Kubernetes یک پلت‌فرم منبع باز برای مدیریت خدمات و بارهای کاری کانتینری است که می‌تواند هم پیکربندی اعلامی و هم خودکار باشد. قابل توسعه، قابل حمل و مقیاس‌پذیر است. Kubernetes دسترسی گسترده‌ای از خدمات، پشتیبانی و ابزار دارد.

کانتینرهای Kubernetes چیست؟

استقرار کانتینر در حال حاضر به دلیل سهولت در استقرار، احتمال خطای صفر و غیره محبوبیت بیشتری دارد. کانتینرها شبیه ماشین‌های مجازی هستند، اما کانتینرها سبک وزن هستند زیرا نیازی به حمل سیستم عامل ندارند.

استفاده از کانتینرها در توسعه و استقرار برنامه، مزایای متعددی نسبت به ایمیج ماشین مجازی سنتی (VM) دارد. این مزایا شامل افزایش سهولت و کارایی ایجاد ایمیج کانتینر است که امکان ایجاد و استقرار برنامه کاربردی را فراهم می‌کند.

کانتینرها با ایجاد امکان ایجاد ایمیج کانتینر برنامه به جای زمان استقرار در زمان ساخت / انتشار و در نتیجه جداسازی برنامه‌ها از زیرساخت، نگرانی‌ها را بین توسعه‌دهندگان و تیم‌های عملیاتی جدا می‌کنند. این رویکرد امکان استفاده کارآمدتر از منابع، کاهش خطاها و افزایش پایداری برنامه را فراهم می‌کند.

کانتینرها قابلیت حمل‌و‌نقل ابر و توزیع سیستم عامل را ارائه می‌دهند و به آنها اجازه می‌دهد در  CoreOS, RHEL, Ubuntu, on-premises روی ابرهای عمومی اصلی و هر جای دیگری اجرا شوند.

کانتینرها نحوه مدیریت برنامه‌ها را ساده می‌کنند. کانتینرها به جای پرداختن به سخت‌افزار و سیستم‌عامل، روی برنامه‌های کاربردی با استفاده از منابع منطقی تمرکز می‌کنند. این رویکرد همچنین ایجاد میکروسرویس‌های با جفت، توزیع، الاستیک و آزاد شده را آسان می‌کند. با تجزیه برنامه‌‌ها به اجزای کوچک‌تر و مستقل، می‌توان آن‌ها را به صورت پویا مستقر و مدیریت کرد، برخلاف میزبانی یک موجودیت یکپارچه که روی یک ماشین بزرگ و تخصصی اجرا می‌شود.

جداسازی منابع و عملکرد قابل پیش‌بینی برنامه نیز از مزایای استفاده از کانتینرها هستند. کانتینرها کارایی و چگالی بالایی را در استفاده از منابع ارائه می‌دهند و آنها را به ابزاری قدرتمند برای توسعه و استقرار برنامه‌های کاربردی مدرن تبدیل می‌کنند.

کانتینرهای Kubernetes به گونه‌ای طراحی شده اند که سبک وزن و قابل حمل باشند و به این ترتیب، معمولاً سیستم‌عاملی را با خود حمل نمی‌کنند. در عوض، کانتینرها با استفاده از ایمیج های کانتینر ساخته می‌شوند که شامل تمام فایل‌ها و کتابخانه‌های لازم برای اجرای برنامه است. این ایمیج ها به گونه‌ای طراحی شده‌اند که روی یک سیستم‌عامل میزبان اجرا شوند که منابع و خدمات لازم در سطح سیستم را که برنامه به آن نیاز دارد ارائه می‌دهد.

کانتینرهای Kubernetes چگونه کار می‌کنند؟

 کانتینرهای Kubernetes با کپسوله کردن یک برنامه کاربردی و وابستگی‌های آن در یک واحد منفرد و قابل حمل کار می‌کنند که به راحتی قابل استقرار و مدیریت است. کانتینرها با استفاده از ایمیج های کانتینر حاوی تمام فایل‌ها و کتابخانه‌های لازم برای اجرای برنامه ساخته می‌شوند. این ایمیج ها در یک رجیستری کانتینری مانند Docker Hub یا Google Container Registry ذخیره می‌شوند.

