Kuinka hyödyntää Kubernetestä?

Pilvipalvelut ovat muuttaneet tapaa, jolla sovelluksia kehitetään, otetaan käyttöön ja hallitaan.
Kaikki pilviratkaisut eivät kuitenkaan ole yhtä tehokkaita. Jotkut niistä käyttävät vanhentuneita teknologioita, kuten virtuaalikoneita sellaisenaan, jotka voivat rajoittaa sovellusten skaalautuvuutta, suorituskykyä ja joustavuutta. Tässä blogissa tutkimme, kuinka Kubernetes, suosittu avoimen lähdekoodin alusta konttien ajamiseen, voi auttaa voittamaan vanhojen virtuaalikoneiden haasteet ja tehostamaan kehitysprosessia. 

Perinteisten virtuaalikoneiden haasteet 

Virtualisoinnissa perinteinen fyysinen tietokone on virtualisoitu jollekin hypervisor-alustalle ajettavaksi ohjelmistokerroksessa. Virtuaalikoneet mahdollistavat useiden käyttöjärjestelmien ja sovellusten suorittamisen samalla fyysisellä palvelimella, mikä voi parantaa resurssien käyttöä ja vähentää kustannuksia. Virtuaalikoneilla on kuitenkin myös joitain haasteita, kuten: 

• Jokainen VM sisältää täydellisen kopion käyttöjärjestelmästä, ytimen sekä joukon kirjastoja ja sovelluksia, jotka kuluttavat paljon levytilaa, muistia ja suoritinta. Tämä tarkoittaa, että virtuaalikoneiden käynnistyminen, siirtyminen ja skaalautuminen kestää kauan.  
• Virtuaalikoneet allokoivat usein enemmän resursseja kuin tarvitsevat, mikä johtaa palvelimien suurempaan tyhjäkäyntiin ja turhiin kustannuksiin.  
• Virtuaalikoneet taas vaihtoehtoisesti eivät skaalaudu nopeasti silloin kun kuorma kasvaa ja kapasiteettia tarvittaisiin, vaikka hetkellisesti.  
• Virtuaalikoneet ovat suunniteltu suorittamaan tiettyjä käyttöjärjestelmiä ja sovelluksia, mikä tekee niiden päivittämisestä ja ylläpidosta vaikeaa. Tämä voi rajoittaa kykyä mukautua muuttuviin liiketoiminnan tarpeisiin ja asiakkaiden vaatimuksiin. 

Kuberneteksen hyödyt 

Kubernetes on alusta, joka mahdollistaa konttisovellusten (docker) käytön ja hallinnan palvelinklusterissa. Kontit ovat kevyitä ja kannettavia ohjelmistopaketteja, jotka sisältävät vain sovelluksen suorittamiseen tarvittavat osat, kuten koodin, kirjastot ja riippuvuudet. Kontit toimivat jaetussa käyttöjärjestelmässä, mikä vähentää yleiskustannuksia ja parantaa suorituskykyä virtuaalikoneisiin verrattuna. Kubernetes tarjoaa seuraavat edut perinteisiin virtuaalikoneisiin verrattuna: 

• Kontit voidaan luoda, tuhota ja skaalata sekunneissa, mikä mahdollistaa nopean reagoinnin muuttuviin työmääriin ja asiakkaiden tarpeisiin. Kubernetes automatisoi myös konttien käyttöönoton, skaalauksen ja hallinnan, mikä yksinkertaistaa toimintaa ja vähentää inhimillisiä virheitä. 
• Kontit käyttävät alustan resurssit tehokkaasti, mikä tarkoittaa, että useampia sovelluksia voidaan käyttää samalla laitteistolla ja alentaa infrastruktuurikustannuksia. Kubernetes optimoi myös resurssien käytön ja konttien allokoinnin, mikä varmistaa sovellusten parhaan suorituskyvyn ja käytettävyyden. 
• Kontit mahdollistavat laajan valikoiman ympäristöjä ja alustoja, mikä antaa enemmän vapautta ja valinnanvaraa kehityksessä ja käyttöönotossa. Kubernetes tukee myös erilaisia ominaisuuksia ja työkaluja, jotka mahdollistavat konttien mukauttamisen, päivityksen ja konfiguroinnin erityistarpeiden ja mieltymysten mukaan. 

Kubernetes vai pilvinatiivi? 

Kubernetes on pilviagnostinen tapa ajaa työkuormia. Se tarkoittaa sitä, että sovelluskehitys voidaan aloittaa esimerkiksi ensin sovelluskehittäjän omalla tietokoneella. Sen jälkeen kehitysympäristön voi rakentaa mihin tahansa julkipilveen, josta saa Kubernetes-klustereita nykyään ylläpidettyinä palveluina. Mikäli tietoturvavaatimusten takia kontteja tulee ajaa Suomen rajojen sisällä, voidaan Kubernetes-klusteri toimittaa kotimaisesta konesalista palveluna. Sovelluksen julkaisu Kubernetes–klusteriin on logiikaltaan sama, riippumatta missä ympäristö sijaitsee. Tämä tarkoittaa sitä, että sovelluksia on hyvin helppo ajaa yhdessä tai monessa eri pilvessä sitoutumatta tiettyyn pilvitoimittajaan. Kubernetes myös mahdollistaa lähes minkä tahansa käyttöjärjestelmän ajoalustassa, joten rajoitteita koodausympäristön valintaan ei juurikaan ole.  
 
