Cos'è Kubernetes?

Kubernetes, spesso abbreviato in K8s, è una piattaforma open source che automatizza l'implementazione, la scalabilità e la gestione delle applicazioni containerizzate. È diventato lo standard de facto per l'orchestrazione e la gestione dei carichi di lavoro containerizzati. Si immagini un mondo in cui sia possibile implementare, gestire e scalare facilmente le applicazioni senza dover gestire l'infrastruttura sottostante. Questa è la potenza di Kubernetes.

Molte organizzazioni utilizzano Kubernetes per implementazioni su ampia scala. La potenza e la flessibilità di essere in grado di avviare e arrestare contenitori o pod con pochi clic del mouse (o a livello di programmazione) sono inestimabili. Tuttavia, il backup delle applicazioni containerizzate e dei relativi dati può essere un'attività complessa.

La soluzione di backup e ripristino nativa per Kubernetes di Veeam affronta le sfide amministrative come l'allocazione delle risorse, i backup e il ripristino. Con questo strumento, non solo puoi implementare e scalare le tue applicazioni senza problemi, ma puoi anche assicurarti che venga sempre eseguito il backup e che siano facilmente ripristinabili.

L'integrazione di una soluzione affidabile per la protezione dei dati nella tua strategia può salvarti da perdite di dati catastrofiche e semplificare notevolmente la gestione dei container. Utilizzando strumenti nativi di Kubernetes per i backup, garantisci la protezione dei tuoi carichi di lavoro e un'esperienza di containerizzazione fluida. I tuoi carichi di lavoro sono sempre protetti.

Definizione dei concetti chiave di Kubernetes

Per comprendere appieno la potenza di Kubernetes, dobbiamo prima comprendere i concetti chiave e i componenti che compongono questa piattaforma. Kubernetes si basa fondamentalmente sulla gestione dei container: unità leggere e portatili che impacchettano le applicazioni e le loro dipendenze. I container offrono diversi vantaggi rispetto ai metodi di virtualizzazione tradizionali, come le macchine virtuali.

Per comprendere la containerizzazione in Kubernetes, è fondamentale approfondire i concetti chiave. Avere una buona conoscenza della containerizzazione è essenziale per comprendere Kubernetes, poiché costituisce la base su cui opera Kubernetes. Di seguito sono riportati alcuni termini del glossario per aiutare a consolidare alcuni dei concetti chiave della containerizzazione.

• Contenitori: I container consentono di raggruppare applicazioni e dipendenze, garantendo un'implementazione e un funzionamento coerenti in ambienti diversi. Consentono una maggiore portabilità e una migliore efficienza delle risorse rispetto alle macchine virtuali tradizionali.
• Pod: Come elementi costitutivi fondamentali di Kubernetes, i pod ospitano uno o più container e condividono risorse di storage e di rete. I pod facilitano la scalabilità orizzontale, gli aggiornamenti senza problemi e il bilanciamento del carico delle applicazioni.
• Nodi: Questi agiscono come macchine worker, fisiche o virtuali, che eseguono i contenitori e i pod, fornendo le risorse necessarie per il corretto funzionamento delle applicazioni.
• Servizi: I servizi astraggono la comunicazione tra pod diversi o con client esterni, consentendo l'accesso stabile alle applicazioni nonostante il ridimensionamento o il trasferimento dei pod.
• Implementazioni: aiutano a gestire lo stato desiderato delle applicazioni, automatizzando gli aggiornamenti e il ridimensionamento, garantendo al contempo interruzioni nulli e mantenendo la ridondanza.
• Virtualizzazione: Si riferisce all'astrazione delle risorse, come hardware, storage e dispositivi di rete, creando più istanze virtuali che possono essere utilizzate contemporaneamente.

La comprensione dei concetti e del linguaggio utilizzati nella containerizzazione, soprattutto quando si lavora con Kubernetes, è essenziale per gestire e implementare efficacemente le applicazioni. La familiarità con questi concetti aprirà la strada a un'integrazione di successo di Kubernetes nell'infrastruttura.

Come funziona Kubernetes?

Kubernetes funziona impiegando un'architettura a cluster composta da un piano di controllo e da nodi di lavoro. I nodi del piano di controllo gestiscono l'intero cluster orchestrando l'implementazione, il ridimensionamento e la manutenzione delle applicazioni containerizzate. I nodi di lavoro, d'altra parte, eseguono i contenitori e i pod effettivi, garantendo il corretto funzionamento delle applicazioni.