 هنگامی که یک کانتینر در Kubernetes مستقر می‌شود، برنامه‌ریزی شده است که بر روی یک گره خاص در خوشه اجرا شود. Kubernetes از یک زمان‌بندی برای انتخاب بهترین گره برای هر کانتینر بر اساس عواملی مانند در دسترس بودن منابع و تعادل حجم کار استفاده می‌کند. هنگامی که کانتینر در حال اجرا است، Kubernetes سلامت آن را کنترل می‌کند و در صورت خرابی، آن را به‌طور خودکار راه‌اندازی مجدد می‌کند.

 Kubernetes همچنین طیف وسیعی از ویژگی‌ها را برای مدیریت کانتینرها فراهم می‌کند، مانند مقیاس‌بندی، به‌روزرسانی‌های چرخشی و کشف سرویس. مقیاس‌بندی به توسعه‌دهندگان این امکان را می‌دهد که بسته به حجم کاری، تعداد کانتینرهایی را که یک برنامه خاص اجرا می‌کنند، افزایش یا کاهش دهند. به‌روزرسانی‌های روبه‌رو به توسعه دهندگان این امکان را می‌دهند تا برنامه را به طور یکپارچه و بدون تجربه دوره‌های از کار افتادگی به‌روزرسانی کنند. این امر با جایگزینی تدریجی کانتینرهای قدیمی با کانتینرهای جدیدتر به دست می‌آید. علاوه بر این، کشف سرویس، ارتباط ظرف به کانتینر را تسهیل می‌کند و حتی زمانی که کانتینرها در سراسر خوشه مهاجرت می‌کنند، اتصال را تضمین می‌کند.

چرا Kubernetes

 کانتینرهای Kubernetes بخش مهمی از توسعه برنامه‌های امروزی هستند زیرا زمان اجرای قابل حمل و محیطی استاندارد را فراهم می‌کنند. این به توسعه‌دهندگان این امکان را می‌دهد تا برنامه‌هایی بسازند که می‌توانند در هر مکانی اجرا شوند، از لپ‌تاپ توسعه‌دهنده تا یک مرکز داده بزرگ. Kubernetes همچنین بستری را برای مدیریت کانتینرها در مقیاس فراهم می‌کند که به توسعه‌دهندگان این امکان را می‌دهد تا به راحتی برنامه‌های کاربردی کانتینری را استقرار، مدیریت و مقیاس کنند.

 همچنین کانتینرها نسبت به ماشین‌های مجازی سنتی کارآمدتر هستند، زیرا سیستم‌عامل میزبان را به اشتراک می‌گذارند و از منابع کمتری استفاده می‌کنند. این، آنها را برای اجرای برنامه‌های مبتنی بر میکروسرویس، که از بسیاری از سرویس‌های کوچک و مستقل تشکیل شده‌اند، ایده‌آل می‌کند که می‌توانند به طور مستقل مقیاس شوند.

ایمیج های کانتینر

 ایمیج های کانتینر به عنوان بلوک‌های سازنده کانتینرهای Kubernetes عمل می‌کنند. این ایمیج ها اساساً قالب‌هایی فقط خواندنی هستند که شامل همه چیزهایی هستند که برای اجرای یک برنامه لازم است، از جمله کد، کتابخانه‌ها، وابستگی‌ها و تنظیمات پیکربندی. آنها با استفاده از دستورالعمل‌های مشخص‌شده در Dockerfile یا ابزار کانتینری‌سازی دیگر ساخته می‌شوند.

 این ایمیج ها معمولاً در رجیستری‌های کانتینری مانند Docker Hub، Google Container Registry یا AWS Elastic Container Registry ذخیره می‌شوند. Kubernetes تضمین می‌کند که ایمیج کانتینر مشخص شده در حین استقرار استفاده می‌شود و سازگاری و تکرارپذیری را در محیط‌های مختلف افزایش می‌دهد.

