sont deux technologies distinctes mais complémentaires qui sont souvent utilisées ensemble dans les déploiements d'applications modernes basées sur des conteneurs. Voici une comparaison de Kubernetes et de Docker :
Docker :
Docker est une plateforme et un ensemble d'outils permettant de construire et d'exécuter des conteneurs. Il permet d'empaqueter les applications et leurs dépendances dans des conteneurs légers et isolés.
Avec Docker, les développeurs peuvent créer des images de conteneurs qui incluent tout ce qui est nécessaire à l'exécution d'une application, comme le code, les bibliothèques et les environnements d'exécution.
Docker permet un déploiement cohérent des applications dans différents environnements, ce qui garantit que les applications s'exécutent de manière fiable, quel que soit le système hôte.
Docker propose une interface de ligne de commande (CLI) facile à utiliser et un écosystème d'outils et de services optimisé pour gérer les conteneurs.
Kubernetes :
Kubernetes, souvent appelé K8s, est une plateforme d'orchestration de conteneurs open-source qui automatise le déploiement, la mise à l'échelle et la gestion des applications conteneurisées.
Kubernetes fournit un cadre pour l'exécution et la coordination des conteneurs sur un cluster de machines.
Il offre des fonctions telles que la mise à l'échelle automatique, l'équilibrage de la charge, la découverte de services et des capacités d’autoguérison.
Kubernetes permet une configuration et une mise à l'échelle déclaratives, ce qui facilite la gestion des déploiements d'applications complexes.
Il offre un niveau élevé de tolérance aux pannes et de résilience en garantissant que les applications restent toujours opérationnelles et disponibles, même en cas de défaillance.
En résumé, Docker se concentre principalement sur la construction et le conditionnement des conteneurs, tandis que Kubernetes se concentre sur l'orchestration et la gestion des conteneurs à l'échelle. Docker fournit les outils pour créer et exécuter des conteneurs, tandis que Kubernetes fournit l'infrastructure pour déployer et gérer les applications conteneurisées dans un environnement distribué. Il est courant d'utiliser Docker pour construire des images de conteneurs, puis d'utiliser Kubernetes pour gérer et orchestrer ces conteneurs sur un cluster de machines.
Avantages de Kubernetes
Kubernetes offre un large éventail d'avantages, en particulier aux entreprises qui se concentrent sur les applications cloud natives. Les avantages suivants ne sont qu'une partie de la raison pour laquelle Kubernetes est de loin le système de gestion de conteneurs le plus populaire aujourd'hui :
- Déplacer les charges de travail vers l’environnement où elles fonctionnent le mieux – la capacité de la plateforme à fonctionner sur site comme dans le cloud facilite tout.
- Simplifier le monitoring, la gestion, le déploiement et la configuration d’applications conteneurisées, quelle que soit leur taille ou leur échelle.
- Intégrer facilement Kubernetes dans l'architecture existante grâce à sa grande extensibilité.
- Garder les dépenses informatiques sous contrôle grâce à l'optimisation intégrée des ressources de Kubernetes, à la possibilité d'exécuter des charges de travail n'importe où et à l'évolutivité automatique en fonction de la demande.
- Libérer les équipes informatiques et DevOps pour qu'elles se concentrent sur des tâches plus critiques au lieu de gérer et d'orchestrer des applications conteneurisées.
- Optimiser l'utilisation des ressources matérielles, y compris la bande passante du réseau, la mémoire et les entrées/sorties de stockage, avec la possibilité de définir des limites d'utilisation.
- Augmenter l'efficacité et le temps de fonctionnement des applications grâce aux fonctionnalités d’autoguérison de Kubernetes.
- Planifier les mises à jour de logiciels sans provoquer de temps d'arrêt.
- Pérenniser votre infrastructure grâce à la capacité de Kubernetes à fonctionner sur des architectures découplées et à gérer une croissance rapide et massive.
