Was ist Kubernetes?

Kubernetes ist eine Open-Source-Plattform zur Verwaltung sehr großer Anwendungen, die aus einer Vielzahl containerisierter Services bestehen. Entwickelt wurde sie 2014 von Google-Ingenieuren und kurz darauf als Open-Source-Projekt veröffentlicht. Heute bildet Kubernetes ein lebendiges Ökosystem, das von nahezu allen Cloud-Anbietern unterstützt wird. Sie können damit Cloud-native Anwendungen auf Basis von Microservices ebenso verwalten wie traditionelle Anwendungen, die On-Premises oder in der Cloud betrieben werden.

Ein wesentlicher Vorteil von Kubernetes ist die Automatisierung – sie reduziert den Betriebsaufwand für Anwendungen in komplexen Umgebungen erheblich.

Was ist Kubernetes?

Kubernetes ist ein Open-Source-System für die Bereitstellung, Verwaltung und Skalierung containerisierter Anwendungen, insbesondere Cloud-nativer Lösungen auf Microservice-Basis. Manchmal als K8s abgekürzt, ermöglicht Kubernetes das Clustern von Containern, um deren Verwaltung zu vereinfachen.

Was macht Kubernetes? Zu Beginn stellt Kubernetes Container bereit, die entweder eine vollständige Anwendung oder einen Teil davon enthalten – häufig als Service bezeichnet. Diese Container werden auf Servern ausgeführt, die sich in der Cloud, On-Premises, in mehreren Clouds in einer Multicloud-Konfiguration oder in einer hybriden Cloud-/On-Premises-Umgebung befinden können.

Sobald die Container laufen, übernimmt Kubernetes das Service-Discovery, sodass Anwendungen oder Services die benötigten Funktionen in anderen Containern automatisch finden. Der Datenverkehr wird gezielt an die richtigen Ressourcen geleitet. Werden mehrere Instanzen einer containerisierten Anwendung oder eines Services betrieben, wie z. B. um hohe Lasten zu bewältigen, übernimmt Kubernetes automatisch das Lastenausgleichsmanagement.

Ein wesentlicher Vorteil von Kubernetes besteht darin, Container so zu gruppieren, wie es für das jeweilige Deployment sinnvoll ist. So kann Kubernetes beispielsweise mehrere Container, die denselben Speicher und dasselbe Netzwerk nutzen, zu einem Pod zusammenfassen – ein Begriff, dem Sie häufig begegnen werden. Ebenso begegnen Sie dem Begriff Knoten (Node): Das sind einzelne Maschinen, physische Server oder virtuelle Maschinen, die Container ausführen. Eine Sammlung von Knoten (Nodes), auf denen Kubernetes läuft – also ein Verbund physischer oder virtueller Rechner – wird als Cluster bezeichnet.

Für jeden Container, jeden Pod, jeden Knoten und jedes Cluster verwaltet Kubernetes Speicherressourcen, erkennt fehlerhafte Container und startet sie automatisch neu – ein Vorgang, der als „Healing“ bezeichnet wird. Darüber hinaus setzt Kubernetes Sicherheitsrichtlinien über die gesamte verteilte Anwendung hinweg durch. Kubernetes kann so konfiguriert werden, dass Passwörter, Sicherheitstoken und Verschlüsselungsschlüssel verwaltet werden – ein wichtiger Schritt, um geschäftskritische Assets zu schützen.

Die Weiterentwicklung der Plattform wird von der Cloud Native Computing Foundation (CNCF) gesteuert.

