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Ventajas de utilizar contenedores Kubernetes en su producto

Este post tratará temas como las características de los contenedores Kubernetes, sus ventajas y casos de uso.

· 13 min de lectura
Ventajas de utilizar contenedores Kubernetes en su producto

Cuando se trata del despliegue a gran escala de aplicaciones en contenedores en nubes privadas, públicas e híbridas, Kubernetes se ha convertido en el estándar del sector.

Muchos proveedores de nubes públicas populares, como Microsoft Azure u Oracle Cloud, ofrecen servicios gestionados de Kubernetes.

Hace unos años, RedHat abandonó OpenShift en favor de Kubernetes, trabajando con la comunidad Kubernetes para desplegar la plataforma de contenedores de nueva generación.

Los ingenieros de Google desarrollaron primero Kubernetes antes de lanzar el código abierto en 2014.

Es descendiente de Borg, la plataforma de orquestación de contenedores que Google utiliza internamente. Kubernetes significa "timonel" o "piloto" en griego, de ahí el "timón" del logotipo de Kubernetes.

Hoy en día, las pequeñas y medianas empresas se benefician considerablemente del ecosistema Kubernetes empleándolo a largo plazo. También pueden ahorrar considerablemente en gastos de infraestructura y mantenimiento. IntelliSoft puede ayudarle a implantar esta tecnología.

¿Qué son los contenedores Kubernetes?

Con Kubernetes, ¿qué es exactamente un contenedor? Al igual que las máquinas virtuales (VM), cada contenedor Kubernetes tiene sus propios recursos dedicados, incluyendo CPU, sistema de archivos, espacio de proceso, memoria y otros. Los contenedores Kubernetes, sin embargo, son ligeros debido a:

  • Cualidades de aislamiento permisivo, lo que les permite compartir el Sistema
  • Operativo (SO) entre aplicaciones.
  • Son portables a través de una variedad de distribuciones de SO.
  • No dependen del sistema subyacente.

Los contenedores Kubernetes ofrecen el mismo aislamiento, escalabilidad y utilidad que las máquinas virtuales. Pero, como no transportan la carga útil de su instancia del sistema operativo, son más ligeros (es decir, necesitan menos espacio) que las máquinas virtuales.

Permiten ejecutar más programas en menos dispositivos (virtuales y reales) con menos instancias del sistema operativo. Transportar contenedores entre estaciones de trabajo, centros de datos y entornos en la nube es más sencillo.

Son excelentes para las metodologías de desarrollo Agile y DevOps.

Entre los principales competidores de Kubernetes se encuentran los siguientes:

CaaS, o contenedor como servicio

Se refiere a soluciones de gestión de contenedores que no necesitan las intrincadas capacidades de orquestación de Kubernetes, como Amazon Fargate y Azure Container Instances.


PaaS, o plataforma como servicio

Muchas empresas, como OpenShift Container Platform y Rancher, proporcionan plataformas de computación en nube con todas las funciones basadas en Kubernetes, pero son más fáciles de usar y tienen funciones adicionales como seguridad y redes ya implementadas.


Orquestadores de contenedores ligeros

Kubernetes es el más común, pero hay otros. Docker Swarm y Nomad, dos orquestadores maduros, son más fáciles de usar y gestionar que Kubernetes.

Si tu quieres aprender de docker recuerda que te dejo los recursos


Servicios gestionados de Kubernetes

Servicios como GKE y EKS permiten ejecutar clústeres alojados y gestionados. Estos servicios simplifican la implantación, actualización y mantenimiento de Kubernetes, pero siguen requiriendo conocimientos.

¿Cómo funciona un contenedor Kubernetes?


Cada capa del contenedor se utiliza para almacenar un tipo diferente de datos. Por ejemplo, los datos de una aplicación pueden almacenarse en una capa, mientras que la configuración de la aplicación podría almacenarse en una capa diferente.

