Qu'est-ce que l'orchestration de conteneurs ?

Gérer une seule application conteneurisée est relativement simple, mais passer à des centaines ou des milliers de conteneurs dans un système distribué pose des problèmes importants en termes de disponibilité, d'interconnectivité et d'évolutivité. L'orchestration de conteneurs permet de gérer ces complexités. Bien que Kubernetes soit la principale plate-forme Open Source pour cette tâche, les outils d'orchestration de conteneurs entièrement gérés, comme Google Kubernetes Engine (GKE), simplifient le déploiement et la gestion continue, en éliminant une grande partie de la charge opérationnelle associée à Kubernetes.

Présentation de l'orchestration de conteneurs dans Google Cloud

Définition de l'orchestration de conteneurs

L'orchestration de conteneurs est le système qui provisionne, déploie, fait évoluer et gère automatiquement les applications conteneurisées, sans avoir à se soucier de l'infrastructure sous-jacente.

Les développeurs peuvent mettre en œuvre l'orchestration de conteneurs partout où des conteneurs sont présents, ce qui leur permet d'automatiser la gestion du cycle de vie des conteneurs. 

Pour les équipes de développement et d'exploitation des entreprises, cela signifie qu'il faut passer de processus manuels à un système déclaratif automatisé. Au lieu de spécifier comment effectuer des tâches telles que le déploiement d'une nouvelle version, le scaling pour faire face aux pics de trafic ou la récupération après une défaillance matérielle, vous déclarez simplement l'état souhaité de votre application.

Concepts clés de l'orchestration Kubernetes

L'orchestration Kubernetes gère des clusters de machines et y déploie des conteneurs en fonction des ressources dont ils ont besoin et de l'état souhaité défini par l'utilisateur. Le système repose sur plusieurs concepts clés qui fonctionnent ensemble.

  • Conteneurs : il s'agit de packages légers, portables et exécutables qui contiennent une application et toutes ses dépendances. Kubernetes orchestre le déploiement et le cycle de vie de ces conteneurs.
  • Cluster : il s'agit de l'ensemble des machines, appelées nœuds, qui sont regroupées et gérées par Kubernetes pour exécuter vos applications.
  • Plan de contrôle : le plan de contrôle est le cerveau du cluster Kubernetes. Il prend toutes les décisions globales concernant le cluster (comme la programmation), et est chargé de détecter les événements de cluster et d'y répondre pour maintenir l'état souhaité par l'utilisateur.
  • Nœuds : un nœud est une machine de nœud de calcul unique dans le cluster, qu'il s'agisse d'un serveur physique ou d'une machine virtuelle. C'est là que les conteneurs s'exécutent réellement.
  • Pods : dans Kubernetes, les pods sont les plus petits objets déployables. Ils représentent une instance unique d'un processus en cours d'exécution. Ils contiennent un ou plusieurs conteneurs, un espace de stockage partagé et une adresse IP réseau unique.

Types d'outils d'orchestration de conteneurs

Les plates-formes d'orchestration de conteneurs fournissent des outils pour automatiser l'orchestration des conteneurs. Elles permettent également d'installer d'autres technologies Open Source pour la journalisation des événements, la surveillance et l'analyse, comme Prometheus.

Il existe deux principaux types de plates-formes d'orchestration de conteneurs : celles définies par vos soins et celles qui sont gérées.

  • Outils d'orchestration de conteneurs autogérés : ces plates-formes, généralement conçues de A à Z ou exploitant une plate-forme Open Source comme Kubernetes, vous offrent un contrôle total sur la personnalisation. Cependant, elles vous obligent également à assurer la gestion et la maintenance de la plate-forme, y compris les tâches d'installation, de configuration, de mise à jour et d'application de correctifs de sécurité.
  • Services Kubernetes gérés : les plates-formes comme Google Kubernetes Engine (GKE) gèrent la complexité de la configuration et de l'exploitation de l'infrastructure de cluster sous-jacente, ce qui vous permet de vous concentrer sur le déploiement et la gestion de vos applications. Le fournisseur de services cloud est chargé de gérer l'installation et les opérations. Par conséquent, vous pouvez simplement utiliser les capacités et vous concentrer sur l'exécution de vos applications conteneurisées.

