¿Qué es Kubernetes?

Kubernetes, a menudo abreviado como K8s, es una plataforma de código abierto que automatiza la implementación, el escalado y la gestión de aplicaciones en contenedores. Se ha convertido en el estándar de facto para orquestar y administrar cargas de trabajo en contenedores. Imagine un mundo en el que pueda implementar, administrar y escalar sus aplicaciones fácilmente sin complicaciones por tener que manejar la infraestructura subyacente. Ese es el poder de Kubernetes.

Muchas organizaciones usan Kubernetes para implementaciones a gran escala. La potencia y la flexibilidad de poder activar y cerrar contenedores o pods con unos pocos clics del mouse (o de forma programática) son invaluables. Sin embargo, realizar backups de las aplicaciones en contenedores y de sus datos puede ser una tarea compleja.

La solución de backup y restauración nativa de Kubernetes de Veeam aborda los retos administrativos como la asignación de recursos, los backups y la recuperación. Con esta herramienta, no solo puede implementar y escalar sus aplicaciones sin problemas, sino también puede asegurarse de que siempre tengan backups y sean fácilmente recuperables.

Integrar una solución de protección de datos fiable en su estrategia puede evitar una pérdida de datos catastrófica y hacer que la gestión de sus contenedores sea mucho más sencilla. Al usar herramientas nativas de Kubernetes para los backups, garantiza la protección de sus cargas de trabajo y una experiencia de contenerización fluida. Sus cargas de trabajo están siempre protegidas.

Definición de los conceptos clave de Kubernetes

Para comprender completamente el poder de Kubernetes, primero debemos entender los conceptos y componentes clave que componen esta plataforma. En esencia, Kubernetes se basa en la gestión de contenedores: unidades ligeras y portátiles que empaquetan aplicaciones y sus dependencias. Los contenedores ofrecen varias ventajas sobre los métodos de virtualización tradicionales, como las máquinas virtuales.

Para comprender la contenerización en Kubernetes, es vital profundizar en los conceptos clave. Tener un buen conocimiento de la contenerización es esencial para comprender Kubernetes, ya que constituye la base sobre la que opera Kubernetes. A continuación se presentan algunos términos del glosario para ayudar a consolidar algunos de los conceptos clave de la contenedorización.

• Contenedores: Los contenedores permiten agrupar aplicaciones y dependencias, lo que garantiza una implementación y operación coherentes en diferentes entornos. Permiten una mayor portabilidad y una mejora en la eficiencia de los recursos en comparación con las máquinas virtuales tradicionales.
• Pods: Como bloques de construcción fundamentales en Kubernetes, los pods alojan uno o más contenedores y comparten recursos de almacenamiento y red. Los Pods facilitan el escalado horizontal, las actualizaciones sin problemas y el balanceo de carga de sus aplicaciones.
• Nodos: Estas actúan como máquinas de trabajo (físicas o virtuales) que ejecutan sus contenedores y pods, proporcionando los recursos necesarios para que sus aplicaciones funcionen correctamente.
• Servicios: Los servicios abstraen la comunicación entre diferentes pods o con clientes externos, permitiendo un acceso estable a las aplicaciones a pesar del escalado o la reubicación de los pods.
• Implementaciones: Estas ayudan a gestionar el estado deseado de sus aplicaciones, automatizando las actualizaciones y el escalado a la vez que garantizan un tiempo de inactividad cero y mantienen la redundancia.
• Virtualización: Esto se refiere a la abstracción de recursos, como hardware, almacenamiento y dispositivos de red, creando múltiples instancias virtuales que se pueden utilizar simultáneamente.

Comprender los conceptos y el lenguaje que se usa en la contenedorización , especialmente cuando se trabaja con Kubernetes, es esencial para administrar e implementar sus aplicaciones de forma eficaz. Familiarizarse con estos conceptos allanará el camino para lograr una integración exitosa de Kubernetes en su infraestructura.

¿Cómo funciona Kubernetes?

Kubernetes funciona mediante el empleo de una arquitectura de clúster compuesta por nodos de control y de trabajador. Los nodos del plano de control gestionan todo el clúster mediante la orquestación de la implementación, el escalado y el mantenimiento de las aplicaciones en contenedores. Los nodos de trabajo, por otro lado, ejecutan los contenedores y pods reales, lo que garantiza que las aplicaciones funcionen correctamente.

