در دنیای فناوری اطلاعات و به ویژه در حوزه DevOps، کوبرنتیز یکی از ابزارهای کلیدی برای مدیریت و ارکستریشن کانتینرها محسوب می‌شود. در این مقاله از وبلاگ همروش به بررسی معماری کوبرنتیز خواهیم پرداخت و تلاش می‌کنیم تا مفاهیم اصلی آن را به زبانی ساده توضیح دهیم.
کوبرنتیز چیست؟
کوبرنتیز (Kubernetes) یک پلتفرم متن‌باز برای مدیریت کانتینرها است که توسط گوگل توسعه یافته و اکنون توسط بنیاد Cloud Native Computing Foundation (CNCF) نگهداری می‌شود. این پلتفرم امکان خودکارسازی فرایند استقرار، مدیریت و مقیاس‌پذیری برنامه‌های کانتینری را فراهم می‌کند.
برای مطالعه بیشتر در ارتباط با چیستی کوبرنتیز می‌توانید مقاله «راهنمای کوبرنتیز به زبان ساده» را مطالعه کنید.
اجزای اصلی معماری کوبرنتیز
1. کلاستر (Cluster)
کلاستر مجموعه‌ای از ماشین‌ها (یا نودها) است که کوبرنتیز بر روی آن‌ها اجرا می‌شود. یک کلاستر شامل دو نوع نود اصلی است:
- نود مستر (Master Node): مسئول مدیریت کلاستر و هماهنگی بین نودهای کاری است.
- نود کارگر (Worker Node): مسئول اجرای کانتینرها و اپلیکیشن‌ها است.
2. نود مستر (Master Node)
نود مستر شامل چندین کامپوننت کلیدی است:
- API Server: نقطه ورودی اصلی برای تمام کامپوننت‌ها و کاربرانی است که با کوبرنتیز تعامل دارند.
- Etcd: یک دیتابیس کلید-مقدار (Key-Value) برای ذخیره‌سازی تمام داده‌های کلاستر.
- Controller Manager: مسئول مدیریت کنترلرهای مختلفی است که رفتار کلاستر را کنترل می‌کنند.
- Scheduler: مسئول تخصیص پادها به نودهای کاری است.
3. نود کارگر (Worker Node)
نودهای کاری نیز شامل چندین کامپوننت هستند:
- Kubelet: یک سرویس که بر روی هر نود اجرا می‌شود و مسئولیت برقراری ارتباط بین نود و مستر را بر عهده دارد.
- Kube-proxy: مسئول مدیریت شبکه و مسیریابی درخواست‌ها به کانتینرهای مناسب.
- Container Runtime: نرم‌افزاری که کانتینرها را اجرا می‌کند، مانند Docker.
مفاهیم کلیدی در کوبرنتیز
1. پاد (Pod)
پادها با ایزوله کردن یک (یا چند) کانتینر، اصلی‌ترین بخش اجرای یک برنامه در ساختار کوبرنتیز را شکل می‌دهند. هر پاد شامل کد و منابع ذخیره‌سازی مورد نیاز برای اجرا بوده و دارای آدرس IP مخصوص به خود است. پادها همچنین گزینه‌های پیکربندی را شامل می‌شوند. معمولاً، یک پاد شامل یک کانتینر یا چند کانتینر است که به یک برنامه یا عملکرد کسب و کار مرتبط هستند و مجموعه‌ای از منابع و داده‌ها را به اشتراک می‌گذارند.
برای مطالعه کامل‌تر در ارتباط با Pod می‌توانید مطلب «پاد در کوبرنتیز» را مطالعه کنید.
اجزاء پاد
- کانتینرها: یک پاد ممکن است شامل یک یا چند کانتینر باشد که معمولاً به یکدیگر وابسته‌اند و برای انجام یک وظیفه خاص طراحی شده‌اند.
- منابع ذخیره‌سازی: پادها دسترسی به منابع ذخیره‌سازی را فراهم می‌کنند که به کانتینرها اجازه می‌دهد داده‌ها را به اشتراک بگذارند.
- آدرس IP منحصر به فرد: هر پاد دارای آدرس IP خاص خود است که امکان ارتباط مستقل را فراهم می‌کند.
- گزینه‌های پیکربندی: پادها می‌توانند شامل گزینه‌های پیکربندی باشند که عملکرد و رفتار کانتینرها را تنظیم می‌کنند.
2. سرویس (Service)
سرویس یک لایه انتزاعی است که به کانتینرهای اجرا شده در پادها امکان می‌دهد تا بدون توجه به نودهایی که روی آن‌ها مستقر شده‌اند، به صورت پایدار با یکدیگر ارتباط برقرار کنند.
3. دیپلویمنت (Deployment)
دیپلویمنت‌ها یکی از مهم‌ترین ابزارها در Kubernetes برای استقرار پادهای برنامه‌های کانتینری هستند. در دیپلویمنت، یک وضعیت مطلوب توصیف می‌شود که باعث می‌شود کنترل‌کننده‌ها وضعیت واقعی کلاستر را به صورت منظم تغییر دهند تا به آن وضعیت مطلوب برسند.
