ماهو نظام ال Kubernates

هنتكلم النهاردة عن موضوع مهم جدا فى مدونة لينكدان للعرب Linkedin for Arab عن حاجة اسمها Kubernates و هو منصة مفتوحة المصدر قابلة للتنقل و هنعرف كل خصائصها و كل مميزاتها و كل المعلومات عنها . هذا المقال كفيل انة يعرفك كل حاجة Kubernates

مدونة لينكدان للعرب مدونة مهتمة للمقالات التقنية و العلمية

 ماهو نظام ال Kubernates 

الجزء الأول :

Kubernetes

هو منصة مفتوحة المصدر قابلة للنقل والتوسيع لإدارة أعباء العمل والخدمات الموجودة في حاويات، والتي تُسهِّل كلًا من الضبط التصريحي (Declarative) والأتمتة (Automation). تتوفّر منصة Kubernates على نظام بيئي غني وسريع النمو، كما أن دعم المنصة، وخدماتها، وأدواتها مُتاحة على نطاقٍ واسع.

تنحدر كلمة Kubernetes من اليونانية، وتعني قائد الدّفة أو الطيار. جعلت غوغل مشروع Kubernetes مفتوح المصدر عام 2014. تستند Kubernetes على عقد ونصف من الخبرة التي تتمتع بها Google في تشغيل أعباء الإنتاج على نطاق واسع، جنبًا إلى جنب مع أفضل الأفكار والممارسات التي يقترحها المجتمع.

نظرة على نشر التطبيقات قبل وجود Kubernetes

دعنا نلق نظرة على الماضي لنفهم السبب الذي يجعل Kubernetes مفيدًا جدا

عصر النشر التقليدي

في البداية، كانت المؤسسات تشغّل التطبيقات على خوادم فعلية (Physical Servers). لم تكن هناك طريقة لتعريف حدود على موارد التطبيقات في الخادم الفعلي، وقد تسبب ذلك في مشكلات تخصيص الموارد. على سبيل المثال، إذا شُغّلت تطبيقات متعددة على خادم فعلي، فقد تكون هناك حالات يستهلك فيها تطبيق واحد معظم الموارد، ونتيجة لذلك، يتراجع أداء التطبيقات الأخرى. قد يكون الحل لتلك المشكلة هو تشغيل كل تطبيق على خادم فعلي مختلف، إلّا ذلك لم يُحدِث فارقًا، إذ كانت الموارد غير مستغلة، وكان مكلفًا للمؤسسات استخدام الكثير من الخوادم الفعلية.

عصر النشر الافتراضي

قُدّمت الحوسبة الافتراضية (Virtualization) كحل يتيح لك تشغيل العديد من الأجهزة الافتراضية (Virtual machines، أو VM اختصارا) على وحدة المعالجة المركزية (CPU) لخادم فعلي واحد. تسمح المحاكاة الافتراضية بتقسيم التطبيقات بين الأجهزة الافتراضية وتوفِّر مستوى من الأمان إذ لا يمكن الوصول إلى معلومات أحد التطبيقات من خلال تطبيق آخر.

تتيح المحاكاة الافتراضية استغلالًا أفضل للموارد في الخادم الفعلي وتتيح قابلية تطوير أفضل لأنه يمكن إضافة تطبيق أو تحديثه بسهولة، ويقلل من تكاليف العتاد (Hardware)، وأكثر من ذلك بكثير. يمكنك من خلال الحوسبة الافتراضية تقديم مجموعة من الموارد المادية على شكل مجموعة من الأجهزة الافتراضية القابلة للتدوير.

كل آلة افتراضية عبارة عن آلة كاملة تقوم بتشغيل جميع المكونات، بما في ذلك نظام التشغيل الخاص بها، على الآلات الافتراضية.

عصر النشر على الحاويات (Containers)

تتشابه الحاويات مع الآلات الافتراضية، لكن لها خصائص عزل مريحة لمشاركة نظام التشغيل (OS) بين التطبيقات. لذلك، تعدّ الحاويات خفيفة. تحتوي الحاوية، على غرار الآلة الافتراضية ، على نظام ملفات (File System) خاص بها، ووحدة معالجة مركزية (CPU)، وذاكرة حية (Memory)، وفضاء معالجة (Process Space)، والمزيد. يمكن نقل الحاويات بين سحابات (Clouds) وتوزيعات نظم تشغيل مختلفة، نظرًا لكونها غير مقترنة بالبنية التحتية التي تعمل عليها.

أصبحت "الحاويات" شائعة لأنها توفر فوائد إضافية، مثل:

إنشاء ونشر تطبيقات مرنة (Agile Applications): سهولة وكفاءة إنشاء صور الحاويات مقارنة باستخدام صور الآلات الافتراضية.