Si Kubernetes fournit l'orchestration de base, un ensemble d'outils de cluster fonctionnent de concert pour renforcer la sécurité, simplifier la gestion et permettre le scaling. Voici une liste d'outils associés : 

  • Solutions de surveillance et de journalisation : des outils comme la suite Google Cloud Operations (Cloud Monitoring et Cloud Logging) sont essentiels pour observer l'état et les performances du cluster et des applications qui y sont exécutées.
  • Outils CI/CD : des systèmes comme Cloud Build s'intègrent à Kubernetes pour automatiser le processus de création d'images de conteneurs et leur déploiement sur le cluster.

Comment fonctionne l'orchestration de conteneurs ?

Les outils d'orchestration de conteneurs tels que Google Kubernetes Engine (GKE) facilitent le déploiement et l'exécution des applications conteneurisées et des microservices. Les outils d'orchestration de conteneurs appliquent généralement leurs propres méthodologies et offrent des fonctionnalités variées, mais ils permettent tous aux entreprises de coordonner, de gérer et de surveiller automatiquement les applications conteneurisées.

Bien que le résultat final soit le même (une application conteneurisée gérée et en cours d'exécution), les étapes et le niveau d'effort requis diffèrent considérablement entre Kubernetes et GKE.

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Fonctions clés de l'orchestration Kubernetes

Kubernetes automatise plusieurs fonctions essentielles qui nécessiteraient autrement un effort manuel considérable. Ces fonctionnalités de base en font une plate-forme d'orchestration très performante.

  • Déploiement : Kubernetes vous aide à décrire l'état souhaité pour votre application déployée. Le moteur d'orchestration gère ensuite le déploiement des modifications, comme la mise à jour d'une application vers une nouvelle version, de manière contrôlée, souvent sans temps d'arrêt.
  • Scaling : en fonction de l'utilisation du processeur ou d'autres métriques personnalisées, Kubernetes peut automatiquement augmenter ou diminuer le nombre de conteneurs en cours d'exécution. Cela permet de s'assurer que votre application dispose des ressources nécessaires pour gérer la charge tout en optimisant les coûts.
  • Autoréparation : si un conteneur ou un nœud tombe en panne, l'orchestration Kubernetes peut détecter automatiquement la défaillance. Elle redémarre, remplace ou reprogramme ensuite les conteneurs sur des nœuds opérationnels pour s'assurer que l'application reste disponible sans intervention manuelle.
  • Découverte des services et équilibrage de charge : Kubernetes peut exposer automatiquement un conteneur sur Internet ou d'autres conteneurs du cluster à l'aide d'un nom DNS stable. Il peut également équilibrer la charge du trafic entre plusieurs conteneurs qui fournissent le même service, afin de s'assurer que les requêtes sont distribuées efficacement.
  • Gestion de la configuration : Kubernetes vous permet de stocker et de gérer les informations sensibles, telles que des mots de passe et des clés API, sous forme de "secrets". Il gère également les données de configuration des applications sous forme de "ConfigMaps", ce qui vous permet de mettre à jour les configurations sans recréer vos images de conteneurs.

Avantages de l'orchestration de conteneurs Kubernetes

L'un des principaux avantages de l'orchestration de conteneurs est qu'elle simplifie les opérations. L'automatisation des tâches permet non seulement de réduire les efforts et la complexité liés à la gestion des applications conteneurisées, mais elle se traduit également par de nombreux autres avantages.

