Was ist Kubernetes? Kubernetes, auch als K8s bezeichnet, ist eine Open-Source-Plattform zur Container-Orchestrierung, die die Bereitstellung und Verwaltung containerisierter Anwendungen automatisiert. Sie unterstützt Teams dabei, Anwendungen serverübergreifend auszuführen, ausgefallene Workloads zu ersetzen und Dienste bei sich ändernder Nachfrage zu skalieren.
Wenn Ihre Website problemlos auf einem einzigen Server läuft, ist Kubernetes möglicherweise nicht erforderlich. Wenn eine Anwendung jedoch aus mehreren Diensten besteht, häufige Aktualisierungen erfordert oder hohe Anforderungen an die Verfügbarkeit stellt, kann Kubernetes den Betrieb vereinfachen.
Schauen wir uns einmal an, wie Kubernetes funktioniert, wo es nützlich ist und was Sie benötigen, um es zu betreiben.
Wie funktioniert Kubernetes?
Kubernetes verwaltet einen Cluster: eine Gruppe physischer oder virtueller Maschinen, die Ressourcen für Anwendungen bereitstellen. Anstatt jedem Server genau vorzuschreiben, welcher Container gestartet werden soll, beschreiben Sie den gewünschten Zustand, und Kubernetes sorgt dafür, dass dieser aufrechterhalten wird.
Dies sind die wichtigsten Komponenten, auf die Sie stoßen werden:
- Steuerungsebene: Koordiniert den Cluster, verarbeitet Anfragen und entscheidet, wo Workloads ausgeführt werden sollen.
- Knoten: Server, die CPU-Leistung, Arbeitsspeicher und andere Ressourcen für Anwendungen bereitstellen.
- Pods: Die kleinsten einsetzbaren Einheiten in Kubernetes, die in der Regel einen Container enthalten, jedoch auch mehrere enthalten können.
- Bereitstellungen: Legen Sie die gewünschte Anzahl von Anwendungsreplikaten fest, pflegen Sie diese und verwalten Sie rollierende Updates.
- Dienstleistungen: Bereitstellung eines stabilen Netzwerkzugangs für eine sich ändernde Gruppe von Pods.
Stellen Sie sich vor, Ihr Online-Shop benötigt drei Instanzen seines Backends, um Kundenanfragen zu bearbeiten. Sie konfigurieren ein Deployment mit drei Replikaten, und Kubernetes plant die Pods auf Knoten mit ausreichender Kapazität ein. Falls ein Pod ausfällt, sorgt Kubernetes dafür, dass er ersetzt wird.
Dieser Ansatz wird als deklarative Verwaltung bezeichnet: Sie legen fest, was ausgeführt werden soll, anstatt jeden Container manuell zu verwalten.
Die wichtigsten Vorteile von Kubernetes
1. Automatisierte Wiederherstellung
Kubernetes kann ausgefallene Container neu starten, fehlerhafte Pods ersetzen und geeignete Workloads neu planen, wenn ein Knoten ausfällt. Dies reduziert manuelle Eingriffe, wobei die Wiederherstellung jedoch von den verfügbaren Ressourcen und einer korrekten Konfiguration abhängt.
2. Flexible Skalierung
Sie können die Anzahl der Anwendungsreplikate manuell erhöhen oder einen Horizontal Pod Autoscaler (HPA) so konfigurieren, dass dieser die Anzahl anhand von Metriken wie der CPU-Auslastung anpasst. Die automatische Skalierung der Replikate setzt eine funktionierende Metrik-Pipeline und ausreichende Clusterkapazität voraus; Kubernetes erstellt selbst keine zusätzlichen Serverressourcen.
3. Reibungslosere Anwendungsupdates
Deployments unterstützen rollierende Updates, wodurch neue Anwendungsversionen alte Replikate schrittweise ersetzen können. Sollte ein Update zu Problemen führen, unterstützt Kubernetes zudem das Zurücksetzen auf eine frühere Version des Deployments.
4. Service-Erkennung und Ressourcenverwaltung
Kubernetes-Dienste bieten Anwendungen stabile Kommunikationsmöglichkeiten, selbst wenn sich Pods ändern. CPU- und Speicheranforderungen helfen dem Scheduler zudem dabei, Workloads auf geeignete Knoten zu verteilen.
Wozu wird Kubernetes verwendet?
Kubernetes eignet sich besonders für Anwendungen, die eine Koordination über einen einzelnen Server hinaus erfordern. Zu den gängigen Beispielen zählen:
- E-Commerce-Plattformen: Halten Sie in Spitzenzeiten mehrere Shop-Instanzen oder API-Replikate bereit.
- SaaS-Produkte: Verwalten Sie mehrere kundenorientierte Dienste und führen Sie regelmäßig Updates durch.
- Mikroservices: Koordinieren Sie unabhängig voneinander bereitgestellte Dienste mithilfe einheitlicher Netzwerk- und Bereitstellungsregeln.
- Hintergrundverarbeitung: Führen Sie geplante Aufträge und Verarbeitungsaufgaben parallel zu Anwendungsdiensten aus.
Kubernetes ist nicht auf große Unternehmen beschränkt, doch kleinere Projekte sollten diese Vorteile gegen den Aufwand für den Betrieb eines Clusters abwägen.
Kubernetes vs. Docker: Worin besteht der Unterschied?