Container im Vergleich zu virtuellen Maschinen

Container ersetzen häufig ein anderes Bereitstellungsmodell in der Cloud: virtuelle Maschinen (VMs). Container sind deutlich ressourcenschonender, da sie das zugrunde liegende Betriebssystem und die Gerätetreiber des Host-Servers mitnutzen. VMs hingegen sind größer und benötigen mehr Rechenleistung, weil jede VM ein eigenes Betriebssystem enthält. Dadurch kann ein Server mehr Container als VMs ausführen und vor allem mehr Prozessor- und Speicherressourcen für Anwendungen bereitstellen, statt viele Betriebssysteminstanzen parallel zu betreiben. Auch wenn es spezielle Einsatzszenarien gibt, in denen VMs erforderlich sind, bieten Container für die meisten Cloud-Anwendungen ein wesentlich effizienteres Betriebsmodell.

Kubernetes im Vergleich zu Container

Obwohl Kubernetes und Container miteinander verbunden sind, sollten sie als komplementäre Technologien betrachtet werden. Kubernetes ist eine Managementplattform für Container, die häufig für umfangreiche Bereitstellungen mit Hunderten oder sogar Tausenden von Containern eingesetzt wird. Container bündeln sämtlichen Code und alle Abhängigkeiten für eine Funktion – ob Microservice oder vollständige Anwendung – in einem einzigen ausführbaren Paket.

Kubernetes ist ein Tool zur gleichzeitigen Verwaltung vieler Container – in der Regel in der Cloud. Oft als „Betriebssystem der Cloud“ bezeichnet, ermöglicht Kubernetes Unternehmen die Verwaltung von Containern im großen Maßstab.

Wichtige Erkenntnisse

• Kubernetes orchestriert umfangreiche Container-Bereitstellungen, indem es Container automatisch ausrollt, skaliert sowie bei Fehlern erkennt, repariert und neu startet.
• Durch die optimale Nutzung von Cloud-Ressourcen können Unternehmen so die Kosten für den Betrieb von Anwendungen reduzieren.
• Zudem bietet Kubernetes ein umfassendes Ökosystem mit allem, was zur Entwicklung, Bereitstellung und zum produktiven Betrieb containerisierter Anwendungen erforderlich ist.

Kubernetes einfach erklärt

Kubernetes ist eine Plattform, die die Bereitstellung, Skalierung und Verwaltung von Containern automatisiert. Zudem verfügt Kubernetes über Healing-Funktionen – es erkennt fehlerhafte Container und setzt sie automatisch wieder instand. Im Kern geht es bei Kubernetes um Orchestrierung: Wie ein Dirigent, der ein Orchester leitet, weiß Kubernetes genau, welche Schritte notwendig sind, hält alle Container im Gleichgewicht und funktionsfähig und greift ein, sobald etwas aus dem Takt gerät.

Und so wie ein Dirigent eine Partitur nutzt, die festlegt, wann Klavier, Violinen, Celli oder das Blech einsetzen, arbeitet auch Kubernetes mit einem Dokument, das den gewünschten Zustand der Container einer Anwendung beschreibt. Dieses Dokument – die Konfigurationsdatei – definiert die Funktionen, die für den Betrieb der Anwendung erforderlich sind, und legt fest, welche Container diese bereitstellen. Die Konfigurationsdatei enthält außerdem eine Übersicht über die verfügbaren Server, Speichergeräte, Netzwerke und weiteren physischen Ressourcen für die Container der Anwendung.

Wenn eine Anwendung gestartet wird, lädt Kubernetes die benötigten Container gemäß der Konfigurationsdatei auf die verfügbaren Server und führt anschließend die Software in diesen Containern aus. Dabei überwacht Kubernetes kontinuierlich die Ressourcenauslastung jedes Servers (Knoten), um Überlastungen zu vermeiden. Tritt eine Überlastung auf, verschiebt Kubernetes Container auf weniger ausgelastete Server, indem es neue Container startet und die alten beendet. Wird ein einzelner Container überlastet, erstellt Kubernetes eine identische Instanz auf einem anderen Server und richtet automatisch ein Load Balancing ein, das die Last gleichmäßig verteilt. Steigt die Nachfrage weiter an, startet Kubernetes einen dritten Container – und bei Bedarf weitere. Sinkt die Auslastung später, fährt Kubernetes nicht benötigte Container herunter, um Kosten zu senken und Serverressourcen für andere Aufgaben freizugeben.