Développement d'applications fiable

Les outils d'orchestration de conteneurs permettent d'accélérer le développement d'applications et d'assurer sa répétabilité. Cela augmente la vitesse de déploiement et en fait des outils idéaux pour appuyer des approches de développement agiles telles que le DevOps.

Évolutivité

L'orchestration de conteneurs vous permet d'effectuer un scaling à la hausse ou à la baisse des déploiements de conteneurs, à mesure que les exigences correspondant aux charges de travail évoluent. Vous bénéficiez également de l'évolutivité du cloud si vous optez pour une offre gérée et si vous faites évoluer votre infrastructure sous-jacente à la demande.

Réduction des coûts

Les conteneurs nécessitent moins de ressources que les machines virtuelles, ce qui permet de réduire les frais d'infrastructure et les frais généraux. En outre, les plates-formes d'orchestration de conteneurs nécessitent moins de ressources humaines et d'heures-hommes, ce qui se traduit par des économies supplémentaires.

Sécurité renforcée

L'orchestration de conteneurs vous permet de gérer les règles de sécurité sur les différentes plates-formes et de réduire les erreurs humaines pouvant entraîner des failles. Les conteneurs isolent également les processus des applications, ce qui réduit les surfaces d'attaque et améliore la sécurité globale.

Haute disponibilité

Il est plus facile de détecter et de corriger les défaillances d'infrastructure à l'aide d'outils d'orchestration de conteneurs. En cas de défaillance d'un conteneur, un outil d'orchestration de conteneurs peut le redémarrer ou le remplacer automatiquement, ce qui contribue à maintenir la disponibilité et à optimiser le temps d'activité des applications.

Productivité accrue

L'orchestration de conteneurs améliore la productivité des développeurs, contribuant ainsi à réduire les tâches répétitives et éliminant la charge d'installation, de gestion et de maintenance des conteneurs.

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Exemples et cas d'utilisation d'orchestration de conteneurs

Imaginons que vous ayez 50 conteneurs à mettre à jour. Vous pourriez certes vous en charger manuellement, mais au prix de combien de temps, combien d'efforts de la part de votre équipe ? Avec l'orchestration de conteneurs, il vous suffit d'écrire un fichier de configuration, et l'outil d'orchestration de conteneurs se charge du reste. Il ne s'agit là que d'un exemple parmi d'autres de la manière dont l'orchestration de conteneurs peut contribuer à réduire les charges de travail opérationnelles. 

Réfléchissez maintenant au temps qu'il faudrait pour déployer, faire évoluer et sécuriser ces mêmes conteneurs si le développement était décliné sur différents systèmes d'exploitation, en différents langages. Et si en plus vous deviez les déplacer dans différents environnements ? Une approche déclarative peut simplifier les nombreuses tâches répétitives et prévisibles qui sont nécessaires au bon fonctionnement des conteneurs, telles que l'allocation des ressources, la gestion des instances répliquées et les configurations réseau. Voici quelques cas d'utilisation courants de l'orchestration de conteneurs :

  • Automatisation des déploiements : au lieu de déployer manuellement chaque conteneur, les outils d'orchestration automatisent le processus, ce qui garantit des déploiements cohérents et reproductibles.
  • Scaling des applications : en cas de pics de trafic, les outils d'orchestration augmentent automatiquement le nombre de conteneurs pour gérer la charge supplémentaire, ce qui garantit la disponibilité des applications.
  • Gérer les mises à jour des applications : les outils d'orchestration facilitent les mises à jour progressives, ce qui vous permet de déployer de nouvelles versions de votre application sans temps d'arrêt.
  • Assurer une haute disponibilité : en cas de défaillance d'un conteneur, les outils d'orchestration la détectent automatiquement et redémarrent ou remplacent le conteneur, ce qui assure la résilience de l'application.
  • Optimiser l'utilisation des ressources : les outils d'orchestration empaquettent efficacement les conteneurs dans les ressources disponibles, ce qui maximise l'utilisation et minimise les coûts.

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