Las capas que se van a utilizar y su orden de combinación se especifican cuando un desarrollador crea un contenedor.

En el entorno informático, muchos niveles comienzan desde el nivel inferior, lo que significa que el nivel inferior será el nivel 1, que es la infraestructura del contenedor, seguido del nivel 2 con el sistema operativo anfitrión, el nivel 3 con una plataforma para el contenedor, y otros niveles en la parte superior.

Un contenedor puede iniciar su compilación desde la imagen inferior. Se ha creado una imagen de contenedor que contiene una aplicación de prueba y se ejecuta en la plataforma del contenedor.

Una vez creado un contenedor, puede iniciarse y utilizarse como cualquier otro programa o sistema. También se pueden agrupar los contenedores y gestionarlos como un todo.

Esto facilita el despliegue y la gestión de aplicaciones con varias partes. Por ejemplo, puedes tener un grupo de contenedores que gestionen diferentes partes de un sitio web de comercio electrónico, como el front-end, el back-end, la base de datos y la caché.

¿Es Kubernetes mejor que sus alternativas?


Con Kubernetes se puede diseñar una solución vanguardista, eficiente y eficaz. Las numerosas características y funciones de la plataforma le permiten agilizar y automatizar sus operaciones DevOps.
Los servicios de Kubernetes proporcionan acceso a herramientas que facilitan la gestión de contenedores en varios hosts al distribuir sus responsabilidades. Con estas funciones, puede diseñar una plataforma escalable.

Amazon Elastic Container Service (ECS), Docker Swarm, Nomad y Red Hat OpenShift son algunas de las alternativas más conocidas a Kubernetes. Cada una de ellas tiene sus propias peculiaridades, pero todas parecen tener lo esencial cubierto.

Examinemos estos sustitutos de Kubernetes uno por uno para sopesar sus ventajas y desventajas.

Los ingenieros de Kubernetes aumentaron un 67% hasta los 3,9 millones, según los estudios. El 31% de todos los desarrolladores de back-end se encuentran en este número, creciendo un 4% anualmente.

Características de Kubernetes


Kubernetes es un componente crucial de la arquitectura de nube contemporánea porque ofrece una rica colección de herramientas y características:

Gestión de contenedores


Las cargas de trabajo en entornos de contenedores se ejecutan sin problemas con Kubernetes. La plataforma también facilita el traslado de sus proyectos a la nube.


Escalabilidad y disponibilidad


Cuando su aplicación proporciona varios servicios, ampliar o reducir la escala se convierte en un reto. Kubernetes le ofrece la posibilidad de escalar de forma autónoma el tamaño de los contenedores en función de sus necesidades.


Detección de servicios


La plataforma le permite supervisar aplicaciones individuales y todo el clúster simultáneamente. K8s (también conocido como Kubernetes) dispone de una interfaz web. El sistema proporciona todos los datos sobre el funcionamiento de los servicios al desarrollador de forma intuitiva.

Flexibilidad y modularización


La flexibilidad y la escalabilidad integradas en Kubernetes son dos de las principales razones por las que su uso en implantaciones en la nube es cada vez más popular.

Las numerosas funciones de Kubernetes permiten escalar de forma autónoma aplicaciones y servicios en contenedores y gestionar dinámicamente sus recursos asociados.


Autorrecuperación


Esta función de Kubernetes realiza proezas sobrehumanas. Cuando un contenedor falla por cualquier motivo, se reinicia inmediatamente.

Los contenedores de cada nodo se reparten si uno de ellos falla. Si los contenedores que no responden no responden a las pruebas de estado definidas por el usuario, Kubernetes los pausa inmediatamente y restringe el tráfico hasta que vuelven a responder.

Registro y monitorización


La supervisión de los clústeres Kubernetes le permite detectar problemas y solucionarlos. La supervisión del tiempo de actividad de los clústeres Kubernetes, el consumo de recursos (como memoria, CPU y almacenamiento) y la interacción de los componentes facilita la gestión de las cargas de trabajo en contenedores.


