Kubernetes est une plateforme d’orchestration de conteneurs qui fournit les services et les fonctionnalités de gestion nécessaires pour déployer, exploiter et mettre à l’échelle des conteneurs au sein d’un cluster ou dans un environnement de cloud computing. Elle est devenue une méthode standard d’orchestration des conteneurs pour les organisations d’un large éventail de secteurs. Cela est particulièrement vrai pour les organisations qui cherchent à mettre à l’échelle des applications conteneurisées.
Elle offre un moyen flexible d’automatiser, de déployer et de gérer les charges de travail conteneurisées. Le stockage Kubernetes est utile aux administrateurs du stockage, car il permet différentes formes de conservation persistante de données avec état dans les déploiements de clusters Kubernetes, qui gagnent en popularité.
Cet article présente une vue d’ensemble de Kubernetes et du stockage persistant, explique son fonctionnement et expose les avantages de son utilisation.
Qu’est-ce que Kubernetes ?
Pour être clair, bien que le stockage Kubernetes soit parfois utilisé dans le cloud, il s’agit d’une entité distincte du stockage cloud. Google a créé la plateforme Kubernetes en 2014 dans le cadre d’un projet open source destiné à faciliter la gestion du déploiement de conteneurs de l’entreprise. En 2016, la plateforme a rejoint la Cloud Native Computing Foundation (CNCF) de la Linux Foundation. Il s’agit désormais d’un projet multipartite soutenu par tous les grands fournisseurs de cloud public, notamment Amazon Web Services (AWS), Oracle, Microsoft Azure et Google Cloud Platform.
Kubernetes est devenu une technologie importante ces dernières années grâce à sa portabilité. Le même conteneur Kubernetes de base qui s’exécute dans un cloud public peut être exécuté dans un autre avec peu ou pas de modifications. Cette portabilité permet également des déploiements multicloud, dans lesquels Kubernetes sert à orchestrer des déploiements de conteneurs sur plusieurs plateformes cloud.
Le cloud natif est un autre terme souvent directement associé à Kubernetes, notamment parce que Kubernetes est le projet fondateur de la Cloud Native Computing Foundation. Dans ce contexte, le cloud natif désigne des applications — de stockage ou autres — conçues spécifiquement pour le cloud, plutôt que pour le centre de données avant d’être ensuite portées vers le cloud.
Les conteneurs d’applications permettent de conditionner et de distribuer des applications dans un format portable. Le type de conteneur d’application le plus couramment utilisé avec Kubernetes est le conteneur Docker. Avec Kubernetes, plusieurs ensembles de conteneurs peuvent être déployés, mis à l’échelle et répliqués afin d’assurer une haute disponibilité et la stabilité des applications.
En savoir plus : Revue de Kubernetes
Architecture de Kubernetes : comment fonctionne Kubernetes
Kubernetes peut être décrit comme reposant sur une structure « maître-travailleur » au sein d’un cluster de nœuds. Le nœud maître sert de centre de contrôle : il supervise le fonctionnement du cluster et l’état général du système. Les opérations comprennent notamment la planification, la mise à l’échelle et, plus généralement, l’orchestration des charges de travail sur les nœuds « travailleurs » subordonnés qui hébergent les conteneurs exécutant réellement les applications. Les nœuds maîtres communiquent généralement avec les nœuds travailleurs par l’intermédiaire de serveurs API.
L’architecture Kubernetes est conçue en donnant la priorité à la réplication et à la disponibilité. Toute architecture Kubernetes comprend plusieurs éléments clés :
- Maître Kube : Il s’agit du principal point de contrôle pour l’orchestration distribuée entre différents nœuds.
- Nœud : Les nœuds sont les ressources système qui exécutent les tâches assignées par le maître Kube.
- Pod : Un ou plusieurs conteneurs peuvent s’exécuter dans un pod. Chaque pod possède sa propre adresse IP ainsi que ses propres ressources réseau et de stockage.
- Contrôleur de réplication/ensemble de réplicas : Garantit qu’un nombre donné de réplicas de pods s’exécute en permanence.
- Services : Les services incluent des points de terminaison réseau stables permettant d’accéder aux pods, ce qui offre notamment l’équilibrage de charge et la découverte de services.
- Déploiements : Simplifient la gestion et la mise à jour des applications grâce au déploiement progressif, à la restauration et à la mise à l’échelle simples des réplicas.
- ConfigMaps et Secrets : Cette fonction permet aux utilisateurs de séparer les données de configuration et les informations sensibles du code de l’application, renforçant ainsi la sécurité.
- Volumes persistants : Permettent aux utilisateurs de stocker et d’accéder aux données au-delà du cycle de vie de pods individuels.
- Ingress : Prend en charge l’accès externe aux services au sein des clusters, en servant de passerelle et en permettant un routage avancé ainsi que la terminaison SSA.
Kubernetes permet aux développeurs de déployer et de mettre à l’échelle des conteneurs au sein d’un cluster ou dans un environnement de cloud computing.