In un cluster Kubernetes, i nodi del piano di controllo comunicano continuamente con i nodi di lavoro per mantenere lo stato desiderato dell'applicazione. Questo comporta attività come la programmazione dei pod, la gestione delle implementazioni e il ridimensionamento delle risorse. Kubernetes monitora costantemente l'integrità e lo stato dei nodi e dei pod, garantendo alta disponibilità e fault tolerance.

L'ecosistema della containerizzazione è vasto e Kubernetes non fa eccezione. Comprenderlo richiede un'immersione nella tecnologia sottostante, oltre all'esplorazione dei modi in cui viene gestito.

Tecnologia sottostante

Kubernetes si basa su diverse tecnologie chiave che gli consentono di orchestrare e gestire applicazioni containerizzate in modo efficiente. Ciò include il software di containerizzazione responsabile dell'esecuzione e della gestione dei container nei nodi di lavoro, ad esempio Docker o containerd. Alcuni strumenti aggiuntivi nell'arsenale di Kubernetes includono:

• Kube-apiserver: Si tratta del componente principale del piano di controllo che espone l'API Kubernetes, consentendo agli utenti e ad altri componenti di interagire con il cluster.
• Kube-controller-manager: In questo modo vengono eseguiti i processi del controller responsabili della gestione dello stato complessivo del cluster, tra cui la replica degli stati desiderati, la gestione degli errori dei nodi e la gestione degli endpoint.
• Kube-scheduler: Questo strumento è responsabile dell'assegnazione dei pod ai nodi di lavoro in base alla disponibilità delle risorse, ai vincoli e alle policy.
• Kube-proxy: si tratta di un proxy di rete che viene eseguito su ogni nodo di lavoro e assicura il corretto instradamento delle richieste ai contenitori appropriati e mantiene le regole di rete tra i nodi.

Un altro elemento chiave è etcd, parte integrante della fault tolerance di Kubernetes. Questo strumento contiene i dati di configurazione e le informazioni sullo stato per l'intero cluster. 

Configurazione e gestione di Kubernetes

La configurazione di un cluster Kubernetes comporta il provisioning e la configurazione del piano di controllo e dei nodi worker, utilizzando hardware fisico, macchine virtuali o infrastruttura basata su cloud. Gran parte del processo non è del tutto diverso dalla configurazione di più server o di un data center. Richiede di stabilire la comunicazione di rete tra i nodi utilizzando una struttura di rete piatta o una rete di sovrapposizione per supportare la rete di contenitori multihost.

Tuttavia, richiede alcuni strumenti e configurazioni aggiuntivi sotto forma dei componenti Kubernetes menzionati in precedenza, sia sul piano di controllo che sui nodi di lavoro. Infine, comporta la creazione di un cluster tramite il nodo del piano di controllo e l'aggiunta di nodi di lavoro a questo cluster.

La gestione avviene tramite un'API RESTful che sfrutta le richieste HTTP. Ciò consente l'interazione programmatica e permette la creazione di implementazioni e query di risorse. Strumenti come kubectl e Kubernetes Dashboard offrono la possibilità di monitorare i cluster e di gestire le API.

L'ecosistema di Kubernetes

L'ecosistema Kubernetes è ampio e comprende numerosi strumenti, piattaforme e integrazioni che lavorano insieme per massimizzare le capacità della piattaforma. Uno dei maggiori vantaggi di Kubernetes è la pletora di strumenti disponibili, tra cui Helm per la gestione dei pacchetti, Prometheus per il monitoraggio e le soluzioni native di Veeam per il backup e la sicurezza.

Vantaggi di Kubernetes

Al di là di Evosystem, Kubernetes offre molti altri vantaggi quando si tratta di semplificare la gestione dei contenitori e migliorare le prestazioni delle applicazioni. Per iniziare, Kubernetes semplifica notevolmente le implementazioni di cloud ibrido. Con la containerizzazione, le applicazioni e le relative dipendenze vengono raggruppate insieme, garantendo compatibilità e coerenza tra le varie piattaforme. Ciò significa che le organizzazioni possono implementare facilmente le applicazioni in ogni tipo di ambiente e piattaforma.

Questa compatibilità rende Kubernetes perfettamente scalabile. Automatizza il processo di aggiunta o rimozione delle risorse in base alla domanda, mantenendo prestazioni ottimali senza necessità di manutenzione. Alcuni degli altri vantaggi includono i seguenti.

