O que é Kubernetes?

Kubernetes, geralmente abreviado como K8s, é uma plataforma de código aberto que automatiza a implantação, o escalonamento e o gerenciamento de aplicações em contêineres. Ele se tornou o padrão de facto para orquestrar e gerenciar cargas de trabalho em contêineres. Imagine um mundo onde você possa facilmente implantar, gerenciar e escalar suas aplicações sem a dor de cabeça de lidar com a infraestrutura subjacente. Esse é o poder do Kubernetes.

Muitas organizações usam o Kubernetes para implantações em larga escala. O poder e a flexibilidade de poder iniciar e encerrar contêineres ou pods com alguns cliques do mouse (ou programaticamente) é inestimável. No entanto, fazer backup de aplicações em contêineres e seus dados pode ser uma tarefa complexa.

A solução de backup e restauração nativos do Kubernetes da Veeam aborda desafios administrativos, como alocação de recursos, backups e recuperação. Com essa ferramenta, você não apenas implanta e dimensiona suas aplicações sem dificuldades, mas também pode garantir que eles estejam sempre com backup e sejam facilmente recuperáveis.

Integrar uma solução confiável de proteção de dados em sua estratégia pode evitar perdas catastróficas de dados e tornar o gerenciamento de contêineres muito mais fácil. Ao usar ferramentas nativas do Kubernetes para backups, você garante a proteção das suas cargas de trabalho e uma experiência tranquila de conteinerização. Suas cargas de trabalho estão sempre protegidas.

Definindo conceitos-chave do Kubernetes

Para compreender totalmente o poder do Kubernetes, primeiro precisamos entender os principais conceitos e componentes que compõem essa plataforma. Em sua essência, o Kubernetes se preocupa em gerenciar contêineres – unidades leves e portáteis que empacotam aplicações e suas dependências. Os contêineres oferecem várias vantagens sobre os métodos tradicionais de virtualização, como as máquinas virtuais.

Para compreender a conteinerização no Kubernetes, é vital se aprofundar nos principais conceitos. Ter uma boa compreensão da conteinerização é essencial para entender o Kubernetes, pois ele forma a base sobre a qual o Kubernetes opera. Abaixo estão alguns termos do glossário para ajudar a cimentar alguns dos principais conceitos de conteinerização.

• Contêineres: Os contêineres permitem que aplicações e dependências sejam agrupadas, garantindo implantação e operação consistentes em diferentes ambientes. Eles permitem maior portabilidade e melhor eficiência de recursos em comparação com as máquinas virtuais tradicionais.
• Vagens: Como blocos de construção fundamentais no Kubernetes, os pods abrigam um ou mais contêineres e compartilham recursos de storage e rede. Os pods facilitam o dimensionamento horizontal, as atualizações contínuas e o balanceamento de carga de suas aplicações.
• Nós: Eles agem como as máquinas de trabalho — físicas ou virtuais — que executam seus contêineres e pods, fornecendo os recursos necessários para que suas aplicações funcionem corretamente.
• Serviços: Os serviços abstraem a comunicação entre diferentes pods ou com clientes externos, permitindo um acesso estável às aplicações, apesar do dimensionamento ou realocação de pods.
• Implantações: Elas ajudam a gerenciar o estado desejado de suas aplicações, automatizando atualizações e dimensionamento, garantindo tempo de inatividade zero e mantendo a redundância.
• Virtualização: Isso se refere à abstração de recursos, como hardware, storage e dispositivos de rede, criando várias instâncias virtuais que podem ser usadas simultaneamente.

Compreender os conceitos e a linguagem usados na conteinerização , especialmente ao trabalhar com o Kubernetes, é essencial para gerenciar e implantar suas aplicações com eficiência. Familiarizar-se com esses conceitos abrirá o caminho para uma integração bem-sucedida do Kubernetes em sua infraestrutura.

Como o Kubernetes funciona?

O Kubernetes funciona empregando uma arquitetura de cluster composta por nós de controle e nós de trabalho. Os nós do plano de controle gerenciam o cluster geral orquestrando a implantação, o dimensionamento e a manutenção de aplicações em contêineres. Os nós de trabalho, por outro lado, executam os contêineres e pods reais, garantindo que as aplicações funcionem corretamente.

