¿Qué es la organización de contenedores?

Administrar una sola aplicación alojada en contenedores es relativamente sencillo, pero escalar a cientos o miles en un sistema distribuido presenta desafíos significativos para garantizar la disponibilidad, la interconectividad y la escalabilidad. La organización de contenedores aborda estas complejidades. Si bien Kubernetes es la plataforma de código abierto líder para esta tarea, las herramientas de organización de contenedores completamente administradas, como Google Kubernetes Engine (GKE), simplifican la implementación y la administración continua, lo que abstrae gran parte de la carga operativa asociada con Kubernetes.

Introducción a la organización de contenedores en Google Cloud

Definición de la organización de contenedores

La organización de contenedores es el sistema que aprovisiona, implementa, escala y administra de forma automática aplicaciones alojadas en contenedores sin preocuparse por la infraestructura subyacente.

Los desarrolladores pueden implementar la organización de contenedores en cualquier lugar donde estén los contenedores, lo que les permite automatizar la administración del ciclo de vida de los contenedores. 

Para los equipos de desarrollo y operaciones empresariales, esto significa pasar de procesos manuales a un sistema declarativo y automatizado. En lugar de especificar cómo realizar tareas como implementar una nueva versión, escalar para satisfacer los aumentos repentinos de tráfico o recuperarse de una falla de hardware, simplemente declaras el estado deseado de tu aplicación.

Conceptos clave de la organización de Kubernetes

La organización de Kubernetes funciona administrando un clúster de máquinas y, luego, implementando contenedores en ellas según los recursos que requieren y el estado deseado definido por el usuario. El sistema está compuesto por varios conceptos clave que funcionan en conjunto.

  • Contenedores: Son paquetes ligeros, portátiles y ejecutables que contienen una aplicación y todas sus dependencias. Kubernetes organiza la implementación y el ciclo de vida de estos contenedores.
  • Clúster: Es el conjunto de todas las máquinas, conocidas como nodos, que se agrupan y administran con Kubernetes para ejecutar tus aplicaciones.
  • Plano de control: El plano de control es el cerebro del clúster de Kubernetes. Toma todas las decisiones globales sobre el clúster (como la programación) y es responsable de detectar y responder a los eventos del clúster para mantener el estado deseado del usuario.
  • Nodos: Un nodo es una sola máquina de trabajo dentro del clúster, ya sea un servidor físico o una máquina virtual. Es el lugar donde se ejecutan los contenedores.
  • Pods: En Kubernetes, los Pods son los objetos más pequeños que se pueden implementar y representan una sola instancia de un proceso en ejecución. Contienen uno o más contenedores, almacenamiento compartido y una IP de red única.

Tipos de herramientas de organización de contenedores

Las plataformas de organización de contenedores proporcionan herramientas para automatizar la organización de contenedores y ofrecen la capacidad de instalar otras tecnologías de código abierto para el registro, la supervisión y las estadísticas de eventos, como Prometheus.

Existen dos tipos principales de plataformas de organización de contenedores: autoadministradas y administradas.

  • Organizadores de contenedores autoadministrados: Estas plataformas, que suelen crearse desde cero o aprovechar una plataforma de código abierto como Kubernetes, te dan un control completo de la personalización. Sin embargo, también requieren que te encargues de administrar y mantener la plataforma, incluidas tareas como la instalación, la configuración, las actualizaciones y la aplicación de parches de seguridad.
  • Servicios administrados de Kubernetes: Plataformas como Google Kubernetes Engine (GKE) se encargan de la complejidad de configurar y operar la infraestructura de clústeres subyacente, lo que te permite enfocarte en implementar y administrar tus aplicaciones. El proveedor de servicios en la nube es responsable de administrar la instalación y las operaciones. Como resultado, puedes consumir las capacidades y enfocarte en ejecutar tus aplicaciones alojadas en contenedores.

Si bien Kubernetes proporciona la organización central, una variedad de herramientas de clústeres trabajan en conjunto para ayudar a su seguridad, simplificar la administración y permitir el escalamiento. A continuación, se muestra una lista de herramientas relacionadas: 

  • Soluciones de supervisión y registro: Las herramientas como Google Cloud's operations suite (Cloud Monitoring y Cloud Logging) son esenciales para observar el estado y el rendimiento del clúster y las aplicaciones que se ejecutan en él.
  • Herramientas de CI/CD: Sistemas como Cloud Build se integran con Kubernetes para automatizar el proceso de creación de imágenes de contenedor y su implementación en el clúster.

¿Cómo funciona la organización de contenedores?

Las herramientas de organización de contenedores como Google Kubernetes Engine (GKE) facilitan la implementación y la ejecución de aplicaciones y microservicios alojados en contenedores. Los organizadores de contenedores suelen aplicar sus propias metodologías y ofrecer capacidades diversas, pero todas permiten a las organizaciones coordinar, administrar y supervisar las aplicaciones alojadas en contenedores automáticamente.

Si bien el resultado final es el mismo (una aplicación alojada en contenedores administrada y en ejecución), los pasos y el nivel de esfuerzo involucrado difieren significativamente entre Kubernetes y GKE.

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Funciones clave de la organización de Kubernetes

Kubernetes automatiza varias funciones fundamentales que, de lo contrario, requerirían un esfuerzo manual significativo. Estas capacidades principales son las que la convierten en una plataforma de organización tan potente.