Comment fonctionne le stockage Kubernetes persistant
Lors de sa création, Kubernetes était principalement utilisé pour des applications sans état qui n’avaient pas besoin de stockage persistant. Les Kubernetes modernes racontent toutefois une tout autre histoire et sont parfaitement capables de gérer les applications avec état et le stockage persistant.
Plusieurs concepts clés sont importants à comprendre en matière de stockage Kubernetes. Tout d’abord, il y a l’interface de stockage des conteneurs (CSI), qui constitue le point de connexion des systèmes de stockage. Il existe également, au sein des pods, des fonctionnalités permettant d’activer le stockage, comme les objets de stockage persistant, qui peuvent servir à demander un stockage et à s’y connecter.
Interface de stockage des conteneurs
La CSI est un ajout relativement récent à Kubernetes, mais elle simplifie considérablement la gestion et la connectivité du stockage.
Avant la CSI, les pilotes des périphériques de stockage devaient être directement intégrés au code principal de Kubernetes, un processus plus chronophage pour activer de nouveaux périphériques de stockage. La CSI fournit une architecture de plug-ins extensible qui offre plusieurs avantages.
Les principaux éléments de l’interface de stockage des conteneurs sont les suivants :
- Framework de plug-ins extensible : Les pilotes de stockage sont des plug-ins qui ne sont pas codés en dur dans Kubernetes.
- Mises à jour : La CSI permet aux fournisseurs de matériel et de logiciels de stockage de mettre plus facilement à jour leurs pilotes.
- Sécurité : Avec la CSI, les garanties de sécurité sont renforcées grâce à une abstraction plus propre entre Kubernetes et le stockage.
Objets de stockage persistant Kubernetes
Si la CSI permet de connecter des périphériques de stockage à un cluster Kubernetes, les applications Kubernetes doivent toujours pouvoir accéder au stockage. À cette fin, plusieurs concepts clés servent à définir les objets de stockage persistant :
- Pod : Le pod peut servir à monter un volume de stockage persistant dans un conteneur.
- Demande de volume persistant (PVC) : Lorsqu’une application demande du stockage, elle le fait sous la forme d’une PVC, qui rend un volume de stockage utilisable dans un pod. Les PVC peuvent être provisionnées manuellement ou dynamiquement via une politique.
- Volume persistant (PV) : Le PV est l’objet administratif qui définit le stockage persistant dans Kubernetes. Il fournit un pointeur vers le stockage physique réel connecté via l’interface de stockage des conteneurs (CSI).
- Classe de stockage : L’objet StorageClass est un ensemble de PV présentant les mêmes caractéristiques, ce qui permet à une application de sélectionner le type de stockage adapté à un déploiement donné.
- StatefulSet : Comme Kubernetes est conçu pour être résilient, l’objet StatefulSet exécute un nombre configurable de réplicas de pods, chaque pod obtenant sa propre PVC à partir d’un modèle de PVC. Chaque pod possède une identité stable et peut être mis à l’échelle vers le haut ou vers le bas.
Les avantages de Kubernetes
Kubernetes offre plusieurs avantages clés aux organisations qui cherchent à moderniser la gestion de leurs applications conteneurisées :
- Évolutivité : Comme Kubernetes automatise la mise à l’échelle et la distribution des charges de travail entre les clusters, les applications peuvent maintenir une haute disponibilité tout en répondant à l’augmentation des demandes de charge de travail.
- Automatisation : Les configurations de l’infrastructure et des applications Kubernetes sont définies de manière déclarative, au moyen d’instructions précises. Cela permet une réplication, une gestion des versions et une automatisation simples.
- Efficacité : Kubernetes peut améliorer l’efficacité des ressources en optimisant leur allocation, en réduisant les coûts et en maximisant les performances.
- Portabilité des conteneurs : En faisant abstraction des infrastructures sous-jacentes des applications, Kubernetes permet à celles-ci de s’exécuter dans différents environnements. Il s’agit d’un avantage particulièrement précieux pour les organisations qui utilisent des configurations réseau hybrides combinant des centres de données sur site et des ressources cloud.
- Auto-réparation : Lorsque Kubernetes détecte un conteneur défaillant, il peut automatiquement le redémarrer, voire le remplacer, renforçant ainsi la résilience et la tolérance aux pannes.
- Soutien de la communauté : En tant que ressource open source, Kubernetes bénéficie des contributions constantes de la communauté, de nouveaux plug-ins et des outils et bonnes pratiques les plus récents.
En conclusion : Kubernetes et le stockage persistant
Kubernetes est une technologie en évolution rapide, adoptée aussi bien par les fournisseurs de cloud que par les entreprises pour permettre une mise à disposition des applications plus agile et plus évolutive. Avec une configuration de stockage Kubernetes correctement mise en œuvre, les bases de données et les données applicatives peuvent être créées et consultées par de nombreuses applications, ce qui accroît la rapidité et l’efficacité.
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