Los administradores de clústeres y los usuarios finales pueden identificar problemas como recursos insuficientes, fallos, lanzamientos de pods fallidos y nodos desconectados con la ayuda de la supervisión de Kubernetes.

En la actualidad, varias empresas utilizan herramientas de supervisión nativas de la nube para controlar el rendimiento de los clústeres.

Mantenimiento de DevSecOps


DevSecOps es un enfoque de seguridad moderno que automatiza las operaciones de contenedores en las nubes, integra la seguridad en todo el ciclo de vida de los contenedores y permite a los equipos desarrollar rápidamente software seguro y de alta calidad.


Almacenamiento persistente


Es la capacidad de montar y añadir almacenamiento de forma dinámica. Con Kubernetes, los desarrolladores pueden montar cualquier sistema de almacenamiento que deseen, como almacenamiento local, proveedores de nubes públicas, etc.

El sistema de almacenamiento subyacente aún debe ser proporcionado.


Kubernetes proporciona a los usuarios y administradores una API que mantiene los detalles de cómo se proporciona el almacenamiento separados de cómo utilizarlo.


Gestión de secretos


Kubernetes oculta información de dos maneras: con funciones incorporadas y con funciones creadas por el usuario. Las cuentas de servicio de Kubernetes generan automáticamente secretos incorporados y los añaden a los contenedores con las credenciales de la API. Se pueden desactivar o evitar si es necesario.

Puede almacenar su información privada en un secreto que especifique y construya con la ayuda de secretos personalizados.

Los secretos de Kubernetes ofrecen mayor seguridad y adaptabilidad que otras alternativas como desplegar código directamente en un Pod o construir una imagen Docker.

Cuándo utilizar un contenedor Kubernetes


Kubernetes es más que un sistema de orquestación. Técnicamente, la orquestación consiste en realizar un flujo de trabajo específico: primero, hacer A, luego B, luego C. Ahora no nos importa la ruta de A a C, lo que elimina el control centralizado.

Kubernetes, por otro lado, elimina la necesidad inmediata de esto. Dispone de procesos de gestión que son, de hecho, independientes y componentizados.

La tarea principal de los procesos de control es traducir el estado actual al estado deseado.

Gracias a ello, el sistema es ahora más fácil de usar, robusto, fiable, sostenible y extensible.

Los contenedores permiten a los desarrolladores dividir las aplicaciones en partes más pequeñas con una clara separación de tareas.

El nivel de abstracción proporcionado para una imagen de contenedor individual permite comprender cómo se construyen las aplicaciones distribuidas. Este enfoque modular permite un desarrollo más rápido con grupos más reducidos y centrados responsables de contenedores específicos.

También nos permite aislar dependencias y utilizar más componentes más pequeños.

Esto no se puede hacer solo con contenedores. En Kubernetes, en cambio, puedes conseguirlo con Pods, que son grupos de uno o más contenedores con recursos compartidos de almacenamiento/red y una especificación sobre cómo ejecutar los contenedores.

Si te preguntas sobre los Pods frente a los contenedores, debes saber que un contenedor se ejecuta lógicamente en un Pod mientras que un grupo de Pods, relacionados o no, se ejecutan en un clúster.

Kubernetes es utilizado principalmente por expertos en ingeniería de fiabilidad de sitios (SRE) y por quienes se ocupan de la eficiencia de DevOps y la agrupación de aplicaciones. Por ejemplo, los desarrolladores han escrito código y creado un binario de programa.

Después, alguien tiene que preparar las imágenes en las que colocar la aplicación y crear un pipelining.

Imaginemos una aplicación que tiene que ejecutarse en un sistema distribuido de docenas o incluso cientos de servidores. Tomemos Docker o cualquier otra herramienta para trabajar con un contenedor dentro del sistema.

