Cos’è Kubernetes e dove si utilizza?

Kubernetes è un moderno sistema di gestione delle applicazioni cloud e una piattaforma di orchestrazione dei contenitori. Originariamente sviluppato da Google, Kubernetes è ora un progetto open source gestito dalla Linux Foundation. Le tecnologie dei contenitori sono un metodo che aiuta a rendere le applicazioni leggere, portatili e scalabili. Tuttavia, la gestione di molti contenitori può diventare complessa e impegnativa. È qui che entra in gioco Kubernetes che consente la gestione efficace di applicazioni basate su container grandi e complesse.

Kubernetes fornisce un piano di controllo che monitora e dirige le applicazioni. I contenitori forniscono un ambiente portatile che contiene tutto ciò di cui le applicazioni hanno bisogno per essere eseguite. Kubernetes orchestra, pianifica, ridimensiona e controlla questi contenitori. In questo modo vengono garantiti elevata disponibilità, scalabilità e funzionamento stabile delle applicazioni.

Kubernetes dispone di un sistema di gestione e distribuzione efficace. Offre inoltre numerosi vantaggi come tolleranza agli errori, scalabilità automatica e flessibilità di distribuzione. Inoltre, grazie alla sua personalizzazione e al codice open source, può essere integrato con un ampio ecosistema e strumenti popolari.

• Gestione efficiente:  Kubernetes ottimizza le risorse necessarie per distribuire e gestire con successo le applicazioni.
• Tolleranza agli errori:  Kubernetes offre elevata disponibilità fornendo tolleranza agli errori a livello di applicazione.
• Auto Scaling:  Kubernetes consente all’applicazione di ridimensionarsi automaticamente sotto carico.
• Personalizzazione:  Kubernetes offre flessibilità come piattaforma che gli utenti possono personalizzare in base alle proprie esigenze.

Quali sono le caratteristiche principali di Kubernetes?

La prima caratteristica chiave, la flessibilità, offre agli utenti di Kubernetes la capacità di supportare diverse soluzioni di container e di funzionare su varie infrastrutture. Kubernetes, che può essere integrato con tecnologie container ampiamente utilizzate come Docker e rkt, offre ai suoi utenti la libertà di distribuire le proprie applicazioni come desiderano.

La seconda caratteristica chiave, la scalabilità, rende Kubernetes la scelta ideale per la gestione di applicazioni su larga scala. Kubernetes dispone di un sistema di scalabilità efficace che ti consente di scalare facilmente le tue applicazioni da un singolo server a centinaia o migliaia di server. In questo modo è possibile rispondere facilmente alle crescenti richieste degli utenti e ottimizzare l’utilizzo delle risorse.

La terza caratteristica chiave, la gestione automatica, rende Kubernetes una piattaforma facile da gestire. Kubernetes può distribuire, scalare e aggiornare automaticamente i tuoi contenitori. Può inoltre eseguire funzioni di gestione come il riavvio automatico e la stabilizzazione in caso di errori. In questo modo puoi eseguire le tue applicazioni in modo sicuro e senza intoppi senza la necessità di intervento manuale.

Quali sono i vantaggi di Kubernetes?

1. Elevata scalabilità:  Kubernetes ti consente di scalare rapidamente le applicazioni. Grazie alla funzione di dimensionamento automatico è possibile rispondere rapidamente alle crescenti richieste e utilizzare le risorse esistenti in modo più efficiente.

2. Elevata disponibilità:  Kubernetes ti consente di eseguire le tue applicazioni con un elevato livello di disponibilità. Il bilanciamento del carico di lavoro viene eseguito automaticamente tra i nodi e i contenitori, fornendo un’esperienza ininterrotta.

3. Distribuzione semplice:  Kubernetes ti consente di distribuire le tue applicazioni in modo rapido e semplice. Puoi creare, aggiornare e gestire più contenitori contemporaneamente con un unico comando. Ciò accelera il processo di sviluppo e fa risparmiare tempo.

Come funziona Kubernetes?

Il modo in cui funziona si basa su una serie di meccanismi intelligenti che consentono agli utenti di gestire facilmente stack di applicazioni complesse. Kubernetes rende le tue applicazioni più efficienti e affidabili automatizzando la distribuzione, il dimensionamento e la gestione dei contenitori.

