Die Kubernetes-Orchestrierung funktioniert, indem ein Cluster von Maschinen verwaltet und Container auf diesen bereitgestellt werden. Die Bereitstellung basiert auf den Ressourcen, die die Container benötigen, und dem vom Nutzer definierten gewünschten Zustand. Das System besteht aus mehreren Schlüsselkonzepten, die zusammenarbeiten.

• Container: Dies sind die einfachen, portierbaren und ausführbaren Pakete, die eine Anwendung und alle ihre Abhängigkeiten enthalten. Kubernetes orchestriert die Bereitstellung und den Lebenszyklus dieser Container.
• Cluster: Dies ist die Gruppe aller Maschinen, die als Knoten bezeichnet werden und von Kubernetes zusammen verwaltet werden, um Ihre Anwendungen auszuführen.
• Steuerungsebene: Die Steuerungsebene ist das Gehirn des Kubernetes-Clusters. Es trifft alle globalen Entscheidungen zum Cluster (z. B. zur Planung) und ist dafür zuständig, Clusterereignisse zu erkennen und darauf zu reagieren, um den gewünschten Zustand des Nutzers aufrechtzuerhalten.
• Knoten: Ein Knoten ist eine einzelne Worker-Maschine innerhalb des Clusters, entweder ein physischer Server oder eine virtuelle Maschine. Hier werden die Container tatsächlich ausgeführt.
• Pods: In Kubernetes sind Pods die kleinsten bereitstellbaren Objekte, die eine einzelne Instanz eines laufenden Prozesses darstellen. Sie enthalten einen oder mehrere Container, gemeinsam genutzten Speicher und eine eindeutige Netzwerk-IP.

Plattformen für die Containerorchestrierung bieten Tools zur Automatisierung der Containerorchestrierung und die Möglichkeit, andere Open-Source-Technologien für Ereignisprotokollierung, Monitoring und Analysen zu installieren, wie z. B. Prometheus.

Es gibt zwei Haupttypen von Container-Orchestrierungsplattformen: selbstverwaltete und verwaltete.

• Selbstverwaltete Container-Orchestratoren: Diese Plattformen, die in der Regel von Grund auf neu entwickelt werden oder eine Open-Source-Plattform wie Kubernetes nutzen, geben Ihnen die vollständige Kontrolle über die Anpassung. Allerdings müssen Sie sich auch um die Verwaltung und Wartung der Plattform kümmern, einschließlich Aufgaben wie Installation, Konfiguration, Updates und Sicherheitspatches.
• Verwaltete Kubernetes-Dienste: Plattformen wie die Google Kubernetes Engine (GKE) übernehmen die komplexe Aufgabe, die zugrunde liegende Clusterinfrastruktur einzurichten und zu betreiben. So können Sie sich auf die Bereitstellung und Verwaltung Ihrer Anwendungen konzentrieren. Der Cloud-Anbieter ist für die Verwaltung der Installation und des Betriebs verantwortlich. Sie können die Funktionen einfach nutzen und sich auf die Ausführung Ihrer containerisierten Anwendungen konzentrieren.

Kubernetes selbst bietet zwar die grundlegende Orchestrierung, aber eine Reihe von Cluster-Tools arbeiten zusammen, um die Sicherheit zu erhöhen, die Verwaltung zu vereinfachen und die Skalierung zu ermöglichen. Hier finden Sie eine Liste mit verwandten Tools: 

• Monitoring- und Logging-Lösungen: Tools wie die Operations-Suite von Google Cloud (Cloud Monitoring und Cloud Logging) sind unerlässlich, um den Zustand und die Leistung des Clusters und der darauf ausgeführten Anwendungen zu beobachten.
• CI/CD-Tools: Systeme wie Cloud Build lassen sich in Kubernetes einbinden, um das Erstellen von Container-Images und deren Bereitstellung im Cluster zu automatisieren.

Tools zur Containerorchestrierung wie die Google Kubernetes Engine (GKE) erleichtern die Bereitstellung und Ausführung von containerisierten Anwendungen und Mikrodiensten. Container-Orchestrierungsplattformen haben in der Regel eigene Methoden und bieten unterschiedliche Funktionen. Sie ermöglichen es Unternehmen jedoch, containerisierte Anwendungen automatisch zu koordinieren, zu verwalten und zu überwachen.

Das Endergebnis ist zwar dasselbe – eine ausgeführte, verwaltete containerisierte Anwendung –, aber die Schritte und der Aufwand unterscheiden sich zwischen Kubernetes und GKE erheblich.

Kubernetes automatisiert mehrere kritische Funktionen, die sonst einen erheblichen manuellen Aufwand erfordern würden. Diese Kernfunktionen machen Kubernetes zu einer so leistungsstarken Orchestrierungsplattform.

• Bereitstellung: Mit Kubernetes können Sie den gewünschten Zustand für Ihre bereitgestellte Anwendung beschreiben. Die Orchestrierungs-Engine verwaltet dann die Einführung von Änderungen, z. B. die Aktualisierung einer Anwendung auf eine neue Version, auf kontrollierte Weise, oft ohne Ausfallzeiten.
• Skalierung: Basierend auf der CPU-Auslastung oder anderen benutzerdefinierten Messwerten kann Kubernetes die Anzahl der ausgeführten Container automatisch erhöhen oder verringern. So wird sichergestellt, dass Ihre Anwendung über die Ressourcen verfügt, die sie zur Bewältigung der Last benötigt, und gleichzeitig die Kosten optimiert werden.
• Selbstheilung: Wenn ein Container oder ein Knoten ausfällt, kann die Kubernetes-Orchestrierung den Fehler automatisch erkennen. Anschließend werden Container auf fehlerfreien Knoten neu gestartet, ersetzt oder neu geplant, damit die Anwendung ohne manuellen Eingriff verfügbar bleibt.
• Diensterkennung und Lastverteilung: Kubernetes kann einen Container automatisch über einen stabilen DNS-Namen im Internet oder anderen Containern im Cluster bereitstellen. Außerdem kann er den Traffic auf mehrere Container verteilen, die denselben Dienst bereitstellen, um Anfragen effizient zu verteilen.
• Konfigurationsverwaltung: Kubernetes ermöglicht es Ihnen, sensible Informationen wie Passwörter und API-Schlüssel als „Secrets“ zu speichern und zu verwalten. Außerdem werden Anwendungs-Konfigurationsdaten als „ConfigMaps“ verarbeitet, sodass Sie Konfigurationen aktualisieren können, ohne Ihre Container-Images neu erstellen zu müssen.