Cada servidor tendrá que ser configurado y administrado por separado: no podemos aplicar configuraciones uniformes para todo el grupo a la vez será un trabajo semi-manual. Incluso si escribimos un conjunto de scripts para la automatización, no serán una solución universal en cualquier otro caso, tendremos que escribirlos de nuevo.

Ahí es donde interviene Kubernetes. Describimos las características necesarias de la infraestructura (recursos de la aplicación, diseño de la red, etc.), y Kubernetes ejecuta las instrucciones y gestiona los servidores conectados a ella. De este modo, ahorra tiempo a administradores y desarrolladores.

Casos de uso de Kubernetes


A continuación reunimos ejemplos clave de cómo las empresas aprovechan Kubernetes, para que pueda entender si esta tecnología se adapta a las necesidades de su proyecto o no.

Airbnb


Airbnb es un ejemplo fascinante del uso de Kubernetes. Airbnb utilizó la plataforma para actualizar sus aplicaciones monolíticas, agilizando el trabajo de 1.000 ingenieros de software y permitiendo más de 500 implementaciones diarias en más de 250 aplicaciones esenciales en contenedores.


Shopify


Además, Shopify está trasladando todas sus aplicaciones a Google Cloud Platform, lo que también supone una gran operación de migración. Como los desarrolladores rediseñaron el programa utilizando la arquitectura basada en contenedores de Docker, posteriormente se coordinó utilizando Kubernetes.


OpenAI


OpenAI es un laboratorio de investigación de inteligencia artificial que necesita una infraestructura de aprendizaje profundo escalable y basada en la nube para llevar a cabo sus experimentos. Los factores clave eran la portabilidad, la rapidez y la asequibilidad.


Cuándo no usar Kubernetes


Puede resultar difícil apreciar el valor total de los contenedores y de una herramienta de orquestación si su aplicación tiene un diseño monolítico.

Esto se debe a que los contenedores están diseñados para dividir su programa en componentes distintos. Sin embargo, la definición fundamental de una arquitectura monolítica es que todas las partes de la aplicación (incluyendo IO, procesamiento de datos y renderización) estén interconectadas.

Con la curva de aprendizaje notoriamente alta de Kubernetes, es posible que tenga que dedicar mucho tiempo a formar al personal, a lidiar con los problemas iniciales asociados a una nueva solución, etc.

Probablemente no sea la mejor opción si su equipo no está dispuesto a probar cosas nuevas y asumir riesgos calculados.

Ventajas de los contenedores Kubernetes


Veamos las principales ventajas de Kubernetes:

Kubernetes automatiza los entornos en contenedores


La contenedorización tiene numerosas ventajas. Los contenedores son más pequeños, más rápidos y más portátiles que las máquinas virtuales (VM) tradicionales porque no requieren un sistema operativo completo y, en su lugar, funcionan con un núcleo compartido.

Los contenedores son la opción preferida para las empresas que emplean una arquitectura de microservicios. Kubernetes facilita los entornos en contenedores como sistema de orquestación, automatiza los requisitos para operar cargas de trabajo en contenedores.

Kubernetes proporciona herramientas nativas


Los ingenieros apasionados por Kubernetes dedican su tiempo a crear herramientas de código abierto y herramientas creadas por terceros. Aunque Kubernetes tiene muchas ventajas, las herramientas heredadas pueden ser difíciles de usar y a veces hay que arreglarlas.

La comunidad de código abierto se ha unido para respaldar herramientas populares como Prometheus, a menudo utilizada para recopilar y realizar un seguimiento de las métricas.

También hay muchas soluciones nativas de terceros para monitorización, registro, gestión de costes, pruebas de carga y seguridad, entre otras cosas.
Los equipos de ingenieros pueden ahorrar tiempo y hacer más cosas cuando utilizan sus propias herramientas.

