Kubernetes: entenda o que é, como usar e para que serve

Talvez você seja da área de tecnologia ou simplesmente acompanha o desenvolvimento das ferramentas para garantir a transformação digital da sua empresa. Se você já percebeu que velocidade é uma das questões mais relevantes, então precisa conhecer os Kubernetes. Entenda como essa ferramenta otimiza sua hospedagem, cuidando da gestão de containers ao mesmo tempo em que oferece maior velocidade para executar aplicativos como CRMs, ERPs e outros.

Talvez você já seja da área de TI e tenha ouvido falar do Kubernetes, mas também pode ser que você atue na gestão, vendas ou marketing da sua empresa e está se familiarizando com o termo pela primeira vez. Este texto explicará detalhadamente como essa ferramenta funciona. Veja como executar vários sistemas na nuvem, sem a necessidade de uma máquina virtual para cada aplicação, facilitando o processo e deixando as operações mais rápidas.

Neste artigo, você vai entender melhor:

Boa leitura!

O que é Kubernetes?

Antes de chegarmos aos Kubernetes precisamos pensar um pouco no caminho que a tecnologia fez com o avanço da transformação digital, que foca tanto em soluções corporativas. Há poucas décadas, apesar de computadores serem comuns em empresas de vários segmentos, a internet ainda não era tão utilizada como solução corporativa. Em casos bastante específicos havia a intranet (uma rede fechada dentro do local de operação da instituição com a finalidade de manter a informação em segurança).

Com o passar do tempo, a internet passou a ser ferramenta fundamental para qualquer tipo de negócio. Assim, tanto o estratégico como o tático e o operacional passaram a usar a rede para armazenar dados e também executar determinadas operações. O cloud computing, armazenamento e execução de ações na nuvem, se transformou em uma excelente solução, vencendo as barreiras geográficas.

Dessa forma, era preciso surgir uma solução que permitisse o desenvolvimento e armazenamento de dados que conversasse com as mais variadas formas de armazenamento das informações. O Kubernetes oferece a possibilidade de simular sistemas operacionais virtualmente e gerenciar containers, otimizando a velocidade dos processos.

Container virtual

Assim, surgem os containers virtuais. Eles ganharam esse nome por serem tão práticos quanto os containers de navios. Em vez de carregar e descarregar os dados um a um, toda a informação é armazenada no container e enviada em um pacote, incluindo os sistemas operacionais para rodar determinados serviços. Desde um programa até um conteúdo interativo, o container chegou no mercado agilizando todo o processo.

Surgimento dos Kubernetes

O Kubernetes foi desenvolvido inicialmente por Joe Beda, Brendan Burns e Craig McLuckie e comprado pelo Google na sequência, que viu o potencial da ferramenta. Mais tarde, a empresa decidiu abrir o código e transformou-o em um serviço Open Source. A ideia do Kubernetes é fazer a orquestração e o gerenciamento de clusters de containers.

Segundo o próprio Google, vários de seus serviços são rodados em containers como os produtos do Google Drive — por exemplo, Google Docs — e também o Gmail. Assim, o Kubernetes trabalha em parceria com plataformas focadas na construção de containers como CRI ou Docker.

Para que isso serve?

A função do Kubernetes é ajudar no controle e na gestão dos containers. Ao criá-los, eles podem se multiplicar em uma velocidade absurda. Então, para quem deseja criar um site e mantê-lo com uma rápida velocidade de carregamento das páginas, mesmo oferecendo microsserviços, o Kubernetes contribuirá para esse processo.

Mesmo que você não entenda os códigos HTML, o Kubernetes pode ser uma solução interessante. Inicialmente, esse tipo de ferramenta poderia ter sido desenvolvida em C++, linguagem mais usada pelos programadores até então. Entretanto, o Kubernetes foi implementado em Go.

Com o Kubernetes é possível criar aplicativos em ambientes virtuais, sejam em locais híbridos e também em nuvens públicas e privadas. Você consegue dimensionar o tamanho do cluster para executar determinados serviços, além de otimizar a velocidade para o desenvolvimento.

Por que o Kubernetes é importante?