Les bonnes pratiques de sécurité de Kubernetes
La sécurité est une priorité absolue pour toutes les entreprises aujourd'hui, quel que soit l'endroit où elles exécutent leurs charges de travail et leurs applications. Voici quelques bonnes pratiques recommandées pour sécuriser votre système Kubernetes ainsi que les applications et les données qui s'y trouvent :
Sécurisez l’accès au cluster – limitez l'accès à l'API Kubernetes en utilisant des mécanismes d'authentification et d'autorisation solides comme le RBAC (contrôle d'accès basé sur les rôles). Utilisez des mots de passe forts et uniques ou mettez en place des méthodes d'authentification plus sûres comme l'authentification par certificat. Activez l'audit et surveillez l'accès à l'API pour détecter toute activité non autorisée ou suspecte.
Mettez régulièrement à jour les composants de Kubernetes – maintenez les composants de Kubernetes (plan de contrôle, nœuds de travail, etcd) à jour avec les dernières versions stables pour bénéficier des correctifs de sécurité et des corrections de bugs.
Appliquez des politiques de réseau – mettez en œuvre des politiques de réseau pour contrôler le flux de trafic au sein du cluster et limiter la communication entre les pods. Utilisez des politiques de réseau pour imposer des canaux de communication sécurisés et restreindre l'accès aux services ou aux données sensibles.
Sécurisez les images de conteneurs – n'utilisez que des images de conteneurs de confiance provenant de sources fiables. Examinez régulièrement les images de conteneurs à la recherche de vulnérabilités et assurez-vous de l'application des correctifs et des mises à jour les plus récents. Utilisez la signature et la vérification des images pour garantir leur intégrité.
Utilisez le RBAC et le principe du moindre privilège – mettez en œuvre le contrôle d'accès basé sur les rôles (RBAC) pour attribuer les autorisations et les rôles appropriés aux utilisateurs et aux services. Suivez le principe du moindre privilège, en n'accordant que les autorisations nécessaires requises pour chaque utilisateur ou service.
Activez les politiques de sécurité des pods – utilisez les politiques de sécurité des pods (PSP) pour appliquer des restrictions de sécurité sur la création des pods, par exemple en empêchant les conteneurs privilégiés ou l'accès à l'hôte.
Surveillez et consignez les activités – activez la consignation et la surveillance pour les clusters Kubernetes afin de détecter et de répondre rapidement aux incidents de sécurité. Surveillez les journaux du serveur API, les journaux des conteneurs et les événements au niveau du cluster pour identifier toute activité suspecte ou tentative d'accès non autorisé.
Sécurisez le magasin de données etcd – activez le chiffrement au repos et en transit pour assurer la sécurisation du magasin de données etcd. Limitez l'accès à etcd, en veillant à ce que seules les entités autorisées puissent accéder aux données de configuration du cluster et les modifier.
Sauvegardez et testez régulièrement la reprise après sinistre – établissez des sauvegardes régulières des composants, de la configuration et des données critiques de Kubernetes pour faciliter la reprise après sinistre en cas de problème ou d'attaque. Testez périodiquement le processus de reprise après sinistre pour vous assurer qu'il fonctionne efficacement.
Restez informé et suivez les bonnes pratiques – restez au courant des bonnes pratiques les plus récentes en matière de sécurité ainsi que des recommandations de la communauté Kubernetes et des experts en sécurité.
Cas d'utilisation de Kubernetes
Les entreprises utilisent aujourd'hui Kubernetes pour un éventail extrêmement large de cas d'utilisation. Notamment :
- Le déploiement d'applications à grande échelle
- La gestion des microservices
- Le développement de logiciels d'intégration continue/déploiement continu (CI/CD)
- La mise en œuvre de l'informatique sans serveur
- Les déploiements hybrides et multicloud
- Analyses Big Data
- Des projets informatiques de grande envergure ou particulièrement complexes
- Des projets liés au machine learning
- La migration des données des serveurs sur site vers le cloud
Comment Kubernetes fonctionne-t-il avec le développement d'applications ?