التطوير المستمر والتكامل والنشر (CD/CI): يُوفَّر بنية تحتية لبناء صور موثوقة ومتكررة للحاويات ونشرها مع إمكانية التراجع السريع والسهل (بسبب ثبات الصورة).

فصل الاهتمامات بين التطوير وإدارة العمليات: إنشاء صور الحاويات عند إنشاء التطبيق أو أثناء إصداربدلاً من إنشائها عند نشر التطبيق، وبالتالي فصل التطبيقات عن البنية التحتية.

سهولة الملاحظة: لا تقتصر الملاحظات على المعلومات والمقاييس على مستوى نظام التشغيل، بل تتعذّاه إلى سلامة التطبيق وإشارات أخرى.

الاتساق البيئي عبر التطوير والاختبار والإنتاج: يعمل بنفس الطريقة على الحاسوب المحمول كما هو الحال في السحابة.

قابلية التوزيع بغض النظر عن السحابة ونظام التشغيل: تعمل على أوبونتو، ردهات (RHEL)، CoreOS، لدى العميل أو على السحابات العامة الرئيسية، وفي أي مكان آخر.

إدارة تتمحور حول التطبيقات: ترفع مستوى التجريد من تشغيل نظام تشغيل على آلات افتراضية إلى تشغيل تطبيق على نظام تشغيل باستخدام الموارد المنطقية.

خدمات صغيرة (Micro services) موزعة، ومرنة، ومتحررة وذات اقتران محدود: تُقسَّم التطبيقات إلى قطع أصغرومستقلة يمكن نشرها وإدارتها ديناميكيًا، وليس مكدسًا (Stack) متجانسًا يعمل على آللة واحدة كبيرة أحادية الغرض.

عزل الموارد: إمكانية التنبؤ بأداء التطبيقات.

استغلال الموارد: كفاءة وكثافة عالية.

لماذا تحتاج Kubernetes ومالذي يمكن أن يفعله

تُعَد الحاويات طريقة جيدة لتجميع التطبيقات وتشغيلها. في بيئة الإنتاج، تحتاج إلى إدارة الحاويات التي تشغّل التطبيقات والتأكد من عدم وجود وقت تعطل. على سبيل المثال، في حالة تعطل الحاوية، يجب أن تبدأ حاوية أخرى. ألن يكون أسهل إذا كان النظام هو ما يتعامل مع هذا السلوك؟ هنا يأتي دور منصة Kubernates.

يوفر لك Kubernetes إطار عمل لتشغيل أنظمة موزعة متكيّفة، ويعتني بتحجيم (Scaling) التطبيقات، وتجاوز إخفاقها (Failover)، ويوفر أنماطًا لنشرها، وأمور أخرى. على سبيل المثال، يمكن لمنصة Kubernetes إدارة نشر الكناري (ِCanary deployment)، وهو طريقة لنشر الإصدارات إلى مجموعة فرعية من المستخدمين أو الخوادم واختبارها أولًا ثم طرحها على بقية الخوادم، لنظامك بسهولة.

يوفر لك Kubernetes ما يلي:

اكتشاف الخدمات وموازنة الحِمل (Load balancing): يمكن لـ Kubernetes كشف حاوية باستخدام اسم نطاق أو باستخدام عنوان IP الخاص بها، كما يمكنه موازنة الحِمل إذا كانت حركة البيانات إلى الحاوية عالية، وتوزيع حركة البيانات عبرالشبكة لكي يكون النشر مستقرا.

تنسيق التخزين (Storage orchestration):

يسمح لك Kubernetes بتركيب نظام تخزين من اختيارك تلقائيًا، مثل المخازن المحلية، وموفري السحابة العامة والمزيد.

أتمتة طرح الحاويات (Rollout) واستردادها (Rollback) : يمكنك وصف الحالة المرغوبة للحاويات التي تُنشَر باستخدام Kubernetes، ويمكنك تغيير الحالة الراهنة إلى الحالة المرغوبة بمعدل يُتحكّم فيه. على سبيل المثال، يمكنك إعداد Kubernetes لإنشاء حاويات جديدة للنشر آليًا، وإزالة الحاويات الموجودة وإسناد جميع مواردها في الحاوية الجديدة.

التعبئة التلقائية للحاويات: تزوّد Kubernetes بمجموعة من العقد (الأجهزة) التي يمكن استخدامها لتشغيل المهام في حاويات، وتخبر المنصة بما تحتاجه كل حاوية من قدرة معالجة وذاكرة حية. يستطيع Kubernetes وضع الحاويات على العقد الخاصة بك لتحقيق أقصى استفادة من مواردك.