Kubernetes representa múltiples oportunidades en la nube


Las cargas de trabajo de Kubernetes pueden permanecer en una única nube o dispersarse en varias nubes gracias a la movilidad. En IntelliSoft , podemos ampliar eficazmente los entornos de un cliente de un proveedor de Kubernetes gestionado a otro mientras se ejecutan cargas de trabajo en varios proveedores de Kubernetes gestionados.

Los productos específicos de Kubernetes están actualmente disponibles en la mayoría de los principales proveedores de nube. Por ejemplo, GCP de Google ofrece GKE, AWS de Amazon ofrece EKS y Azure de Microsoft ofrece AKS.


Todas las empresas pueden beneficiarse de las configuraciones multicloud y evitar la dependencia de un proveedor gracias a Kubernetes.

Kubernetes tiene que ver con la eficiencia y el ahorro de costes


El potencial de ahorro y eficiencia financiera fue una de las primeras y principales motivaciones para adoptar Kubernetes.

Kubernetes ha ayudado a empresas de todos los tamaños a ahorrar dinero mientras tenían diversos grados de demanda y problemas de escalabilidad.

Como se ha señalado anteriormente, las funciones de autoescalado de Kubernetes permiten a las empresas aumentar o reducir el número de recursos que emplean de forma dinámica. Cuando se combina con un servicio en la nube que puede escalar según sea necesario, Kubernetes puede utilizar los recursos disponibles de forma óptima.

Kubernetes puede ajustar el número de pods y nodos para satisfacer la demanda y garantizar el rendimiento del usuario sin desperdiciar recursos si, por ejemplo, ejecuta un servicio de transmisión de vídeo y tiene picos de visualización en momentos específicos de la noche.

Kubernetes está respaldado por sólidas comunidades de código abierto


Es un proyecto dirigido por la comunidad y una herramienta totalmente de código abierto. En un momento dado, fue el software de código abierto de mayor crecimiento de la historia, por lo que existe un amplio ecosistema de otras herramientas de código abierto que trabajan con él.

El fuerte apoyo a la plataforma significa que Kubernetes seguirá recibiendo nuevas funciones y mejorando. Este apoyo protege las inversiones en la plataforma y evita que la gente se quede con una tecnología que pronto quedará obsoleta. También es compatible y portátil con IBM, AWS, Google Cloud, Microsoft Azure y otros proveedores de nubes públicas.

Kubernetes minimiza el tiempo de inactividad gracias a la autorreparación


Viene preempaquetado con un sistema de autorreparación que supervisa continuamente el estado operativo de los contenedores y la capacidad de éstos para responder a las peticiones de los clientes. Puede tardar hasta cinco minutos en determinar si existe o no un problema.

Kubernetes ofrece automatización de despliegue y escalado


Es declarativo, es decir, le permite describir el estado deseado de sus despliegues. Este hecho le ayuda a optimizar, simplificar y automatizar su proceso de despliegue.

El despliegue automático actualiza el despliegue sin tiempo de inactividad. Al ser un sistema declarativo, Kubernetes cambiará el estado real según se desee. Para los despliegues, puede utilizar la función de reversión de Kubernetes.

Kubernetes ayuda a escalar hacia arriba y hacia abajo


Es famoso por su autoescalado. Kubernetes ayuda a las empresas a escalar hacia arriba y hacia abajo en función de la demanda.

Contras de los contenedores Kubernetes


Curva de aprendizaje pronunciada


El argumento sistémico más común contra el uso de Kubernetes es que ejecutarlo es demasiado difícil. Para empezar, la curva de aprendizaje es muy pronunciada. Además, una cantidad considerable de contenido cubre diferentes temas, a menudo dejando a los desarrolladores perplejos sobre por dónde empezar a aprender Kubernetes.

