Ce logiciel permet d'automatiser les tâches de déploiement et de gestion d'applications conteneurisées à grande échelle.
Kubernetes est devenu au fil du temps un outil essentiel en développement d'applications dans de nombreux domaines, comme les microservices, les applications web, et les bases de données. Ses performances et son évolutivité en font aujourd’hui un standard reconnu en gestion de conteneurs.
Découvrez dans cet article tout ce que vous devez savoir sur Kubernetes.
Qu'est-ce que Kubernetes ?
Kubernetes est un système open source qui permet d’orchestrer efficacement les conteneurs d'une application informatique. La conteneurisation est une approche largement plébiscitée en développement d'applications TIC, particulièrement dans les domaines de la transformation digitale et du cloud.
Si la notion de conteneurs ne vous est pas familière, sachez qu'il s'agit d'une méthode de développement d'application qui consiste à regrouper les composants d'une application dans des unités standardisées – des conteneurs – qui sont indépendants des appareils et des systèmes d'exploitation sur lesquels ils se trouvent. En isolant les applications de leur environnement, cette technologie facilite leur déploiement, leur portabilité, et limite des conflits d'interopérabilité.
C'est à ce niveau que nous utilisons le logiciel Kubernetes. Certes, les conteneurs permettent de découper les applications en modules plus petits et autonomes, facilitant ainsi leur déploiement. Mais pour que les conteneurs puissent interagir au sein d'une application, un système de gestion englobant ces modules est nécessaire. C'est précisément ce que Kubernetes permet de faire ! Kubernetes fournit une plateforme pour contrôler où et comment les conteneurs s'exécutent, de façon à orchestrer et à planifier leur exécution pour gérer des applications conteneurisées à grande échelle.
Comment fonctionne une architecture Kubernetes ?
Pour comprendre comment fonctionne une architecture Kubernetes, il est essentiel de se familiariser avec certaines notions, à commencer par celle du cluster, qui est l'échelle la plus large de l'architecture. Un cluster Kubernetes se définit comme l'ensemble des machines virtuelles ou physiques sur lesquelles est installée une application conteneurisée.
Source: Kubernetes.
Ce cluster comprend différents éléments :
- Nœud (Node) : c'est une unité de travail dans un cluster Kubernetes. Il s'agit d'une machine virtuelle ou physique qui exécute des tâches pour le compte de l'application.
- Pod : un pod est la plus petite unité déployable dans Kubernetes. Il représente un groupe de conteneurs fonctionnant ensemble sur un même nœud. Les conteneurs à l'intérieur d'un pod partagent le même réseau et peuvent communiquer entre eux via localhost.
- Service : un service Kubernetes permet d'exposer un pod au réseau ou à d'autres pods. Il offre un point d'accès stable et bien défini vers les applications hébergées par les pods.
- Volume : une abstraction de dossier qui permet de résoudre des problèmes de partage et de récupération des fichiers au sein d'un conteneur.
- Namespace (espace de nommage) : un namespace permet de grouper et d’isoler des ressources afin de former un cluster virtuel.
L'architecture de Kubernetes repose sur deux principaux types de nœuds : le nœud maître (master) et les nœuds ouvriers ou nœuds de travail (worker nodes). Le nœud maître est responsable de la gestion globale du cluster Kubernetes et de la communication avec les nœuds de travail. Parmi ses composantes clés, l'API est le point de contact central pour toutes les communications entre les utilisateurs et le cluster. L'Etcd est la base de données clé-valeur où sont stockées les configurations, l'état du système et les métadonnées des objets. Le controller manager coordonne les opérations d'arrière-plan telles que la réplication des pods, et le scheduler place les pods sur les nœuds en fonction des ressources disponibles.