Kubernetes joue un rôle important dans le développement d'applications en fournissant une plateforme évolutive et résiliente pour le déploiement, la gestion et la mise à l'échelle des applications conteneurisées. Voici comment Kubernetes fonctionne avec le développement d'applications :
Conteneurisation – les développeurs conditionnent leurs applications et leurs dépendances dans des images de conteneurs à l'aide de technologies comme Docker. Les conteneurs garantissent que les applications s'exécutent de manière cohérente dans différents environnements et peuvent être facilement déployées.
Configuration déclarative – les développeurs définissent l'état souhaité de leur application et de ses composants à l'aide de fichiers de configuration Kubernetes, généralement écrits au format YAML ou JSON. Ces fichiers de configuration précisent comment l'application doit être déployée, en incluant notamment le nombre de réplicas, les exigences en matière de réseau, les limites de ressources, et plus encore.
Déploiement – les développeurs utilisent Kubernetes pour déployer leurs applications conteneurisées. Ils créent des objets de déploiement dans Kubernetes, en spécifiant le nombre souhaité de réplicas et d'images de conteneurs. Kubernetes se charge de planifier les conteneurs sur les nœuds disponibles du cluster.
Mise à l'échelle et équilibrage des charges – Kubernetes fournit des mécanismes intégrés pour la mise à l'échelle des applications. Les développeurs peuvent définir des politiques de mise à l'échelle automatique basées sur l'utilisation du processeur ou d'autres mesures afin d'augmenter ou de réduire automatiquement la taille de l'application. Kubernetes gère également l'équilibrage des charges, en répartissant le trafic entrant sur les réplicas d'une application afin de garantir une haute disponibilité et une utilisation optimale des ressources.
Découverte des services et mise en réseau – Kubernetes offre une abstraction de service qui permet aux applications de se découvrir et de communiquer entre elles au sein du cluster. Les développeurs définissent des services qui exposent des terminaux pour leurs applications, et Kubernetes attribue automatiquement un nom DNS et une adresse IP uniques à chaque service. Cela permet une communication transparente entre les différentes composantes de l'application.
Mises à jour et restauration en continu – Kubernetes prend en charge les mises à jour continues, ce qui permet aux développeurs de mettre à jour leurs applications sans interruption. Ils peuvent spécifier une nouvelle version de l'image du conteneur, et Kubernetes remplace progressivement les conteneurs existants par les nouveaux, assurant ainsi une transition en douceur. En cas de problèmes ou d'erreurs, Kubernetes prend en charge les restaurations vers la version de travail précédente.
Observabilité et monitoring – Kubernetes met à disposition des fonctionnalités de monitoring et d'observabilité. Les développeurs peuvent intégrer leurs applications à des systèmes de journalisation et de monitoring, et Kubernetes propose des métriques, des journaux et des événements sur l'application et ses composants. Cela permet aux développeurs d'obtenir des informations sur les performances de l'application, de résoudre les problèmes et d'optimiser l'utilisation des ressources.
Kubernetes simplifie le développement d'applications en fournissant une plateforme pour gérer le cycle de vie, l'évolutivité et les aspects réseau des applications conteneurisées. Il permet aux développeurs de se concentrer sur l'écriture du code et la définition de l'état souhaité de leurs applications, tandis que Kubernetes s'occupe du déploiement, de la mise à l'échelle et du maintien de la haute disponibilité.
Gérez Kubernetes avec Nutanix
Kubernetes présente divers avantages, de la rationalisation et l'automatisation de l'orchestration et de la gestion des conteneurs à sa communauté open-source active et son évolutivité flexible. Il joue un rôle crucial dans les stratégies cloud natives et s'adapte aux modèles informatiques hybrides et multicloud, ce qui en fait une option stratégique pour les entreprises qui cherchent à accélérer le développement, à déployer des applications sans effort et à optimiser les opérations des applications et des services.
Nutanix contribue à simplifier encore davantage les opérations et la gestion de Kubernetes avec le moteur Kubernetes Nutanix (NKE). Avec NKE, vous pouvez :
Déployer et configurer des clusters Kubernetes prêts pour la production en quelques minutes, au lieu de plusieurs jours ou semaines
Intégrer facilement le stockage, le monitoring, la journalisation et l'alerte de K8s pour obtenir une pile cloud native complète.
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