Em um cluster do Kubernetes, os nós do plano de controle se comunicam continuamente com os nós de trabalho para manter o estado desejado da aplicação. Isso envolve tarefas como agendar pods, gerenciar implantações e dimensionar recursos. O Kubernetes monitora constantemente a integridade e o status dos nós e pods, garantindo alta disponibilidade e tolerância a falhas.

O ecossistema de conteinerização é vasto e com o Kubernetes não é diferente. Compreendê-la requer um mergulho em sua tecnologia subjacente, bem como uma exploração nas maneiras como ela é gerenciada.

Tecnologia subjacente

O Kubernetes foi desenvolvido com base em várias tecnologias importantes que permitem orquestrar e gerenciar aplicações em contêineres de forma eficiente. Isso inclui o software de conteinerização responsável por executar e gerenciar contêineres em nós de trabalho, como Docker ou containerd. Algumas ferramentas adicionais no arsenal do Kubernetes incluem:

• Kube-apiserver: Esse é o principal componente do plano de controle que expõe a API do Kubernetes, permitindo que usuários e outros componentes interajam com o cluster.
• Kube-controller-manager: Isso executa os processos do controlador responsáveis por gerenciar o estado geral do cluster, incluindo a replicação de estados desejados, tratamento de falhas de nó e gerenciamento de endpoints.
• Kube-scheduler: Essa ferramenta é responsável por atribuir pods a nós de trabalho com base na disponibilidade de recursos, restrições e políticas.
• Kube-proxy: Esse é um proxy de rede que é executado em cada nó de trabalho e garante o roteamento adequado de solicitações para os contêineres apropriados e mantém as regras de rede entre os nós.

Outro elemento fundamental, que é parte integrante da tolerância a falhas do Kubernetes, é o etcd. Essa ferramenta contém os dados de configuração e as informações de estado de todo o cluster. 

Configuração e gerenciamento do Kubernetes

Configurar um cluster do Kubernetes envolve o provisionamento e a configuração do plano de controle e dos nós de trabalho, usando hardware físico, máquinas virtuais ou infraestrutura baseada em nuvem. Boa parte do processo não é totalmente diferente de configurar múltiplos servidores ou um data center. Ele requer o estabelecimento de comunicação de rede entre nós usando uma estrutura de rede plana ou uma rede de sobreposição para oferecer suporte à rede de contêiner de vários hosts.

No entanto, isso requer algumas ferramentas e configurações adicionais na forma dos componentes do Kubernetes mencionados anteriormente, tanto no plano de controle quanto nos nós de trabalho. Finalmente, envolve a criação de um cluster por meio do nó do plano de controle e a adição de nós de trabalho a esse cluster.

O gerenciamento é feito por meio de uma API RESTful que utiliza solicitações HTTP. Isso permite a interação programática e permite a criação de implantações e a consulta de recursos. Ferramentas como o kubectl e o Painel do Kubernetes fornecem maneiras de monitorar clusters enquanto gerenciam o direcionamento usando a API.

O ecossistema do Kubernetes

O ecossistema do Kubernetes é extenso, compreendendo várias ferramentas, plataformas e integrações que trabalham juntas para maximizar os recursos da plataforma. Um dos maiores benefícios do Kubernetes é a infinidade de ferramentas disponíveis, incluindo o Helm para gerenciamento de pacotes, o Prometheus para monitoramento e as próprias soluções nativas da Veeam para backup e segurança.

Benefícios do Kubernetes

Ecossistema à parte, o Kubernetes oferece muitas outras vantagens quando se trata de simplificar o gerenciamento de contêineres e melhorar o desempenho das aplicações. Para começar, o Kubernetes torna as implantações de nuvem híbrida muito mais fáceis. Com a containerização, as aplicações e suas dependências são empacotadas juntas, garantindo compatibilidade e consistência entre várias plataformas. Isso significa que as organizações podem implantar aplicações facilmente em todos os tipos de ambientes e plataformas.

Essa compatibilidade também torna o Kubernetes perfeitamente escalável. Ela automatiza o processo de adição ou remoção de recursos de acordo com a demanda, mantendo o desempenho ideal sem manutenção manual. Alguns dos outros benefícios incluem o seguinte.