Les nœuds de travail, quant à eux, sont les machines qui exécutent et gèrent les applications contenues dans les pods. En leur sein, le kubelet est l'agent qui s'exécute sur chaque nœud et communique avec le maître pour recevoir les commandes et transmettre l'état des pods. Le proxy réseau ou kube-proxy maintient les règles réseau sur les nœuds pour permettre l'accès aux services depuis l'extérieur du cluster Kubernetes. Enfin, le container runtime est le logiciel responsable de l'exécution et la gestion des conteneurs au sein des pods.
Et Docker dans tout ça ?
Parmi tous les composants d'un cluster K8s, le choix du runtime au sein des nœuds de travail est important. Différents logiciels sont disponibles pour cela, comme rkt ou CRI-O, mais Docker est l'outil le plus couramment utilisé. Alors, qu'est-ce que Docker ? Et quelle est la différence entre Docker et Kubernetes ?
Docker est une solution open source qui s'utilise spécifiquement au niveau des conteneurs. Il permet de packager les conteneurs dans un format standardisé et léger, ce qui augmente leur portabilité dans différents environnements. C'est donc un outil complémentaire à K8s qui facilite la gestion des conteneurs en eux-mêmes, tandis que Kubernetes simplifie leur intégration et communication au sein de l'application.
Quels sont les avantages de Kubernetes ?
Lancée par Google en 2014, la première version stable de Kubernetes est apparue en juillet 2015. Depuis lors, la popularité de ce logiciel ne se dément pas, faisant de K8s une référence dans le domaine de l'orchestration de conteneurs, particulièrement pour les architectures orientées microservices. Mais alors, pourquoi utiliser Kubernetes ? Ce succès s'explique avant tout par les excellentes performances de ce logiciel en orchestration de conteneurs.
Les avantages de Kubernetes sont nombreux :
- Automatisation : Kubernetes facilite l'automatisation des tâches liées au déploiement, au dimensionnement et à la mise à jour des applications conteneurisées.
- Flexibilité : le logiciel s'adapte à différentes technologies de conteneurs, diverses architectures matérielles et systèmes d'exploitation.
- Scalabilité : K8s permet de déployer et de gérer facilement des milliers de conteneurs, quel que soit leur état : en cours d'exécution, en pause, ou arrêtés.
- Migration : il est possible de migrer facilement des applications vers Kubernetes, sans avoir à modifier le code source.
- Support multi-cluster : Kubernetes permet de gérer de manière centralisée plusieurs clusters de conteneurs répartis sur différentes infrastructures.
- Gestion des mises à jour : Le logiciel prend en charge les déploiements rolling-update pour mettre à jour les applications sans interruption de service.
Un écosystème robuste et évolutif
Kubernetes se distingue ainsi par sa capacité à gérer les conteneurs de manière performante et sûre, tout en maintenant une indépendance vis-à-vis des fournisseurs d'infrastructures cloud. Son architecture modulaire s'adapte aux besoins spécifiques de chaque entreprise, et supporte un très large éventail d'applications et de services (services Web, traitement de données, applications mobiles, etc.).
Dans la course à la transformation digitale, Kubernetes convainc aussi grâce à son écosystème riche et extensible au sein de la communauté open source. Géré par la Cloud Native Computing Foundation (CNCF), K8s est porté par des milliers de développeurs et développeuses partout dans le monde. Ils contribuent au développement du projet et à l'amélioration continue de ses fonctionnalités.
Quelles sont les limites de Kubernetes ?
Les avantages de Kubernetes en font un choix sûr pour de nombreuses équipes de développement dans le domaine des applications cloud-native. Néanmoins, il convient de souligner certaines limites. Kubernetes demande un solide bagage technique et de se former à de nouveaux concepts et méthodes de développement. Le logiciel peut être complexe à configurer en début de projet. La configuration est cependant cruciale, notamment pour sécuriser la plateforme. Disposer d'une équipe de développement expérimentée en projet K8s constitue donc un sérieux atout.