Talento caro


Los costes asociados a Kubernetes para las corporaciones pueden alcanzar el millón de dólares o más al mes, mientras que los precios para las grandes y medianas empresas pueden oscilar entre miles y cientos de dólares cada mes. Incluso para las startups, el coste mensual de ejecutar Kubernetes puede alcanzar los 10.000 dólares.

Supongamos que opta por utilizar Kubernetes vainilla, que es gratuito, en lugar de servicios gestionados. Pero eso no significa que su uso sea barato. Debido a la complejidad del orquestador y a su difícil curva de aprendizaje, debe contratar a ingenieros de Kubernetes cualificados a un coste elevado o gastar mucho en su formación.

Además, el coste de la computación en nube puede variar y aumentar repentinamente.

Las tecnologías de supervisión de costes pueden reducir el gasto en Kubernetes hasta en un 40% para la mayoría de las empresas.

A los desarrolladores les encantan estas capacidades porque aceleran el lanzamiento de productos y evitan problemas de rendimiento. Si no supervisa su clúster de Kubernetes, podría malgastar recursos y provocar aumentos de costes imprevistos.

Migración de empresas o aplicaciones


Migrar una empresa o compañía a Kubernetes puede requerir mucho trabajo, tiempo y recursos. Incluso con la ayuda de expertos, los miembros del equipo tardarían tiempo en acostumbrarse al nuevo flujo de trabajo.

Por otro lado, es posible que ya conozcan las distribuciones y bifurcaciones de Kubernetes, lo que facilita el cambio.

Experiencia necesaria desde el principio


La resolución de problemas, la corrección de errores y la integración con nuevas aplicaciones son etapas difíciles del desarrollo.

Existen herramientas de depuración más complejas que en otros lenguajes de programación. Por ello, se necesitan expertos que ayuden en la formación o la resolución de problemas.

Además, no es fácil mantenerse al día debido a la continua integración, expansión e innovación.

Complejidad innecesaria para aplicaciones a pequeña escala


Desarrollar aplicaciones que puedan ampliarse y reducirse para adaptarse a distintos niveles de tráfico suena fantástico. Sin embargo, poner en práctica este concepto puede no ser tan sencillo para aplicaciones de escala más modesta.

Cuando se crean, muchas aplicaciones se diseñan teniendo en cuenta un número limitado de usuarios o un presupuesto limitado.

Dado que las ventajas de ejecutar su aplicación en Kubernetes podrían no compensar la cantidad de trabajo y recursos invertidos en ponerla en marcha, utilizar Kubernetes para estas podría ser una pérdida innecesaria de tiempo y esfuerzo.

¿Tiene Kubernetes sentido para su empresa?

Qué puede hacer IntelliSoft


La pregunta "¿Debería hacer la transición a Kubernetes?" desafía una respuesta directa, ya que la respuesta a la pregunta depende en gran medida de las características específicas del escenario dado.

Es un excelente punto de partida tanto si desea lanzar un nuevo proyecto como crear una aplicación escalable. Es una opción magnífica si desea diseñar algo que pueda escalar en el futuro, ya que es muy flexible, robusto, escalable y seguro.

El equipo de software tiene ahora otra tarea: crear y mantener una aplicación basada en esta tecnología. Puede que quieras hacer una pausa y realizar un análisis de la situación si esta obligación parece más extensa que todo el programa.

Pero, podría utilizarKubernetes en exceso si está intentando construir algo que no experimentará un pico significativo de usuarios en el futuro.

Kubernetes ofrecerá una mejor experiencia a los desarrolladores, una mayor productividad y un personal comprometido. Si se hace de forma incorrecta, el equipo de DevOps tendrá que pasar sus días y noches administrando la tecnología, lo que podría ser infernal.

En conclusión, queremos hacer hincapié en la importancia de llevar a cabo la investigación oportuna y adquirir una conciencia del tema en cuestión para garantizar que selecciona la herramienta más adecuada para las necesidades de su empresa y sus aplicaciones.

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