En un clúster de Kubernetes, los nodos del plano de control se comunican continuamente con los nodos de trabajo para mantener el estado deseado de la aplicación. Esto implica tareas como la programación de pods, la gestión de implementaciones y el escalado de recursos. Kubernetes monitorea constantemente la salud y el estado de los nodos y pods, lo que garantiza una alta disponibilidad y tolerancia a fallos.

El ecosistema de contenedores es muy extenso, y Kubernetes no es la excepción. Entenderlo requiere una inmersión en su tecnología subyacente, así como una exploración de las formas en que se gestiona.

Tecnología subyacente

Kubernetes se basa en varias tecnologías clave que le permiten orquestar y gestionar eficientemente las aplicaciones en contenedores. Esto incluye el software de contenedorización responsable de ejecutar y administrar contenedores en nodos de trabajo, como Docker o containerd. Algunas herramientas adicionales en el arsenal de Kubernetes incluyen:

• Kube-apiserver: Este es el componente principal del plano de control que expone la API de Kubernetes, lo que permite a los usuarios y otros componentes interactuar con el clúster.
• Kube-controller-manager: Esto ejecuta los procesos del controlador responsables de administrar el estado general del clúster, incluida la replicación de los estados deseados, la gestión de fallos de los nodos y la administración de endpoints.
• Kube-scheduler: Esta herramienta es responsable de asignar pods a nodos de trabajo en función de la disponibilidad de recursos, las restricciones y las políticas.
• Kube-proxy: Se trata de un proxy de red que se ejecuta en cada nodo de trabajo y garantiza el enrutamiento adecuado de las solicitudes a los contenedores adecuados y mantiene las reglas de red entre los nodos.

Otro elemento clave, y uno que forma parte integral de la tolerancia a fallos de Kubernetes, es etcd. Esta herramienta contiene los datos de configuración y la información de estado de todo el clúster. 

Configuración y administración de Kubernetes

La configuración de un clúster de Kubernetes implica el aprovisionamiento y la configuración del plano de control y los nodos de trabajo, mediante hardware físico, máquinas virtuales o infraestructura basada en la nube. Gran parte del proceso no es del todo diferente a la configuración de varios servidores o un centro de datos. Requiere establecer una comunicación de red entre nodos mediante una estructura de red plana o una red superpuesta para admitir redes de contenedores de varios hosts.

Sin embargo, requiere algunas herramientas y configuraciones adicionales en forma de los componentes de Kubernetes mencionados anteriormente, tanto en el plano de control como en los nodos de trabajo. Por último, implica crear un clúster a través del nodo del plano de control y agregar nodos de trabajo a este clúster.

La administración se realiza a través de una API RESTful que aprovecha las solicitudes HTTP. Esto permite la interacción mediante programación y permite la creación de implementaciones y la consulta de recursos. Las herramientas, como kubectl y Kubernetes Dashboard, ofrecen formas de supervisar los clústeres mientras se dirige la administración mediante la API.

El ecosistema de Kubernetes

El ecosistema de Kubernetes es extenso, y comprende numerosas herramientas, plataformas e integraciones que trabajan juntas con el fin de maximizar las capacidades de la plataforma. Una de las ventajas más grandes de Kubernetes es la gran cantidad de herramientas disponibles, que incluyen Helm para la administración de paquetes, Prometheus para la monitorización y las soluciones nativas propiedad de Veeam de backup y seguridad.

Beneficios de Kubernetes

Dejando a un lado el ecosistema, Kubernetes ofrece otras muchas ventajas cuando se trata de optimizar la gestión de los contenedores y mejorar el rendimiento de las aplicaciones. Para los clientes que empiezan, Kubernetes facilita mucho la implementación de la nube híbrida. Con la contenedorización, las aplicaciones y sus dependencias se empaquetan juntas, lo que garantiza la compatibilidad y la coherencia entre las distintas plataformas. Esto significa que las organizaciones pueden implementar aplicaciones fácilmente en todo tipo de entornos y plataformas.

Esta compatibilidad también hace que Kubernetes sea perfectamente escalable. Automatiza el proceso de añadir o eliminar recursos en función de la demanda, manteniendo así un rendimiento óptimo sin necesidad de mantenimiento manual. Algunos de los otros beneficios incluyen los siguientes.