  • Implementación: Kubernetes te ayuda a describir el estado deseado para tu aplicación implementada. Luego, el motor de organización administra el lanzamiento de cambios, como la actualización de una aplicación a una nueva versión, de manera controlada y, a menudo, sin tiempo de inactividad.
  • Escalamiento: Según el uso de CPU o de otras métricas personalizadas, Kubernetes puede escalar automáticamente la cantidad de contenedores en ejecución de forma vertical o reducirla. Esto ayuda a garantizar que tu aplicación tenga los recursos que necesita para manejar la carga mientras optimiza los costos.
  • Autorreparación: Si un contenedor o un nodo falla, la organización de Kubernetes puede detectar automáticamente la falla. Luego, reiniciará, reemplazará o reprogramará los contenedores en nodos en buen estado para garantizar que la aplicación siga disponible sin intervención manual.
  • Descubrimiento de servicios y balanceo de cargas: Kubernetes puede exponer automáticamente un contenedor a Internet o a otros contenedores en el clúster con un nombre de DNS estable. También puede balancear la carga del tráfico en varios contenedores que proporcionan el mismo servicio para garantizar que las solicitudes se distribuyan de manera eficiente.
  • Administración de configuraciones: Kubernetes te permite almacenar y administrar información sensible, como contraseñas y claves de API, como “Secrets”. También administra los datos de configuración de la aplicación como "ConfigMaps", por lo que puedes actualizar las configuraciones sin volver a compilar tus imágenes de contenedor.

Beneficios de la organización de contenedores de Kubernetes

Uno de los mayores beneficios de la organización de contenedores es que simplifica las operaciones. Automatizar tareas no solo ayuda a minimizar el esfuerzo y la complejidad de administrar aplicaciones alojadas en contenedores, sino que también se traduce en muchas otras ventajas.

Desarrollo de aplicaciones confiable

Las herramientas de organización de contenedores ayudan a que el desarrollo de apps sea más rápido y repetible. Esto aumenta la velocidad de implementación y los hace ideales para admitir enfoques de desarrollo ágiles, como DevOps.

Escalabilidad

La organización de contenedores te permite aumentar o disminuir la escala de implementaciones de contenedores según los cambios en los requisitos de las cargas de trabajo. También obtienes la escalabilidad de la nube si eliges una oferta administrada y escalas la infraestructura subyacente a pedido.

Bajar los costos

Los contenedores requieren menos recursos que las máquinas virtuales, lo que reduce los costos de infraestructura y sobrecarga. Además, las plataformas de organización de contenedores requieren menos tiempo y capital humano, lo que genera ahorros de costos adicionales.

Seguridad mejorada

La organización de contenedores te permite administrar las políticas de seguridad en todas las plataformas y ayuda a reducir los errores humanos que pueden generar vulnerabilidades. Los contenedores también aíslan los procesos de la aplicación, lo que disminuye las superficies de ataque y mejora la seguridad en general.

Alta disponibilidad

Es más fácil detectar y corregir fallas de infraestructura usando herramientas de organización de contenedores. Si un contenedor falla, una herramienta de organización de contenedores puede reiniciarlo o reemplazarlo automáticamente, lo que ayuda a mantener la disponibilidad y aumentar el tiempo de actividad de la aplicación.

Mayor productividad

La organización de contenedores impulsa la productividad de los desarrolladores, lo que ayuda a reducir las tareas repetitivas y a quitar la carga de instalar, administrar y mantener contenedores.

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Ejemplos y casos de uso de organización de contenedores

Supongamos que tienes 50 contenedores que debes actualizar. Podrías realizar todo de forma manual, pero ¿cuánto tiempo y esfuerzo tendría que dedicar tu equipo a realizar el trabajo? Con la organización de contenedores, puedes escribir un archivo de configuración y la herramienta de organización de contenedores hará todo por ti. Este es solo un ejemplo de cómo la organización de contenedores puede ayudar a reducir las cargas de trabajo operativas. 

Ahora, considera cuánto tiempo te llevaría implementar, escalar y proteger esos mismos contenedores si todo se desarrolla con diferentes sistemas operativos y lenguajes. ¿Y si tuvieras que trasladarlos a diferentes entornos? Un enfoque declarativo puede simplificar varias tareas repetitivas y predecibles necesarias para mantener los contenedores en ejecución sin problemas, como la asignación de recursos, la administración de réplicas y la configuración de red. A continuación, se presentan algunos casos de uso comunes de la organización de contenedores:

  • Automatización de implementaciones: En lugar de implementar manualmente cada contenedor, las herramientas de organización automatizan el proceso, lo que garantiza implementaciones coherentes y repetibles.
  • Escalamiento de aplicaciones: Cuando el tráfico aumenta, las herramientas de organización escalan automáticamente la cantidad de contenedores para manejar el aumento de carga, lo que garantiza la disponibilidad de la aplicación.
  • Administración de actualizaciones de aplicaciones: Las herramientas de organización facilitan las actualizaciones progresivas, lo que te permite implementar nuevas versiones de tu aplicación sin tiempo de inactividad.
  • Garantía de alta disponibilidad: Si un contenedor falla, las herramientas de organización detectan automáticamente la falla y reinician o reemplazan el contenedor, lo que garantiza la resiliencia de la aplicación.
  • Optimización del uso de recursos: Las herramientas de organización empaquetan contenedores de manera eficiente en los recursos disponibles, lo que maximiza el uso y minimiza los costos.

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