Autre difficulté, la mise en place et la maintenance d'une architecture K8s requièrent aussi du temps et des ressources, notamment pour mettre à jour ses différents composants et logiciels. Cela pose la question d'un possible surdimensionnement. Dans le cas d'une petite application, ou d'un projet sans challenge particulier en termes de scalabilité, une architecture plus basique peut suffire tout en se montrant plus économe.
Utiliser Kubernetes au sein de vos équipes
Des dizaines de milliers d'entreprises ont adopté une architecture Kubernetes pour mener à bien leur transition digitale. K8s est utilisé par des sociétés de toutes tailles, des startups aux multinationales.
Les exemples d'intégrations réalisées avec succès sont nombreux, comme pour la société Haven Technologies. Haven Technologies a migré ses services SaaS vers K8s et mise notamment sur une stratégie Kubernetes avec la plateforme DevSecOps de GitLab afin d’aider ses équipes à améliorer l'efficacité, la sécurité et la vitesse de développement logiciel. Consultez notre cas client pour en savoir plus !
Kubernetes, Git et GitLab
Kubernetes, Git et GitLab sont des éléments essentiels du paysage DevOps. Kubernetes offre une grande flexibilité pour déployer et gérer les différents composants d’une application, tandis que GitLab, construit autour de Git et de son système de contrôle de version natif, permet un suivi rigoureux et précis du code source et des changements, tout en fournissant une suite d'outils complète pour gérer l'ensemble du cycle de vie du développement logiciel.
Cette combinaison, associée à une approche GitOps, dont l’objectif est d’automatiser le provisionnement des infrastructures cloud modernes, crée un environnement agile de développement et déploiement des applications et permet ainsi de fournir des logiciels puissants, flexibles et évolutifs. Pour aller plus loin, découvrez toutes les solutions de GitLab pour lancer une application avec Kubernetes.
FAQ sur Kubernetes
Quelles sont les solutions concurrentes à K8s ?
Il existe plusieurs alternatives à Kubernetes, parmi lesquelles Docker Swarm ou Marathon. Cependant, Kubernetes est considérée comme la solution la plus mature et la plus populaire sur le marché. Sa large base d'utilisateurs, sa documentation abondante et son support actif par la communauté font de Kubernetes un excellent choix pour ceux qui cherchent à adopter un système d'orchestration de conteneurs.
Qu’est-ce qu’un cluster Kubernetes ?
Un cluster Kubernetes est composé d'un nœud maître et de plusieurs nœuds de travail. Le nœud maître est responsable de la coordination des tâches dans le cluster, tandis que les nœuds de travail exécutent ces tâches d'orchestration et hébergent les conteneurs. Les clusters K8s sont hautement évolutifs - on peut ajouter ou supprimer des nœuds pour adapter les ressources du cluster aux besoins de l'application.
Comment débuter avec Kubernetes ?
Pour commencer, il est nécessaire d'installer le logiciel Kubernetes sur un environnement compatible (Linux, macOS ou Windows). Kubernetes peut être installé au sein d'un hébergement classique mais aussi dans un environnement cloud (Google Kubernetes Engine ou Amazon EKS par exemple). Les utilisateurs peuvent télécharger et installer Kubernetes directement depuis leur site officiel, puis procéder à la configuration initiale nécessaire pour connecter les nœuds maître et de travail. Une fois cette étape réalisée, l'utilisateur est prêt à déployer une première application en utilisant Kubernetes.
Pourquoi choisir Kubernetes ?
Kubernetes offre une grande flexibilité et une portabilité totale entre différentes plateformes cloud ou infrastructures sur site. Grâce à l'automatisation des tâches d'orchestration, K8s permet d'optimiser les ressources, de réduire les coûts d'exploitation et de libérer du temps pour les développeurs et les administrateurs systèmes. Enfin, l'écosystème Kubernetes est vaste et continuellement développé par une large communauté open source, ce qui permet d'innover rapidement.