ویژگی‌های کلیدی دیپلویمنت‌ها
- وضعیت مطلوب: دیپلویمنت‌ها به شما امکان می‌دهند تا وضعیت مطلوبی را برای برنامه‌های خود توصیف کنید، مانند تعداد پادها، نسخه‌ای که باید اجرا شود و سایر تنظیمات.
- مدیریت خودکار: کنترلرهای Kubernetes به طور خودکار وضعیت واقعی کلاستر را بررسی کرده و تغییرات لازم را اعمال می‌کنند تا با وضعیت مطلوب مطابقت داشته باشد.
- به‌روزرسانی‌ها و رول‌بک‌ها: دیپلویمنت‌ها به شما امکان می‌دهند تا به‌روزرسانی‌های پیوسته و بدون وقفه را انجام دهید و در صورت نیاز، به نسخه‌های قبلی بازگردید.
- مقیاس‌پذیری: می‌توانید به راحتی تعداد پادها را افزایش یا کاهش دهید تا با نیازهای ترافیکی برنامه هماهنگ شوید.
نحوه کار کوبرنتیز
1. استقرار (Deployment)
زمانی که یک برنامه جدید قرار است مستقر شود، فایل‌های پیکربندی YAML ایجاد و به API Server ارسال می‌شوند. این فایل‌ها شامل مشخصات مورد نیاز برای پادها، سرویس‌ها و دیپلویمنت‌ها هستند.
2. مقیاس‌پذیری (Scaling)
کوبرنتیز به صورت خودکار و یا دستی امکان مقیاس‌پذیری پادها را فراهم می‌کند تا بتواند بار ترافیکی را به خوبی مدیریت کند.
3. خودترمیمی (Self-healing)
کوبرنتیز به طور خودکار وضعیت پادها را بررسی و در صورت بروز مشکل، آن‌ها را جایگزین یا مجددا راه‌اندازی می‌کند.
نکاتی برای استفاده بهتر از کوبرنتیز
طراحی و پیاده‌سازی کلاسترهای کوبرنتیز با توجه به بهترین استانداردها، می‌تواند به بهبود عملکرد، امنیت و مدیریت بهتر کمک کند. در ادامه، به برخی از اصلی‌ترین نکات برای استفاده بهتر از Kubernetes اشاره خواهیم کرد.
۱. به‌روزرسانی به آخرین نسخه Kubernetes
اطمینان حاصل کنید که همیشه از آخرین نسخه کوبرنتیز استفاده می‌کنید تا از جدیدترین ویژگی‌ها، بهبودهای امنیتی و رفع اشکالات بهره‌مند شوید.
۲. سرمایه‌گذاری در آموزش
سرمایه‌گذاری در آموزش تیم‌های توسعه‌دهنده و عملیات از همان ابتدا بسیار مهم است. آموزش مناسب می‌تواند باعث کاهش خطاها و افزایش کارایی تیم‌ها شود.
۳. افزایش امنیت
- اسکن تصاویر: فرآیندهای اسکن تصویر را در بخشی از فرآیند CI/CD ادغام کنید، هم در مراحل ساخت و هم اجرا. کدهای متن‌باز که از مخازن Github دانلود می‌شوند همیشه باید با دقت بررسی شوند.
- کنترل دسترسی مبتنی بر نقش (RBAC): RBAC را در کل کلاستر اعمال کنید. مدل‌های دسترسی کمترین حق (Least privilege) و اعتماد صفر (Zero-trust) باید استاندارد باشند.
- عدم استفاده از کاربران ریشه: تنها از کاربران غیرریشه (non-root) استفاده کنید و فایل سیستم را به صورت فقط خواندنی (read-only) تنظیم کنید.
۴. اجتناب از استفاده از مقادیر پیش‌فرض
استفاده از مقادیر پیش‌فرض را به حداقل برسانید، زیرا دستورات ساده و واضح‌تر کمتر مستعد خطا هستند و هدف را بهتر نشان می‌دهند.
۵. دقت در استفاده از تصاویر Docker Hub
تصاویر Docker Hub ممکن است حاوی بدافزار یا کدهای غیرضروری باشند. با کدهای کوچک و تمیز شروع کرده و پکیج‌ها را براساس آن‌ها ایجاد کنید. تصاویر کوچک‌تر سریع‌تر ساخته شده و سریع‌تر دیپلوی می‌شوند.
جمع‌بندی
کوبرنتیز یکی از قدرتمندترین ابزارهای مدیریت کانتینر است که با فراهم کردن امکاناتی چون مقیاس‌پذیری، استقرار سریع و خودترمیمی، به تیم‌های DevOps کمک می‌کند تا برنامه‌های خود را به شکلی کارآمد و موثر مدیریت کنند. با درک اصول معماری کوبرنتیز، افراد تازه‌کار می‌توانند گام‌های اولیه را برای استفاده موثر از این پلتفرم بردارند.
