Kubernetes на своем базовом уровне - это система для запуска и координации контейнерных приложений в кластере машин. Это платформа, предназначенная для полного управления жизненным циклом контейнерных приложений и сервисов с использованием методов, обеспечивающих предсказуемость, масштабируемость и высокую доступность.
Как пользователь Kubernetes вы можете определить, как ваши приложения должны работать и как они должны иметь возможность взаимодействовать с другими приложениями или внешним миром. Вы можете масштабировать свои службы вверх или вниз, выполнять плавные скользящие обновления и переключать трафик между различными версиями ваших приложений для тестирования функций или отката проблемных развертываний. Kubernetes предоставляет интерфейсы и составляемые примитивы платформы, которые позволяют определять приложения и управлять ими с высокой степенью гибкости, мощности и надежности.
Как и многие другие сложные продукты, Kubernetes в рамках своей экосистемы вводит ряд специфических понятий и концепций.
Узел (node) — это отдельная физическая или виртуальная машина, на которой развёрнуты и выполняются контейнеры приложений. Каждый узел в кластере содержит сервисы для запуска приложений в контейнерах (например Docker), а также компоненты, предназначенные для централизованного управления узлом.
Под (pod, с англ. — «стручок, кокон», также модуль) — базовая единица для запуска и управления приложениями: один или несколько контейнеров, которым гарантирован запуск на одном узле, обеспечивается разделение ресурсов и межпроцессное взаимодействие и предоставляется уникальный в пределах кластера IP-адрес. Последнее позволяет приложениям, развёрнутым на поде, использовать фиксированные и предопределённые номера портов без риска конфликта. Поды могут напрямую управляться с использованием API Kubernetes или управление ими может быть передано контроллеру.
Том (volume) — общий ресурс хранения для совместного использования из контейнеров, развёрнутых в пределах одного пода.
Все объекты управления (узлы, поды, контейнеры) в Kubernetes помечаются метками (label), селекторы меток (label selector) — это запросы, которые позволяют получить ссылку на объекты, соответствующие какой-то из меток. Метки и селекторы — это главный механизм Kubernetes, который позволяет выбрать, какой из объектов следует использовать для запрашиваемой операции.
Сервисом в Kubernetes называют совокупность логически связанных наборов подов и политик доступа к ним. Например, сервис может соответствовать одному из уровней программного обеспечения, разработанного в соответствии с принципами многоуровневой архитектуры программного обеспечения. Набор подов, соответствующий сервису, получается в результате выполнения селектора соответствующей метки.
Kubernetes обеспечивает функции обнаружения сервисов и маршрутизации по запросу. В частности, система умеет переназначать необходимые для обращения к сервису IP-адрес и доменное имя сервиса различным подам, входящим в его состав. При этом обеспечивается балансировка нагрузки в стиле Round robin DNS между подами, чьи метки соответствуют сервису, а также корректная работа в том случае, если один из узлов кластера вышел из строя и размещённые на нём поды автоматически были перемещены на другие узлы. По умолчанию сервис доступен внутри управляемого Kubernetes кластера — например, поды бэкенда группируются для обеспечения балансировки нагрузки и в таком виде предоставляются фронтенду. Также кластер может быть настроен и для предоставления доступа к входящим в его состав подам извне как к единому фронтенду.
Контроллер (controller) — это процесс, который управляет состоянием кластера, пытаясь привести его от фактического состояния к желаемому; он делает это, оперируя набором подов, определяемых с помощью селекторов меток и являющихся частью определения контроллера. Выполнение контроллеров обеспечивается компонентом Kubernetes Controller Manager. Один из типов контроллеров, самый известный — это контроллер репликации (Replication Controller), который обеспечивает масштабирование, запуская указанное количество копий пода в кластере. Он также обеспечивает запуск новых экземпляров пода в том случае, если узел, на котором работает управляемый этим контроллером под, выходит из строя. Другие контроллеры, входящие в основную систему Kubernetes, включают в себя «DaemonSet Controller», который обеспечивает запуск пода на каждой машине (или подмножеством машин), и «Job Controller» для запуска подов, которые выполняются до завершения, например, как часть пакетного задания.
Операторы (operators) — специализированный вид программного обеспечения Kubernetes, предназначенный для включения в кластер сервисов, сохраняющих своё состояние между выполнениями (stateful), таких как СУБД, системы мониторинга или кэширования. Назначение операторов — предоставить возможность управления stateful-приложениями в кластере Kubernetes прозрачным способом и скрыть подробности их настроек от основного процесса управления кластером Kubernetes.