محیط کانتینری

 در Kubernetes، هر کانتینر در محیط ایزوله خود که به عنوان Pod شناخته می‌شود، اجرا می‌شود. یک Pod نشان دهنده کوچکترین واحد قابل استقرار در Kubernetes است و می تواند یک یا چند کانتینر را در خود جای دهد. این کانتینرها فضای نام شبکه، فضای ذخیره‌سازی و آدرس IP یکسانی دارند و مدیریت و هماهنگی سرویس‌های مرتبط را آسان‌تر می‌کنند.

 Kubernetes تعداد زیادی از متغیرهای محیطی را ارائه می‌دهد که می‌توانند به کانتین رها تزریق شوند و آنها را قادر می‌سازد به اطلاعات مربوط به خوشه، خدمات یا سایر ویژگی‌های زمان اجرا دسترسی داشته باشند. این انعطاف‌پذیری پیکربندی پویا کانتینرها را ساده می‌کند و آنها را به طور یکپارچه با زمینه استقرار خاص خود تطبیق می‌دهد.

کلاس زمان اجرا

 Runtime Class یک ویژگی ارزشمند Kubernetes است که به شما این امکان را می‌دهد تا زمان اجرای کانتینر را برای استفاده در یک Pod خاص مشخص کنید. در حالی که Docker یکی از رایج‌‌ترین زمان‌‌های اجرای کانتینر است، Kubernetes از زمان‌‌های اجرا مختلف، از جمله کانتینرها و CRI-O پشتیبانی می‌کند.

 این انعطاف‌پذیری زمانی بسیار ارزشمند است که زمان‌‌های اجرا خاص عملکردی برتر یا ویژگی‌‌های امنیتی پیشرفته متناسب با حجم کاری شما ارائه می‌‌دهند. با تعریف یک کلاس Runtime برای یک Pod، می‌توانید اطمینان حاصل کنید که کانتینرهای درون آن Pod از زمان اجرا تعیین شده استفاده می‌کنند.

قلاب چرخه حیات کانتینر

 مدیریت موثر چرخه عمر کانتینر در Kubernetes بسیار مهم است. Container Lifecycle Hooks راه‌حلی ارائه می‌دهد که به شما امکان می‌دهد اقدامات خاصی را برای اجرا قبل یا بعد از راه‌اندازی یا خاتمه کانتینر تعریف کنید.

دو نوع قلاب چرخه حیات کانتینر وجود دارد:

 قلاب‌های PreStart: این قلاب‌ها قبل از شروع عملیات یک کانتینر اجرا می‌شوند. آنها برای کارهایی مانند راه‌اندازی پایگاه داده یا پیکربندی متغیرهای ضروری محیط مفید هستند.

 قلاب‌های PostStart و PreStop: این قلاب‌ها پس از راه‌اندازی ظرف و درست قبل از توقف آن وارد عمل می‌شوند. آنها معمولاً برای کارهایی مانند ثبت کانتینر با یک سیستم کشف سرویس یا اطمینان از خاموش شدن دلپذیر خدمات استفاده می‌شوند.

نتیجه

 کانتینرهای Kubernetes دنیای استقرار و مدیریت برنامه‌ها را متحول کرده است. با ارائه مقیاس پذیری، قابلیت حمل و اتوماسیون، آنها به بخشی ضروری از توسعه نرم‌افزار مدرن تبدیل شده‌اند. در این مقاله، مفاهیم اصلی کانتینرهای Kubernetes، از جمله ایمیج های کانتینر، محیط کانتینر، کلاس زمان اجرا، و قلاب‌های چرخه حیات کانتینر را بررسی کرده‌ایم.

 همان‌طور که به سفر خود به قلمرو کانتینرهای Kubernetes ادامه می‌دهید، به یاد داشته باشید که انعطاف‌پذیری و اکوسیستم قوی این پلت فرم قدرتمند، ابزارهای مورد نیاز برای استقرار و مدیریت کارآمد برنامه‌ها را در اختیار شما قرار می‌دهد. خواه توسعه‌دهنده یا مهندس عملیات باشید، کانتینرهای Kubernetes همراهان مورد اعتماد شما در ساخت و نگهداری برنامه‌‌های انعطاف‌پذیر، مقیاس‌پذیر و قابل انطباق در چشم‌انداز همیشه در حال تکامل فناوری کانتینری هستند.

منبع:‌ cybrosys