Il principio di funzionamento di base di Kubernetes avviene in un ambiente chiamato “Cluster”, che è una struttura in cui i contenitori vengono raggruppati e gestiti. Un cluster Kubernetes è una raccolta interattiva di host, connessioni di rete e altri componenti.

I due componenti principali di Kubernetes sono quelli che vengono chiamati “Master” e “Nodo”. Il Master fornisce funzionalità di gestione e gestisce la distribuzione e il monitoraggio delle risorse nell’intero Cluster. I nodi, d’altro canto, rappresentano gli host e sono i luoghi in cui vengono eseguiti i contenitori delle applicazioni. Forniscono le risorse necessarie per l’esecuzione dell’applicazione.

Quali sono i passaggi per migrare a Kubernetes?

La migrazione a Kubernetes può rappresentare un importante processo di trasformazione per molte organizzazioni. Tuttavia, con la pianificazione e i passaggi corretti, è possibile completare questo processo con successo.

1. Analisi delle esigenze:  come primo passo, devi comprendere appieno le esigenze e i requisiti della tua organizzazione. Dovresti valutare la tua infrastruttura e le tue applicazioni esistenti e determinare in che modo la migrazione a Kubernetes aggiungerà valore per te. Quali applicazioni verranno migrate su Kubernetes? Quali risorse e capacità sono necessarie? Devi trovare le risposte a queste domande.

2. Formazione e preparazione:  prima di migrare a Kubernetes, è importante assicurarsi che il tuo team IT abbia le conoscenze e le competenze necessarie. Puoi preparare il tuo team considerando programmi di formazione e certificazione. Potrebbe anche essere necessario riunire un team di progetto per determinare la pianificazione e le strategie necessarie per una transizione di successo.

3. Prova su piccola scala:  è importante condurre prove su piccola scala prima di migrare a Kubernetes. Innanzitutto, puoi eseguire alcune applicazioni di test nell’ambiente Kubernetes per ridurre la complessità. Questi esperimenti ti aiuteranno a comprendere i problemi che potresti riscontrare durante la migrazione dell’infrastruttura e delle applicazioni esistenti. Aiuta anche il tuo team ad acquisire più esperienza e a migliorare le proprie capacità nella risoluzione di potenziali problemi.

Come utilizzare la funzionalità di scalabilità automatica di Kubernetes?

Per utilizzare la funzionalità di scalabilità automatica di Kubernetes, devi prima creare un Deployment o ReplicaSet. Questi oggetti definiscono i contenitori necessari per eseguire una particolare applicazione. Dopo aver creato un Deployment o un ReplicaSet, è necessario creare un oggetto HorizonPodAutoscaler (HPA) per determinare la configurazione di dimensionamento.

L’oggetto HPA definisce la policy e i limiti di dimensionamento dell’applicazione. Questa policy può essere basata sull’utilizzo o sui parametri della CPU. Ad esempio, puoi creare un nuovo pod quando l’utilizzo della CPU supera il 70% o ridimensionare i pod quando l’utilizzo della CPU scende al di sotto del 30%. Una volta completata la configurazione dell’HPA, Kubernetes scala dinamicamente la tua applicazione avviando e arrestando automaticamente i pod.

Seguendo questi passaggi, puoi abilitare la funzionalità di scalabilità automatica di Kubernetes e migliorare le prestazioni della tua applicazione. Grazie al ridimensionamento automatico, puoi rispondere istantaneamente alle richieste delle applicazioni ed evitare sprechi di risorse.

Come ottenere un’elevata disponibilità con Kubernetes?

L’elevata disponibilità è molto importante per questo tipo di piattaforma perché le aziende vogliono garantire che le loro applicazioni funzionino e forniscano servizi senza interruzioni. Kubernetes ha molte funzionalità per offrire elevata disponibilità e queste funzionalità mirano a ridurre al minimo gli errori nel sistema e garantire il funzionamento continuo delle applicazioni.

Innanzitutto, una delle funzionalità più importanti utilizzate per garantire un’elevata disponibilità di Kubernetes  sono i controller di replica. I controller di replica eseguono funzioni di backup e bilanciamento del carico eseguendo più copie delle applicazioni. In questo modo, se un server o un pod va fuori servizio, altre copie entrano in gioco e garantiscono che gli utenti continuino a ricevere il servizio.

Inoltre,  anche la funzionalità di gestione delle risorse di Kubernetes  è importante per l’elevata disponibilità. La gestione delle risorse garantisce che le risorse siano effettivamente condivise tra le applicazioni e impedisce a un’applicazione di influire negativamente sulle prestazioni di altre applicazioni. In questo modo, è garantito che le applicazioni vengano eseguite in modo rapido e stabile senza influenzarsi a vicenda.