• Alta disponibilità: Monitorando costantemente lo stato di salute di nodi e pod, Kubernetes garantisce che le applicazioni siano sempre accessibili. In caso di guasto, Kubernetes può riprogrammare automaticamente i pod interessati su nodi integri, riducendo al minimo i tempi di inattività e preservando le prestazioni dell'applicazione.
• Fault tolerance: le capacità di auto-riparazione di Kubernetes contribuiscono alla sua fault tolerance. Se si verifica un errore in un pod o in un nodo, Kubernetes può ridistribuire i carichi di lavoro e le risorse per mantenere la disponibilità delle applicazioni.
• Efficienza dei costi: Massimizzando l'utilizzo delle risorse attraverso la containerizzazione, Kubernetes riduce i costi dell'infrastruttura. Consente un'allocazione efficiente delle risorse ed elimina la necessità di over-provisioning, con conseguenti risparmi sui costi.

La containerizzazione con Kubernetes semplifica il processo di backup e ripristino dei dati fornendo un ambiente coerente tra le varie piattaforme. Questa coerenza facilita l'implementazione di soluzioni di protezione dei dati, come il backup nativo di Kubernetes di Veeam, garantendo un'alta disponibilità e un ripristino affidabile in linea con la regola del 3-2-1-0.

Kubernetes e Docker a confronto

Sebbene sia Kubernetes che Docker si rivolgano alla containerizzazione, hanno scopi diversi. Docker è una piattaforma per la creazione, la distribuzione e la gestione dei container, mentre Kubernetes è una piattaforma di orchestrazione per la gestione delle applicazioni containerizzate su larga scala. Essenzialmente, Docker fornisce i blocchi predefiniti per la creazione dei contenitori, mentre Kubernetes gestisce tali contenitori.

Potresti optare per Docker per alcuni motivi. 

• Sviluppo e test in ambienti isolati: Docker consente di creare contenitori isolati per ogni componente dell'applicazione, consentendo agli sviluppatori di lavorare in modo indipendente e ridurre al minimo i conflitti. Ciò semplifica il processo di sviluppo e test, garantendo che ogni componente funzioni correttamente prima dell'integrazione.
• Distribuzione di applicazioni con requisiti di scalabilità limitati: Per applicazioni semplici che non richiedono una scalabilità estesa, le funzionalità native di Docker possono essere sufficienti. La piattaforma consente una facile implementazione e gestione dei contenitori senza la necessità di strumenti di orchestrazione aggiuntivi.
• Una soluzione leggera per CI/CD: grazie alla sua natura ottimizzata, Docker è la scelta perfetta per le pipeline di integrazione e implementazione continue. I container sono facili e veloci da creare, testare e distribuire, garantendo iterazioni rapide e interruzioni minime tra una release e l'altra.

Al contrario, dovresti scegliere Kubernetes per questi scopi.

• Gestione di applicazioni complesse in più ambienti: Kubernetes offre solide funzionalità di orchestrazione che semplificano l'implementazione e la gestione di applicazioni complesse in ambienti diversi, come staging, produzione e diversi provider cloud.
• Scalabilità dinamica delle applicazioni in base a carichi di lavoro fluttuanti: la funzione di scalabilità automatica di Kubernetes regola il numero di container in esecuzione in base alla domanda del carico di lavoro, garantendo un utilizzo ottimale delle risorse e l'efficienza dei costi. Questa funzionalità è fondamentale per le applicazioni che presentano modelli di carico variabili o picchi improvvisi di traffico.
• Garantire alta disponibilità e fault tolerance: Kubernetes rileva automaticamente gli errori dei container e ridistribuisce i carichi di lavoro per mantenere la disponibilità delle applicazioni. Inoltre, può ripararsi da solo riavviando i container guasti, riducendo al minimo la necessità di interventi manuali e riducendo i tempi di inattività.

La scelta tra Kubernetes e Docker dipende dalle tue esigenze specifiche. Docker può essere sufficiente per le soluzioni di containerizzazione di base. Tuttavia, se hai bisogno di gestire e scalare complesse applicazioni containerizzate in ambienti diversi, Kubernetes è la scelta ideale.

Casi d'uso di Kubernetes

Kubernetes offre una soluzione versatile e robusta per un'ampia gamma di casi d'uso, dimostrando il suo valore in vari settori e applicazioni. Dall'implementazione delle applicazioni Web alla gestione delle attività di elaborazione dei big data, Kubernetes offre costantemente efficienza e affidabilità, adattandosi al contempo al panorama tecnologico in continua evoluzione.

Implementazione delle app Web

Kubernetes eccelle nell'implementazione di applicazioni Web grazie alla sua capacità di semplificare la gestione, la scalabilità e l'aggiornamento delle applicazioni containerizzate. Utilizzando Kubernetes, è possibile scalare facilmente l'app Web per adattarsi alle fluttuazioni del traffico, implementare gli aggiornamenti senza tempi di inattività e ripristinare rapidamente dagli errori.