Existem muitos pontos que tornam o Kubernetes importante para ser implementado nas empresas. Se por um lado, um pequeno negócio pode ter sua presença digital marcada com a criação de um blog, a tendência é que cada vez mais as empresas trabalhem com soluções virtuais, o que gera a demanda de desenvolver um banco de dados e direcionar parte das informações para a nuvem.

Sendo assim, é fácil observar a importância da ferramenta por vários motivos como:

• software de código aberto — as ferramentas open source são importantes não apenas pelo fato de estarem disponíveis para quem desejar usá-las, como também por permitirem a adaptação para as necessidades que surgirem;
• atualizações — por ser amplamente usado (e ser código aberto), o Kubernetes ganha implementações e atualizações constantemente, permitindo o acompanhamento de novidades;
• adaptação para qualquer tipo de nuvem — pública, privada ou híbrida, a ferramenta é executável em uma dessas ou mesmo em várias nuvens.

Quais são os seus benefícios?

Como você já deve ter percebido, existem muitas vantagens em usar o Kubernetes. Ele oferece maior velocidade no desenvolvimento, permitindo implantar mais de uma vez por dia em vez de fazê-lo mensalmente, caso isso seja preciso. Confira os motivos para escolher essa ferramenta já:

• orquestração — o armazenamento pode ser desenvolvido e indicado por você. É possível escolher armazenamentos locais e contar com estratégias multi cloudy;
• otimização dos recursos — os clusters de nós podem ser utilizados para executar tarefas nos containers. Dessa forma, você distribui a memória conforme a necessidade;
• autocorreção — em caso de falha de algum container, a ferramenta reinicia o mesmo e, em caso de erro, substitui por outro;
• automatização — o Kubernetes pode ser programado para a criação de containers automaticamente na implantação. Além disso, é possível eliminar containers ou concentrar todos os recursos no novo container;
• segurança da informação — as informações sigilosas podem ser armazenadas e gerenciadas. Com o Kubernetes você pode usar senhas, tokens e chaves, aumentando a segurança e mantendo determinado container em segredo.

Como utilizar o Kubernetes?

Na prática, a implementação do Kubernetes exige alguns passos. Primeiro, é preciso criar um cluster de Kubernetes. Com o cluster será possível o plano de gerenciamento — Control Plane — e a criação dos nós onde são processados os aplicativos. Em seguida, é preciso implantar o primeiro aplicativo: o kubectl. Esse aplicativo será responsável pela interação entre o Kubernetes e o cluster.

Em seguida, é possível explorar o aplicativo, localizando os Pods e os Nodes (nós). Enquanto o Pod agrupa os containers de aplicativos em um local específico, os nós são as máquinas de processamento, podendo ter um ou mais pods.

Para expor o aplicativo publicamente:

• ClusterIP — o serviço fica exposto dentro do cluster, apenas a partir de um endereço de IP;
• NodePort — o serviço fica exposto na mesma porta, no nó selecionado no cluster;
• <NodeIP>:<NodePort> — o serviço fica exposto externamente ao cluster;
• ExternalName — o serviço fica exposto, mas usando um nome arbitrário.

Quais são as suas principais funcionalidades?

Depois de conhecer melhor o potencial dessa ferramenta, é hora de acompanhar alguns comandos e recursos. Confira a seguir os componentes do painel de controle do Kubernetes e nodes. Afinal, eles serão os responsáveis pelos comandos globais, assim como pelos eventos do cluster.

Kube-apiserver

Esse é o ponto central do cluster. Um componente do NODE master. A gravação do banco de dados será realizada por ele.

Essa aplicação da camada de gerenciamento permite o balanceamento de carga e tráfego entre as instâncias. Essa API fornece o front end do cluster no qual todos os componentes podem interagir. Com a aplicação kube-apiserver, é possível escalar com a implantação de mais instâncias.

Kube-scheduler

Basicamente, o scheduler será o responsável pela atribuição de nós para executar os Pods. Os trabalhos serão definidos a partir de vários fatores como os requisitos da qualidade do serviço e também os requisitos dos recursos individuais e coletivos. Outro ponto analisado é a localidade dos dados, bem como as restrições de hardwares e softwares — memória RAM e CPU.