• Alta disponibilidad: Al monitorizar constantemente el estado de los nodos y los pods, Kubernetes garantiza que las aplicaciones estén siempre disponibles. En caso de fallo, Kubernetes puede reprogramar automáticamente los pods afectados en nodos en buen estado, minimizando el tiempo de inactividad y preservando el rendimiento de las aplicaciones.
• Tolerancia a fallos: La capacidad de autorrecuperación de Kubernetes contribuye a su tolerancia a fallos. Si un pod o nodo falla, Kubernetes puede redistribuir las cargas de trabajo y los recursos para mantener la disponibilidad de las aplicaciones.
• Eficiencia de los costos: Al maximizar la utilización de recursos a través de la contenedorización, Kubernetes reduce los costos de infraestructura. Permite una asignación eficiente de recursos y elimina la necesidad de un aprovisionamiento excesivo, lo que se traduce en un ahorro de costos.

La contenerización con Kubernetes simplifica el proceso de backup y recuperación de datos proporcionando un entorno coherente entre plataformas. Esta coherencia facilita la implementación de soluciones de protección de datos, como el backup nativo de Kubernetes de Veeam, lo que garantiza una alta disponibilidad y una recuperación confiable de acuerdo con la regla 3-2-1-0.

Kubernetes vs. Docker

Si bien tanto Kubernetes como Docker se adaptan a la contenedorización, tienen distintos propósitos. Docker es una plataforma para crear, implementar y administrar contenedores, mientras que Kubernetes es una plataforma de orquestación para administrar aplicaciones en contenedores a escala. Básicamente, Docker proporciona los componentes básicos para la creación de contenedores, mientras que Kubernetes gestiona dichos contenedores.

Hay varias razones por las que podría optar por Docker. 

• Desarrollo y pruebas en entornos aislados: Docker permite crear contenedores aislados para cada componente de la aplicación, lo que permite a los desarrolladores trabajar de forma independiente y minimizar los conflictos. Esto simplifica el proceso de desarrollo y prueba, asegurando que cada componente funcione correctamente antes de la integración.
• Implementación de aplicaciones con requisitos de escalado limitado: Para aplicaciones sencillas que no requieren un gran escalado, las funcionalidades nativas de Docker pueden ser suficientes. La plataforma permite una fácil implementación y administración de contenedores sin la necesidad de herramientas de orquestación adicionales.
• Una solución ligera para CI/CD: La naturaleza optimizada de Docker lo convierte en una excelente opción para la integración continua y los pipelines de entrega. Los contenedores son rápidos y fáciles de construir, probar e implementar, lo que garantiza una iteración rápida y un tiempo de inactividad mínimo entre versiones.

Por el contrario, elegiría Kubernetes para estos fines.

• Administración de aplicaciones complejas en múltiples entornos: Kubernetes proporciona características de orquestación sólidas que simplifican el despliegue y gestión de aplicaciones complejas en diferentes entornos, como el de pruebas, producción y diferentes proveedores de nube.
• Escalado dinámico de aplicaciones en función de las fluctuaciones de las cargas de trabajo: la función de escalado automático de Kubernetes ajusta el número de contenedores en ejecución en función de la demanda de la carga de trabajo, lo que garantiza un uso óptimo de los recursos y la rentabilidad. Esta capacidad es vital para las aplicaciones que experimentan patrones de carga variables o picos repentinos de tráfico.
• Garantizar una alta disponibilidad y tolerancia a fallos: Kubernetes detecta automáticamente los fallos de los contenedores y redistribuye las cargas de trabajo para mantener la disponibilidad de las aplicaciones. Además, puede recuperarse automáticamente al reiniciar los contenedores con fallos, lo que minimiza la necesidad de intervención manual y reduce el tiempo de inactividad.

Elegir entre Kubernetes y Docker depende de sus necesidades específicas. Docker puede ser suficiente para soluciones básicas de contenedorización. Sin embargo, si necesita gestionar y escalar intrincadas aplicaciones contenerizadas en entornos diversos, Kubernetes es la opción ideal.

Casos de uso de Kubernetes

Kubernetes ofrece una solución versátil y robusta para una amplia gama de casos de uso, lo que demuestra su valor en diversos sectores y aplicaciones. Desde la implementación de aplicaciones web hasta la gestión de tareas de procesamiento de big data, Kubernetes ofrece eficiencia y fiabilidad de forma consistente a la vez que se adapta al panorama tecnológico en constante evolución.

Implementación de aplicaciones web

Kubernetes destaca en la implementación de aplicaciones web debido a su capacidad para agilizar la administración, escalar y actualizar aplicaciones en contenedores. Al usar Kubernetes, puede escalar fácilmente su aplicación web para adaptarse a las fluctuaciones del tráfico, implementar actualizaciones sin tiempos de inactividad y recuperarse rápidamente de los errores.