Ad esempio, un sito di e-commerce può fare affidamento su Kubernetes per gestire la propria architettura di microservizi, garantendo un'esperienza utente fluida anche durante i periodi di traffico elevato, come gli eventi di vendita del Black Friday o del Cyber Monday. Con Kubernetes, la piattaforma di e-commerce può scalare automaticamente in base alla domanda, garantendo che il sito web rimanga reattivo e disponibile, anche di fronte a un'impennata delle richieste degli utenti.

Elaborazione dei big data

Nell'ambito dei big data e della business intelligence, Kubernetes dimostra la sua abilità gestendo e scalando in modo efficiente le risorse in risposta alla domanda. Implementando applicazioni ad alta intensità di dati, come Apache Spark o Hadoop su Kubernetes, le organizzazioni possono ottimizzare l'utilizzo delle risorse, ridurre i costi dell'infrastruttura e garantire pipeline di elaborazione dei dati fluide ed efficienti.

Una società di servizi finanziari, ad esempio, potrebbe sfruttare la potenza di Kubernetes per orchestrare la propria infrastruttura di analisi dei dati. Ciò consente all'azienda di elaborare enormi volumi di transazioni e dati dei clienti in tempo reale, fornendo informazioni preziose e migliorando il processo decisionale. Kubernetes garantisce che il provisioning delle risorse di calcolo necessarie venga eseguito in modo dinamico e possa scalare orizzontalmente man mano che i carichi di lavoro di elaborazione dei dati aumentano, ottenendo prestazioni e gestione dei costi ottimali.

Internet delle cose

Le applicazioni IoT spesso comportano il coordinamento di un gran numero di dispositivi e l'elaborazione di notevoli quantità di dati, rendendo Kubernetes uno strumento prezioso in questo ambito. La scalabilità e l'adattabilità di Kubernetes facilitano l'allocazione ottimale delle risorse e l'elevata disponibilità per le applicazioni IoT, semplificandone l'implementazione e la gestione.

Un progetto di smart city potrebbe impiegare Kubernetes per supervisionare la propria infrastruttura IoT, aggregando i dati provenienti da vari sensori e dispositivi per ottimizzare i modelli di traffico, il consumo energetico e le misure di sicurezza pubblica. Gestendo l'implementazione di vari microservizi e componenti di elaborazione dati distribuiti, Kubernetes consente una perfetta integrazione delle soluzioni per le smart city, garantendo un'elaborazione efficiente dei dati e analisi in tempo reale.

Machine Learning e Intelligenza Artificiale

Kubernetes è ben attrezzato per gestire i carichi di lavoro di machine learning e intelligenza artificiale. Le applicazioni di ML e IA richiedono in genere risorse di calcolo significative e spesso coinvolgono architetture intricate e distribuite. Kubernetes è in grado di gestire questi carichi di lavoro orchestrando elementi di ML e IA containerizzati, garantendo un'allocazione efficiente delle risorse e prestazioni ottimali delle applicazioni.

Ad esempio, un'organizzazione sanitaria potrebbe utilizzare Kubernetes per gestire i propri strumenti diagnostici basati sull'intelligenza artificiale. Ciò consentirebbe all'organizzazione di analizzare le immagini mediche e i dati dei pazienti in modo più efficace, portando a diagnosi più accurate e migliori risultati per i pazienti. Con Kubernetes, il fornitore di assistenza sanitaria può mantenere la complessa infrastruttura necessaria per i carichi di lavoro di intelligenza artificiale, scalando automaticamente le risorse per mantenere prestazioni costanti man mano che aumenta il numero di immagini mediche e dati dei pazienti.

Come iniziare

Intraprendere il tuo viaggio in Kubernetes può sembrare scoraggiante, ma con l'approccio e le risorse giusti puoi diventare rapidamente esperto. Inizia esplorando soluzioni e best practice comuni all'interno dell'ecosistema Kubernetes. Considera le esigenze specifiche della tua organizzazione e come Kubernetes può aiutarti a soddisfarle.

Una volta acquisita una solida conoscenza di Kubernetes e dei suoi potenziali vantaggi, puoi iniziare a implementarlo nella tua organizzazione. La chiave del successo con Kubernetes è l'apprendimento continuo e l'adattamento al panorama in continua evoluzione delle tecnologie di containerizzazione e orchestrazione.

Non dimenticare tuttavia l'importanza della protezione dei dati. Prenditi un momento per esplorare alcune delle moderne strategie di protezione dei dati per Kubernetes. Quando gli utenti sono pronti a fare il passo successivo, possono esplorare le soluzioni di backup e ripristino native di Veeam, in modo da garantire che le applicazioni containerizzate siano sempre protette.