Docker und Kubernetes erfüllen unterschiedliche Aufgaben. Docker unterstützt die Erstellung und Ausführung von Containern; Kubernetes koordiniert containerisierte Workloads. Sie können mit Docker ein Anwendungs-Image erstellen und dieses Image mithilfe einer kompatiblen Container-Laufzeitumgebung, wie beispielsweise containerd, in Kubernetes bereitstellen.
Eine einfachere Einführung in das Thema Container finden Sie in unserem Leitfaden „Was ist Docker? “. Wenn Sie sich zwischen Docker Compose und Kubernetes entscheiden müssen, lesen Sie unseren Vergleich „Docker vs. Kubernetes“.
Kann man Kubernetes auf einem VPS ausführen?
Ja. Kubernetes kann auf virtuellen privaten Linux-Servern (VPS) ausgeführt werden, vorausgesetzt, Sie verfügen über ausreichende Ressourcen, Administratorrechte und eine kompatible Netzwerkumgebung. Sie können eine Lernumgebung mit einem einzelnen Knoten auf einem VPS einrichten oder mehrere Server zu einem Cluster zusammenfassen.
Eine Konfiguration mit einem einzigen Knoten eignet sich zwar für Testzwecke, bietet jedoch keinen Schutz vor einem Ausfall des zugrunde liegenden Servers. Produktionsumgebungen, die eine hohe Verfügbarkeit erfordern, benötigen in der Regel mehrere Knoten, eine geeignete Netzwerkinfrastruktur, persistenten Speicher, Überwachungsmaßnahmen sowie eine ausfallsichere Steuerungsebene.
Das Linux-VPS-Hosting von Zynoo bietet Root-Zugriff für selbstverwaltete Umgebungen, während dedizierte Server eine Option darstellen, wenn Sie dedizierte Hardware für Clusterknoten benötigen.
Bitte beachten Sie, dass die Installation von Kubernetes, die Konfiguration des Cluster-Netzwerks und die Wartung der Software nicht im Leistungsumfang der Serveranmietung enthalten sind. Gehen Sie nicht davon aus, dass ein VPS-Tarif ein verwaltetes Kubernetes-Angebot umfasst.
Wann sollten Sie Kubernetes einsetzen?
Ziehen Sie Kubernetes in Betracht, wenn Ihre Anwendung mehrere Serverknoten, mehrere Service-Replikate oder häufige, koordinierte Bereitstellungen erfordert. Es ist zudem nützlich, wenn manuelle Wiederherstellungen und Skalierungen nur noch schwer zu bewältigen sind.
Für eine kleine Website, ein persönliches Projekt oder einige wenige Dienste, die zuverlässig auf einem VPS laufen, benötigen Sie wahrscheinlich kein Kubernetes. In diesen Fällen ist Docker Compose möglicherweise einfacher und kostengünstiger im Betrieb.
Der größte Nachteil von Kubernetes ist die Komplexität: Cluster-Upgrades, Sicherheitsberechtigungen, Netzwerkkonfiguration, Speicherkapazitäten und Überwachung erfordern allesamt Ihre Aufmerksamkeit. Die Software ist zwar Open Source, doch die Infrastruktur und die Verwaltung sind nicht kostenlos.
Erste Schritte mit Kubernetes
Beginnen Sie zum Einstieg mit einem lokalen Cluster, indem Sie ein Tool wie Minikube oder kind verwenden. Folgen Sie den offiziellen Kubernetes-Tutorials, um eine Beispielanwendung bereitzustellen und sich mit Pods, Deployments und Services vertraut zu machen.
Sobald ein Cluster läuft und „ kubectl “ konfiguriert ist, können Sie dessen Knoten wie folgt überprüfen:
kubectl get nodesBevor Sie in die Produktion übergehen, sollten Sie Vorkehrungen für Datensicherungen, Zugriffskontrolle, Überwachung, Netzwerkkonfiguration sowie für den Fall treffen, dass ein Knoten ausfällt.
Häufig gestellte Fragen
Kubernetes ist Open-Source-Software, daher fallen keine Lizenzgebühren für Kubernetes an. Sie müssen jedoch weiterhin für Server, Speicher, Netzwerk sowie gegebenenfalls einen Managed Service oder die technische Administration aufkommen.
Nein. Sie können es zwar auch für kleinere Arbeitslasten nutzen, doch das bedeutet nicht, dass Sie dies tun sollten. Seine Vorteile kommen am deutlichsten zum Tragen, wenn die Verwaltung auf Cluster-Ebene ein echtes Problem löst.
Ja. Kubernetes kann kompatible Container-Images ausführen, die mit Docker erstellt wurden. Dabei werden in der Regel Container-Runtimes wie „containerd“ oder „CRI-O“ verwendet und nicht direkt die Docker Engine.
Nein. Mehrere Replikate, korrekte Zustandsprüfungen und eine ausfallsichere Infrastruktur können die Verfügbarkeit verbessern, schließen jedoch nicht jeden möglichen Ausfall aus.
Schlussfolgerung
Kubernetes sorgt für mehr Vorhersehbarkeit bei der Verwaltung containerisierter Anwendungen über mehrere Server hinweg. Es übernimmt die Planung von Workloads, die Wiederherstellung, die Skalierung sowie kontrollierte Updates, bringt jedoch zusätzliche Anforderungen an die Infrastruktur und den Betrieb mit sich.
Bei einem Projekt mit einem einzigen Server sollten Sie einfach beginnen. Wenn Ihre Anwendung tatsächlich eine Automatisierung auf Cluster-Ebene benötigt, ist Kubernetes ein sinnvoller nächster Schritt.