O scheduler também observa as especificações de afinidade e de anti-afinidade. Com essa API também será observada a interferência das cargas de trabalho, os prazos, entre outros parâmetros. Dessa forma, é possível identificar qual será o nó com melhor disponibilidade para alocar o container.

ETCD

O ETCD é o tipo de armazenamento. Ele não foi desenvolvido para o Kubernetes, porém, a ferramenta encontrou essa solução como ideal para a sua execução. Sendo assim, essa será responsável pelo armazenamento de dados relacionados ao cluster.

Para implantar esse armazenamento de alta disponibilidade, é importante realizar um backup antes. Além disso, também é importante conferir o material oficial do ETCD para entender melhor os recursos oferecidos, bem como tutoriais e outras informações relevantes.

Kube-controller-manager

Ele vai executar os processos do controlador, tentando mover do estado atual para o estado desejado, executando os processos do controlador. Dessa forma, apesar de cada controlador estar em um processo separado, eles são compilados e executam em um único processo. Os principais controladores são:

• nós — observam todos os nós, identificando quando cai algum node;
• job — é responsável por entender quais pods precisam ser criados para assegurar que os jobs que são tarefas únicas sejam executados até sua conclusão;
• endpoint — junta o serviço e o pod, preenchendo o objeto de mesmo nome;
• token — responsável pela criação de tokens e contas de serviço padrão para os novos namespaces.

Cloud-controler-manager

Executa os controladores Kubernetes que estão na nuvem. Dessa forma, é possível gerenciar o controle da nuvem, escalando horizontalmente e garantindo a interação com o cluster. É possível gerenciar os nós (identificando aqueles que são excluídos e também os que param de responder). Também é possível controlar as rotas, configurando qual será a infraestrutura da nuvem, além de controlar os serviços, balanceando as cargas, dentre outros.

Kubelet

O kubelet está dentro dos componentes do node. Com ele, é possível assegurar a execução de todos os containers em algum pod. O Kubernetes só gerencia os containers desenvolvidos dentro da própria ferramenta. Para isso, é fundamental usar um conjunto de PodSpecs para observar seu funcionamento.

Kube-proxy

O kube-proxy é o responsável pelas regras de redes nos nodes. Ele consiste em um proxy que roda dentro de cada nó no cluster. Dessa forma, é possível viabilizar a comunicação em rede dos pods a partir de pontos que estejam dentro ou fora do cluster. O kube-proxy pode usar uma camada de pacotes de filtragem do sistema operacional, porém, caso você não tenha, o tráfego será encaminhado por ele mesmo.

Container Runtime

Aqui, entram os softwares responsáveis pela execução dos containers como Docker, CRI e containerd, dentre outros (é preciso verificar quais softwares são suportados pelo Kubernetes). Essa API executa os containers para nós.

Adicionais ao Kubernetes

Os complementos Addons funcionam como uma espécie de plugins que servem para usar os recursos do Kubernetes como:

• DNS — incluindo automaticamente o DNS do cluster (cada cluster do Kubernetes tem um DNS) nas pesquisas de DNS;
• dashboard para gestão de aplicações — oferecendo uma interface de usuário;
• monitoramento de recursos do container — apresentando um pipeline de métricas com uma interface de usuário que permite navegar nesses dados limitados sobre os containers em uma banco de dados central;
• logging a nível do cluster — reunindo todos os logs dos containers em um único armazenamento e oferecendo uma interface para a possibilidade de pesquisa.

Gostou de conhecer melhor sobre o Kubernetes? Como você deve ter percebido, essa ferramenta não só deixa mais ágil o seu site, impactando nas suas estratégias de SEO, como também é extremamente útil no desenvolvimento e implantação de microsserviços. Apesar de contribuir para o armazenamento em diferentes ambientes, deixando o site mais seguro, é importante explicar que o Kubernetes não implanta código-fonte, não constrói a aplicação, nem fornece serviços em nível de aplicação. Essa ferramenta não é um sistema PaaS (plataforma como serviço).

Se você quiser entender mais sobre o assunto, então confira nosso artigo explicando a diferença entre IaaS, PaaS e SaaS. Boa leitura!