التعالج الذاتي:

 يعيد Kubernetes تشغيل الحاويات التي أخفقت، ويستبدل الحاويات، ويوقف الحاويات التي لا تستجيب لمعايير التحقق التي يحددها المستخدم، ولا يعلن عن الحاويات للعملاء إلا إذا كانت جاهزة للخدمة.

الإدارة السرية والتكوين: يتيح لك Kubernetes تخزين المعلومات الحساسة وإدارتها، مثل كلمات المرور ورموز OAuth ومفاتيح SSH. يمكنك نشر وتحديث هذه المعلومات الحساسة، وبناء التطبيق دون إعادة إنشاء صور الحاوية، وبدون الكشف عن الأسرار في تكوين المكدس (Stack) الخاص بك.

الحالات التي لا ينفع فيها Kubernetes

Kubernetes ليس نظامًا تقليديًّا وشاملًا لتقديم المنصات بصيغة خدمة (PaaS - Platform as a Service). نظرًا لأن Kubernetes يعمل على مستوى الحاوية بدلاً من مستوى الأجهزة، فإنه يوفر بعض الميزات القابلة للتطبيق عمومًا والشائع وجودها في المنصات المُقدّمة بصيغة خدمة، مثل النشر، والتحجيم، وموازنة الحِمل، والتسجيل، والمراقبة. ومع ذلك، فإن Kubernetes غير متجانس، وهذه الحلول الافتراضية اختيارية وقابلة للتوصيل بالمنصة. يوفر Kubernetes اللبنات الأساسية لبناء منصات للمطورين، ولكنه يحافظ على اختيار المستخدم والمرونة حيث يكون ذلك مهما.

إنَّ Kubernetes:

لا يحد من أنواع التطبيقات المدعومة. يهدف Kubernetes إلى دعم مجموعة متنوعة للغاية من أعباء العمل، بما في ذلك أعباء العمل عديمة الحالة (Stateless)، وذات الحالة (Stetful)، والتي تعالج البيانات. إذا كان يمكن تشغيل تطبيق في حاوية، فبالتأكيد سيعمل على نحو رائع على Kubernetes.

لا ينشر الشفرة المصدرية ولا يبني تطبيقك. يُحدَّد سير عمل آليّات التكامل والتسليم والنشر المستمر (CI/CD) من خلال ثقافات المؤسسة وتفضيلاتها، بالإضافة إلى المتطلبات التقنية.

لا يوفر خدمات على مستوى التطبيق، مثل البرامج الوسيطة (على سبيل المثال، قنوات الرسائل)، وأطر معالجة البيانات (Spark مثلًَا)، وقواعد البيانات (MySQL مثلًا)، وذاكرة التخزين المؤقت، وأنظمة التخزين العقدية (Ceph مثلًا) لا يقدّمها كخدمات مدمجة. يمكن تشغيل هذه المكونات على Kubernetes، مع الوصول إليها - أو عدمه - عن طريق التطبيقات التي تعمل على Kubernetes من خلال آليات محمولة، مثل Open Service Broker.

لا يفرض حلول التسجيل أو المراقبة أو التنبيه. يوفر إرشادات إلى عمليات التكامل، وآليات جمع المقاييس وتصديرها.

لا يوفر ولا يفرض لغة أو نظامًا للضبط (Jsonnet مثلا). يوفر واجهة تطبيقات برمجية تصريحية يمكن استهدافها من خلال أشكال عشوائية من المواصفات التصريحية.

لا يوفر ولا يعتمد أي أنظمة ضبط أو صيانة أو إدارة أو معالجة ذاتية شاملة للأنظمة.

بالإضافة إلى ذلك، Kubernetes ليس مجرد نظام تنسيق. في الواقع، يلغي Kubernetes الحاجة إلى التنسيق. التعريف الفني للتنسيق هو تنفيذ سير عمل محدد: أولاً قم بـ أ، ثم ب، ثم ج. على النقيض من ذلك، يشتمل Kubernetes على مجموعة من عمليات تحكم مستقلة قابلة للتوليف تدفع باستمرار الحالة الحالية نحو الحالة المطلوبة المقدمة. لا يهم كيف تنتقل من أ إلى ج. التحكم المركزي ليس مطلوبًا أيضًا. ينتج عن ذلك نظام أسهل استخدامًا، وأكثر قوة وصلابة وقابلية للتكيّف والتوسع.

لو عجبك المقال متنساش تشوف باقى المقالات فى لينكدان للعرب Linkedin for arab