• Alta disponibilidade: Ao monitorar constantemente a integridade dos nós e pods, o Kubernetes garante que as aplicações estejam sempre acessíveis. Em caso de falha, o Kubernetes pode reprogramar automaticamente os pods afetados para nós saudáveis, minimizando o tempo de inatividade e preservando o desempenho da aplicação.
• Tolerância a falhas: As habilidades de auto-recuperação do Kubernetes contribuem para sua tolerância a falhas. Se um pod ou nó falhar, o Kubernetes pode redistribuir cargas de trabalho e recursos para manter a disponibilidade da aplicação.
• Eficiência de custos: Ao maximizar a utilização de recursos por meio da conteinerização, o Kubernetes reduz os custos de infraestrutura. Ele permite a alocação eficiente de recursos e elimina a necessidade de provisionamento excessivo, resultando em redução de custos.

A conteinerização com Kubernetes simplifica o processo de backup e recuperação de dados, fornecendo um ambiente consistente entre as plataformas. Essa consistência facilita a implementação de soluções de proteção de dados, como o backup nativo do Kubernetes da Veeam, garantindo alta disponibilidade e recuperação confiável em linha com a Regra 3-2-1-0.

Kubernetes vs. Docker

Embora o Kubernetes e o Docker atendam à conteinerização, eles servem a propósitos distintos. O Docker é uma plataforma para criar, implantar e gerenciar contêineres, enquanto o Kubernetes é uma plataforma de orquestração para gerenciar aplicações em contêineres em escala. Essencialmente, o Docker fornece os blocos de construção para a criação de contêineres, enquanto o Kubernetes gerencia esses contêineres.

Você pode optar pelo Docker por alguns motivos. 

• Desenvolvimento e testes em ambientes isolados: O Docker permite criar contêineres isolados para cada componente de aplicação, permitindo que os desenvolvedores trabalhem de forma independente e minimizem conflitos. Isso simplifica o processo de desenvolvimento e teste, garantindo que cada componente funcione corretamente antes da integração.
• Implantação de aplicações com requisitos de escala limitados: Para aplicações simples que não exigem dimensionamento extenso, os recursos nativos do Docker podem ser suficientes. A plataforma permite fácil implantação e gerenciamento de contêineres sem a necessidade de ferramentas adicionais de orquestração.
• Uma solução leve para CI/CD: A natureza simplificada do Docker o torna uma excelente escolha para integração contínua e pipelines de entrega. Os contêineres são rápidos e fáceis de criar, testar e implantar, garantindo uma iteração rápida e um tempo de inatividade mínimo entre as versões.

Por outro lado, você escolheria o Kubernetes para esses propósitos.

• Gerenciando aplicações complexas em múltiplos ambientes: O Kubernetes oferece recursos robustos de orquestração que simplificam a implantação e o gerenciamento de aplicações complexas em diferentes ambientes, como preparação, produção e vários provedores de nuvem.
• Dimensionamento dinâmico de aplicações com base em cargas de trabalho flutuantes:  o recurso de dimensionamento automático do Kubernetes ajusta o número de contêineres em execução com base na demanda da carga de trabalho, garantindo o uso ideal de recursos e eficiência de custos. Esse recurso é vital para aplicações com padrões de carga variáveis ou picos repentinos de tráfego.
• Garantindo alta disponibilidade e tolerância a falhas: O Kubernetes detecta automaticamente falhas de contêineres e redistribui cargas de trabalho para manter a disponibilidade das aplicações. Além disso, ele pode se recuperar ao reiniciar contêineres com falhas, minimizando a necessidade de intervenção manual e reduzindo o tempo de inatividade.

A seleção entre o Kubernetes e o Docker depende das suas necessidades específicas. O Docker pode ser suficiente para soluções básicas de conteinerização. Porém, se você precisa gerenciar e escalar aplicações complexas em contêineres em diversos ambientes, o Kubernetes é a escolha ideal.

Casos de uso do Kubernetes

O Kubernetes oferece uma solução versátil e robusta para uma ampla gama de casos de uso, provando seu valor em vários setores e aplicações. Desde a implantação de aplicações web até o gerenciamento de tarefas de processamento de big data, o Kubernetes entrega eficiência e confiabilidade de forma consistente, ao mesmo tempo em que se adapta ao cenário tecnológico em constante evolução.

Implantação de aplicação Web

O Kubernetes se destaca na implantação de aplicações Web devido à sua capacidade de simplificar o gerenciamento, dimensionar e atualizar aplicações em contêineres. Usando o Kubernetes, você pode escalar facilmente sua aplicação Web para acomodar flutuações de tráfego, implantar atualizações sem tempo de inatividade e recuperar-se rapidamente de falhas.