Un’altra funzionalità utilizzata da Kubernetes per fornire un’elevata disponibilità  è la scalabilità automatica. Kubernetes consente alle applicazioni di scalarsi automaticamente in base al carico di lavoro richiesto. In questo modo è possibile rispondere rapidamente alle crescenti richieste degli utenti e prevenire problemi di prestazioni. Il processo di dimensionamento avviene automaticamente, in linea con le policy e i parametri seguiti da Kubernetes.

Come gestire lo spazio di archiviazione con Kubernetes?

Lo storage è un componente molto importante in Kubernetes e può essere fornito utilizzando varie risorse di storage. Kubernetes gestisce le richieste di archiviazione utilizzando una struttura denominata classi di archiviazione. Le classi di archiviazione possono differire in base ai diversi livelli di qualità o ai fornitori di archiviazione. Ad esempio, una classe di archiviazione potrebbe fornire un livello di prestazioni inferiore utilizzando un disco a latenza elevata, mentre un’altra classe di archiviazione potrebbe fornire prestazioni più elevate con SSD veloci.

Utilizzando le classi di archiviazione, le richieste di archiviazione possono essere configurate e allocate da Kubernetes trovando una risorsa di archiviazione adatta. Queste risorse di storage sono gestite attraverso un meccanismo chiamato PVC (Persistent Volume Claim). I PVC vengono utilizzati per definire le richieste di archiviazione degli utenti e tali richieste possono essere associate a una specifica istanziazione (pod) che collega i PVC.

Classe di archiviazione	Livello di performance	Risorsa assegnata
Oro	Alto	Disco SSD
Argento	Mezzo	Disco HDD
bronzo	Basso	Disco di rete

La tabella sopra mostra i livelli di prestazioni e le risorse allocate delle diverse classi di storage. A seconda della classe di archiviazione ricevuta, Kubernetes allocherà la risorsa di archiviazione appropriata.

Come fornire sicurezza su Kubernetes?

Garantire che i contenitori funzionino in modo sicuro significa garantire la sicurezza su Kubernetes. Ciò è particolarmente importante per i sistemi complessi e su larga scala in cui vengono eseguite molte applicazioni diverse. Esistono diversi metodi per garantire la sicurezza su Kubernetes.

Il primo è gestire gli utenti e il controllo degli accessi su Kubernetes. Ciò include l’autenticazione e l’autorizzazione degli utenti e degli account di servizio. Utilizzando RBAC (Role Based Access Control), Kubernetes può assegnare ruoli e autorizzazioni specifici a ciascun utente o account di servizio. In questo modo è possibile impedire l’accesso non autorizzato al sistema.

Il secondo è garantire la sicurezza della rete. Kubernetes può isolare i pod gli uni dagli altri e controllare il flusso di traffico utilizzando le policy di rete. In questo modo è possibile prendere precauzioni contro attacchi esterni e garantire una comunicazione sicura tra i Pod.

Inoltre, gli aggiornamenti di sicurezza e il monitoraggio dovrebbero essere eseguiti su Kubernetes. Kubernetes rilascia regolarmente aggiornamenti di sicurezza e consiglia ai suoi utenti di applicarli. Inoltre, è importante monitorare i log ed esaminare gli eventi su Kubernetes. In questo modo è possibile individuare e risolvere tempestivamente eventuali violazioni o errori della sicurezza.

Funzionalità di sicurezza/veicolo	Spiegazione
RBAC (controllo degli accessi basato sui ruoli)	Viene utilizzato per autorizzare utenti e account di servizio.
Politica di rete	Viene utilizzato per controllare il traffico di rete tra i pod.
Contesto di sicurezza	Utilizzato per determinare le impostazioni di sicurezza di runtime per i pod.
Sicurezza dell’immagine del contenitore	Deve essere garantita la sicurezza delle immagini del contenitore utilizzate.

Come eseguire il debug e l’accesso in Kubernetes?

Il debug e il logging in Kubernetes sono uno dei problemi più importanti per molti sviluppatori e team operativi. Quando si lavora in un ambiente di distribuzione ampio e complesso, identificare e risolvere rapidamente gli errori è essenziale per migliorare le prestazioni del sistema e garantire la continuità aziendale. Kubernetes offre una serie di strumenti e metodi per facilitare questo processo.