Por ejemplo, un sitio web de comercio electrónico puede confiar en Kubernetes para gestionar su arquitectura de microservicios, lo que garantiza una experiencia de usuario fluida incluso durante períodos de alto tráfico, como los eventos de ventas del Black Friday o el Cyber Monday. Con Kubernetes, la plataforma de comercio electrónico puede escalarse automáticamente en función de la demanda, lo que garantiza que el sitio web siga siendo receptivo y esté disponible, incluso cuando se enfrenta a un aumento en las solicitudes de los usuarios.

Procesamiento de Big Data

En el ámbito del big data y la inteligencia empresarial, Kubernetes demuestra su destreza gestionando y escalando los recursos de forma eficiente en respuesta a la demanda. Al implementar aplicaciones que hacen un uso intensivo de los datos, como Apache Spark o Hadoop en Kubernetes, las organizaciones pueden optimizar la utilización de recursos, reducir los costes de infraestructura y garantizar canalizaciones de procesamiento de datos eficientes y sin problemas.

Una empresa de servicios financieros, por ejemplo, podría aprovechar el poder de Kubernetes para orquestar su infraestructura de análisis de datos. Esto permite a la empresa procesar volúmenes masivos de transacciones y datos de clientes en tiempo real, proporcionando información valiosa y mejorando la toma de decisiones. Kubernetes garantiza que los recursos informáticos necesarios se aprovisionen dinámicamente y puedan escalarse horizontalmente a medida que aumentan las cargas de trabajo de procesamiento de datos, lo que se traduce en un rendimiento y una gestión de costes óptimos.

Internet de las cosas

Las aplicaciones de IoT a menudo implican la coordinación de grandes cantidades de dispositivos y el procesamiento de cantidades sustanciales de datos, lo que convierte a Kubernetes en una herramienta valiosa en este dominio. La escalabilidad y adaptabilidad de Kubernetes facilitan una asignación óptima de recursos y una alta disponibilidad para las aplicaciones de IoT, agilizando su implementación y gestión.

Un proyecto de ciudad inteligente podría emplear Kubernetes para supervisar su infraestructura de IoT, agregando datos de varios sensores y dispositivos para optimizar los patrones de tráfico, el consumo de energía y las medidas de seguridad pública. Al gestionar el despliegue de varios microservicios y componentes de procesamiento de datos distribuidos, Kubernetes permite una integración perfecta de las soluciones para ciudades inteligentes, garantizando un procesamiento de datos y análisis en tiempo real.

Aprendizaje Automático e Inteligencia Artificial

Kubernetes está bien equipado para manejar cargas de trabajo de aprendizaje automático e inteligencia artificial. Las aplicaciones de aprendizaje automático e IA suelen demandar importantes recursos de computación y, a menudo, implican arquitecturas intrincadas y distribuidas. Kubernetes puede gestionar estas cargas de trabajo mediante la orquestación de elementos de ML e IA en contenedores, lo que garantiza la asignación eficiente de recursos y un rendimiento fluido de las aplicaciones.

Por ejemplo, una organización del cuidado de la salud podría usar Kubernetes para gestionar sus herramientas de diagnóstico con tecnología de IA. Esto permitiría a la organización analizar las imágenes médicas y los datos de los pacientes de manera más eficaz, lo que llevaría a diagnósticos más precisos y mejores resultados para los pacientes. Con Kubernetes, el proveedor de atención sanitaria puede mantener la compleja infraestructura necesaria para las cargas de trabajo de IA, escalando automáticamente los recursos con el fin de mantener un rendimiento constante a medida que aumenta el número de imágenes médicas y datos de pacientes.

Cómo empezar

Embarcarse en su viaje hacia Kubernetes puede parecer desalentador, pero con el enfoque y los recursos adecuados, puede convertirse rápidamente en un experto. Empiece por explorar las soluciones comunes y las mejores prácticas dentro del ecosistema de Kubernetes. Tenga en cuenta las necesidades específicas de su organización y cómo Kubernetes puede ayudar a abordarlas.

Una vez que tenga una comprensión sólida de Kubernetes y sus beneficios potenciales, puede comenzar a implementarlo en su organización. La clave del éxito con Kubernetes es el aprendizaje continuo y la adaptación al panorama siempre cambiante de las tecnologías de contenerización y orquestación.

Pero no olvide la importancia de la protección de datos. Tómese un momento para explorar algunas de las estrategias de Modern Data Protection para Kubernetes. Cuando esté listo para dar el siguiente paso, explore las soluciones nativas de backup y restauración de Veeam, para ayudar a garantizar que sus aplicaciones en contenedores estén siempre protegidas.