Por exemplo, um site de comércio eletrônico pode contar com o Kubernetes para gerenciar sua arquitetura de microsserviços, garantindo uma experiência de usuário tranquila mesmo durante períodos de alto tráfego, como eventos de vendas da Black Friday ou da Cyber Monday. Com o Kubernetes, a plataforma de comércio eletrônico pode escalar automaticamente com base na demanda, garantindo que o site permaneça responsivo e disponível, mesmo quando confrontado com um aumento nas solicitações dos usuários.

Processamento de Big Data

No campo do big data e da inteligência de negócios, o Kubernetes demonstra sua destreza ao gerenciar e escalar recursos de forma eficiente em resposta à demanda. Ao implantar aplicações com uso intensivo de dados, como Apache Spark ou Hadoop no Kubernetes, as organizações podem otimizar a utilização de recursos, reduzir os custos de infraestrutura e garantir pipelines de processamento de dados eficientes e racionalizados.

Uma empresa de serviços financeiros, por exemplo, poderia aproveitar o poder do Kubernetes para orquestrar sua infraestrutura de análise de dados. Isso permite que a empresa processe grandes volumes de transações e dados de clientes em tempo real, fornecendo insights valiosos e aprimorando a tomada de decisões. O Kubernetes garante que os recursos computacionais necessários sejam provisionados dinamicamente e possam ser dimensionados horizontalmente à medida que as cargas de trabalho de processamento de dados aumentam, resultando em um ótimo desempenho e gerenciamento de custos.

Internet das Coisas

As aplicações de IoT geralmente envolvem a coordenação de um grande número de dispositivos e o processamento de quantidades substanciais de dados, tornando o Kubernetes uma ferramenta valiosa nesse domínio. A escalabilidade e adaptabilidade do Kubernetes facilitam a alocação ideal de recursos e a alta disponibilidade para aplicações IoT, simplificando sua implantação e gerenciamento.

Um projeto de cidade inteligente poderia empregar o Kubernetes para supervisionar sua infraestrutura de IoT, agregando dados de vários sensores e dispositivos para otimizar padrões de tráfego, consumo de energia e medidas de segurança pública. Ao gerenciar a implantação de vários microsserviços e componentes de processamento de dados distribuídos, o Kubernetes permite a integração total de soluções de cidades inteligentes, garantindo processamento eficiente de dados e análise em tempo real.

Machine Learning e Inteligência Artificial

O Kubernetes está bem equipado para lidar com cargas de trabalho de aprendizado de máquina e inteligência artificial. As aplicações de ML e IA normalmente exigem recursos computacionais significativos e geralmente envolvem arquiteturas distribuídas e complexas. O Kubernetes pode gerenciar essas cargas de trabalho orquestrando elementos de ML e IA em contêineres, garantindo uma alocação eficiente de recursos e um desempenho suave das aplicações.

Por exemplo, uma organização de saúde pode utilizar o Kubernetes para gerenciar suas ferramentas de diagnóstico com tecnologia de IA. Isso permitiria que a organização analisasse imagens médicas e dados de pacientes de forma mais eficaz, levando a diagnósticos mais precisos e melhores resultados para os pacientes. Com o Kubernetes, o provedor de saúde pode manter a infraestrutura complexa necessária para as cargas de trabalho de IA, escalando automaticamente os recursos para manter o desempenho consistente à medida que o número de imagens médicas e dados de pacientes aumenta.

Como começar

Embarcar em sua jornada com o Kubernetes pode parecer assustador, mas com a abordagem e os recursos certos, você pode rapidamente se tornar eficiente. Comece explorando soluções comuns e melhores práticas dentro do ecossistema do Kubernetes. Considere as necessidades específicas da sua empresa e como o Kubernetes pode ajudar a resolvê-las.

Depois de ter uma compreensão sólida do Kubernetes e seus potenciais benefícios, você pode começar a implementá-lo em sua organização. A chave para o sucesso com o Kubernetes é o aprendizado contínuo e a adaptação ao cenário em constante evolução das tecnologias de conteinerização e orquestração.

Mas não se esqueça da importância da proteção de dados. Reserve um tempo para explorar algumas das estratégias de proteção de dados moderna para Kubernetes. Quando estiver pronto para dar o próximo passo, explore as soluções nativas de backup e restauração da Veeam para ajudar a garantir que suas aplicações em contêineres estejam sempre protegidas.