Il primo passo è raccogliere i dati di debug. Kubernetes utilizza i log dei pod e dei container per rilevare errori nei pod e raccogliere i log. Questi log contengono informazioni registrate durante la creazione e il funzionamento di ciascun pod e contenitore. Puoi utilizzare il comando kubectl per accedere a questi log. Ad esempio,  puoi visualizzare i log di un pod con il comando kubectl logs.

Il secondo passo è determinare la causa e l’origine degli errori. In questo passaggio è importante esaminare i messaggi di errore e i log del pod/contenitore. I messaggi di errore possono assumere la forma di codici di errore o eccezioni. Nei log dei pod e dei contenitori, gli errori possono spesso essere visualizzati come errori che si verificano in uno stato specifico o durante il funzionamento.

Il terzo passaggio consiste nell’adottare le misure necessarie per risolvere e correggere gli errori. In questo passaggio è possibile apportare le modifiche necessarie per risolvere il problema in base alle informazioni ottenute dai messaggi di errore o dai registri. Ad esempio, se scopri che un pod accede alle risorse in modo insufficiente, puoi risolvere il problema aggiornando le impostazioni delle risorse del pod.

Cosa sono l’ecosistema Kubernetes e gli strumenti più diffusi?

Kubectl:  uno strumento da riga di comando utilizzato per controllare e gestire i cluster Kubernetes. Kubectl consente di eseguire varie operazioni come la creazione, l’aggiornamento e l’eliminazione delle risorse. Può anche essere utilizzato per controllare lo stato del cluster, visualizzare i log ed eseguire il debug. Kubectl è il modo principale per interagire con un cluster Kubernetes ed è uno strumento che ogni utente Kubernetes dovrebbe conoscere.

Helm:  Helm è un gestore di pacchetti utilizzato per creare pacchetti, distribuire e gestire applicazioni Kubernetes. Helm facilita sostanzialmente l’uso di pacchetti applicativi preconfigurati chiamati “grafici”. Ciò consente di avviare e configurare rapidamente le applicazioni. Inoltre, un’applicazione può essere facilmente ridimensionata e aggiornata utilizzando grafici preconfigurati. Helm è uno strumento eccellente che accelera la distribuzione delle applicazioni su Kubernetes e ne semplifica la gestione.

Prometheus:  un popolare sistema open source utilizzato per il monitoraggio e gli avvisi negli ambienti Kubernetes. Prometheus monitora le prestazioni, l’utilizzo e lo stato delle risorse nel cluster Kubernetes. Raccoglie questi dati, li archivia e li presenta agli utenti attraverso grafici, immagini e sistemi di allarme. Prometheus svolge un ruolo importante nel monitorare lo stato di Kubernetes e nel rilevare potenziali problemi. Può essere utilizzato anche per processi di scalabilità automatica e debug.

Scenari di utilizzo di Kubernetes

Innanzitutto, uno degli scenari in cui Kubernetes può essere utilizzato con successo è nei processi di sviluppo software agili. Poiché Kubernetes è una struttura basata su container, consente la rapida distribuzione delle applicazioni software. In questo modo, i team di sviluppo software possono aggiungere rapidamente nuove funzionalità o correggere bug.

Un altro scenario di utilizzo riguarda le applicazioni che richiedono disponibilità elevata. Poiché Kubernetes ha una struttura distribuita, fornisce un’elevata disponibilità consentendo l’esecuzione delle applicazioni su più server. In questo modo, se un server va in crash, l’applicazione continua a funzionare ininterrottamente su altri server.

Esempi	Scenari di utilizzo
1. Applicazioni di commercio elettronico	– I siti di e-commerce su larga scala possono funzionare rapidamente e senza interruzioni anche in condizioni di traffico intenso utilizzando Kubernetes.
2. Gestione della banca dati	– Kubernetes consente una facile gestione dei database e automatizza processi come il backup e il ridimensionamento dei dati.
3. Orchestrazione di microservizi	– Kubernetes facilita la gestione delle applicazioni utilizzando l’architettura dei microservizi riunendo diversi servizi.

Gli esempi che abbiamo fornito sopra rappresentano solo alcuni di questi scenari. Tuttavia, grazie alla struttura flessibile di Kubernetes, è possibile eseguire con successo su Kubernetes diverse applicazioni provenienti da diversi settori.