Pilvinatiivit sovellusalustat ovat pilvipalveluntarjoajan omia ylläpidettyjä alustoja, joissa ajetaan koodia, mutta alustoissa ei ole standardia tapaa liittää muita palveluita niihin kiinni. Tämä tarkoittaa sitä, että jos käyttää esimerkiksi Azure Serverless –palvelua koodin ajamiseen, niin sellaisenaan sen ajaminen Googlessa ei välttämättä onnistu. Sovellusalusta ja siihen liittyvät palvelut täytyy suunnitella ja rakentaa uudelleen sekä mahdollisesti tehdä kooditasollakin muutoksia. Kubernetes -palvelua ja kontteja käytettäessä sen sijaan kontin voi helposti julkaista mihin klusteriin tahansa joustavasti ja nopeasti.  
 
Valittaessa pilvinatiivien serverless- ja Kubernetes-kontituksen välillä, kannattaa miettiä tarkkaan onko myöhemmin tarvetta ajaa sovelluksia useammassa pilvessä tai jopa kotimaan konesalissa. Eri ympäristöjen liitännäispalvelut, kuten PaaS-tietokannat, on hyvä ottaa huomioon suunniteltaessa useampaan pilvialustaan tarkoitettuja sovelluksia. Lisäksi on hyvä laskea ja suunnitella miten kustannukset eroavat eri vaihtoehdoissa sekä ottaa huomioon sovelluskehittäjien ja toimittajien tarvittavat osaamistarpeet. 

Kubernetes parantaa kehitysprosessia 

Kubernetes-palvelun avulla kehitysputkia voidaan myös parantaa ja toimittaa parempia ohjelmistoja nopeammin ja luotettavammin. Kubernetes mahdollistaa seuraavat: 

• Mikropalvelut mahdollistavat monoliittisten sovellusten jakamisen pienempiin ja paremmin hallittaviin yksiköihin, mikä voi parantaa modulaarisuutta, skaalautuvuutta ja ylläpidettävyyttä. Kun sovellukseen kehitetään uutta ominaisuutta, voidaan työ toteuttaa pienessä tiimissä ketterästi ja julkaista sovellusmoduulin osa ilman, että koko sovellusta tarvitsee kääntää uudelleen. Tämä mahdollistaa paljon nopeamman kehityssyklin ja toimintojen kehityksen jakamisen kehittäjille. 
• CI/CD-putkien avulla automatisoidaan koodin kääntäminen, testaus ja julkaisu Kubernetes –klusteriin. Sovelluskehitysputken voi rakentaa esimerkiksi niin, että koodimuutoksista julkaistaan kehitysversiot täysin automaattisesti kehitysympäristöön. Tämän jälkeen sovelluskonttiin ajetaan automaattiset tietoturvatarkastukset ja testit testiympäristössä. Hyväksyntäprosessin jälkeen uusi versio julkaistaan tuotantoympäristöön. Kubernetes integroituu saumattomasti erilaisten CI/CD-työkalujen ja -alustojen, kuten Azure DevOpsin, GitLabin ja GitHubin, kanssa, mikä mahdollistaa työnkulkujen ja putkien automatisoinnin tutuilla työkaluilla. 
• Pilvipohjaiset teknologiat on suunniteltu hyödyntämään pilviympäristön muita palveluja ja skaalautuvuutta. Kubernetes-klusteriin on helppo liittää esimerkiksi PaaS –tietokantapalveluita, avaimenhallintapalveluita ja levyjä sekä varmistuspalveluita. 
  

Yhteenveto 

Kubernetes-palveluiden avulla saadaan perinteiset virtuaalikonetyökuormat ajettua huomattavasti kustannus- sekä energiatehokkaammin. Sovellusten kehitysprosessia voidaan automatisoida paljon pidemmälle ja tuoda ketterämmät kehitysmenetelmät käyttöön koodipohjaisina toimituksina. Kubernetes mahdollistaa myös riippumattoman tavan ajaa samoja sovelluksia lähes missä tahansa käyttöjärjestelmässä tai pilvipalvelussa. Vaikka ketteryys ja automaatio saadaan näin nostettua aivan uudelle tasolle, osaavan tiimin merkitys vain korostuu ylläpitämään Kubernetes-palveluita. Mikäli olet vasta harkitsemassa Kuberneteksen käyttöönottoa ja tarvitset apua olemassa olevan ympäristön tarkasteluun, ota yhteyttä ja kartoitetaan teidän tarpeenne!