En este artículo, estamos introduciendo el mundo de Kubernetes, un sistema extremadamente eficiente diseñado para agilizar la gestión de aplicaciones contenerizadas en un entorno de cluster. Nuestro viaje se centrará en entender los conceptos esenciales que sustentan a Kubernetes y explorar sus vastas capacidades.

Entendiendo la arquitectura de Kubernetes

Sus elementos principales son el Control Plane, los Worker Nodes y una red que los conecta.

Control Plane

El Control Plane es el núcleo de K8s. Es la autoridad central que mantiene y supervisa el cluster, asegurando que esté en el estado deseado.

Worker Nodes

Un cluster de Kubernetes consta de uno o más worker nodes. Estos nodos son las máquinas virtuales o físicas donde viven tus aplicaciones (empaquetadas en contenedores).

Redes

Kubernetes utiliza una estructura de red plana, lo que significa que todos los pods pueden comunicarse entre sí. Esto se logra generalmente utilizando una solución de red como Calico o Weave.

Los bloques de construcción de Kubernetes

Nodos

Los nodos son la unidad básica en la arquitectura de Kubernetes, esencialmente una máquina (física o virtual) que ejecuta K8s.

Pods

Un pod es la unidad desplegable más pequeña en el entorno de K8s. Generalmente encapsula un contenedor de aplicación (como Docker), pero puede contener varios contenedores si están estrechamente acoplados.

Servicios

Los servicios son una interfaz estable a un conjunto de pods, generalmente proporcionando balanceo de carga y acceso a la red a estos pods.

Profundización en los Nodos, Pods y Servicios

Nodos

Un nodo es una máquina trabajadora en Kubernetes. El nodo puede ser una máquina virtual o física, cada una de las cuales contiene los servicios necesarios para ejecutar Pods.

Pods

En Kubernetes, los Pods representan y gestionan un conjunto de uno o más contenedores. También incluyen almacenamiento/red compartidos, y una especificación de cómo ejecutar los contenedores.

Servicios

El Servicio de Kubernetes es una abstracción que agrupa un conjunto lógico de Pods que proporcionan la misma funcionalidad.

Entendiendo el Control Plane de Kubernetes

El Control Plane se refiere a la colección de procesos que juntos gestionan el estado del cluster de Kubernetes. Esto incluye el servidor API, el almacenamiento etcd, el planificador y el controlador de gestión.

El papel del Kubelet y el servidor API de Kubernetes

El Kubelet es un agente que se ejecuta en cada nodo del cluster. Asegura que los contenedores se están ejecutando en un pod.

El servidor API sirve como punto de conexión al Control Plane de Kubernetes. Proporciona la API de Kubernetes, que ayuda a la interacción del cluster y supervisa la orquestación y operación del cluster.

Cómo interactúan los componentes de Kubernetes

Cuando envías una solicitud (como crear un Pod), el servidor API la procesa y registra el estado del cluster en la base de datos etcd. Luego, el planificador asigna el pod a un nodo adecuado. El kubelet en ese nodo interactúa con el entorno de ejecución del contenedor para iniciar los contenedores del pod y luego supervisa continuamente el estado de esos contenedores.

Técnicas avanzadas

Aparte de los conceptos primarios de Kubernetes delineados arriba, existen características avanzadas que aumentan aún más el potencial de Kubernetes:

• StatefulSets: Idealmente adaptados para aplicaciones con estado como las bases de datos, los StatefulSets aseguran el orden y la unicidad de los Pods. Esto contrasta con los Deployments, que están diseñados para aplicaciones sin estado.

• Jobs y CronJobs: Mientras que los Jobs se emplean para tareas que necesitan una ejecución única, los CronJobs atienden a tareas que necesitan una ejecución periódica.

• ConfigMaps y Secrets: Estos mecanismos gestionan la configuración de tus aplicaciones independientemente de tu imagen de contenedor, mejorando así la portabilidad y la seguridad.

• Escalamiento automático de Pods: Esta funcionalidad permite a Kubernetes escalar automáticamente el número de Pods en un Deployment o Replica Set basado en la utilización de la CPU u otras métricas especificadas.