Wenn ein Container ausfällt, startet Kubernetes schnell einen neuen Container auf einem anderen Server und leitet den Netzwerkverkehr vom Problembereich weg – so ist ein schneller Failover sichergestellt.

Warum Kubernetes?

Stellen Sie sich eine Anwendung vor, die Hunderte oder Tausende von Containern benötigt, von denen jeder einen bestimmten Service bereitstellt. Administratoren könnten diese Container manuell bereitstellen und verwalten – unterstützt durch Automatisierungstools für einzelne Aufgaben wie Load-Balancing oder Fehlererkennung. Für kleinere Deployments gibt es tatsächlich Tools zur Containerverwaltung. Diese werden vor allem von Softwareentwicklern und DevOps-Teams beim Erstellen und Testen containerisierter Anwendungen genutzt.

Doch ohne ein umfassendes Orchestrierungssystem werden die Anforderungen an das Systemmanagement bei wachsender Komplexität schnell unbeherrschbar.

Der große Vorteil von Kubernetes liegt darin, dass eine einzige Plattform sämtliche Automatisierungsaufgaben übernimmt – von der Bereitstellung über die Skalierung bis hin zur Fehlerbehebung. Darüber hinaus ist Kubernetes Open Source und wird von allen großen Cloud-Anbietern umfassend unterstützt. Kurz gesagt: Kubernetes ist allgegenwärtig. Dadurch ist es das bevorzugte System zur Verwaltung großer, containerisierter Unternehmensanwendungen.

Vorteile von Kubernetes

Wenn ein Unternehmen sich entscheidet, seine Anwendungen zu containerisieren, ist der Einsatz von Kubernetes zur Orchestrierung dieser Container eine logische Konsequenz – vor allem wegen der vielfältigen Vorteile.

• High Availability: Kubernetes ist auf High Availability (HA) ausgelegt. Die automatischen Healing-Funktionen, mit denen fehlerhafte Container neu gestartet werden – entweder auf demselben oder auf einem anderen Server – sind ein zentraler Bestandteil. Ebenso wichtig ist die Fähigkeit, mehrere Instanzen eines Containers zu erstellen, sie auf verschiedene Server oder sogar Data Center zu verteilen und die Last zwischen ihnen aufzuteilen. Ein weiterer Vorteil: Beim Einspielen eines Softwareupdates für eine containerisierte Anwendung kann Kubernetes so konfiguriert werden, dass aktualisierte Container schrittweise ausgerollt werden. Wird dabei ein Fehler festgestellt, kann das System automatisch auf die vorherige Version zurücksetzen.
• Isolation: Jeder Container läuft in einer eigenen isolierten Umgebung und bietet einen sicheren, geschützten Ausführungsbereich für die Anwendung. Diese Isolation verhindert äußere Eingriffe und Ressourcenkonflikte und trägt so zur Stabilität und Integrität der Anwendung bei. Da Kubernetes bei der Automatisierung von Deployments und der Netzwerksteuerung strikt der Konfigurationsdatei folgt, entsteht zudem eine zusätzliche Schutzschicht vor möglichen menschlichen Fehlern, die die Verfügbarkeit beeinträchtigen könnten.
• Portabilität: Container sind äußerst portabel – sowohl zwischen verschiedenen Servertypen als auch zwischen unterschiedlichen Clouds. Die einzige Einschränkung: Ein Container muss für ein bestimmtes Betriebssystem erstellt sein. So muss Software in einem Linux-Container auf einem Linux-Server laufen, und Software in einem Windows-Container entsprechend auf einem Windows-Server. Innerhalb dieser Vorgabe kann Kubernetes Container flexibel zwischen Servern, Data Centern und sogar Clouds verschieben. Tatsächlich kann Kubernetes große Anwendungen verwalten, deren Container mehrere Rechenzentren und Cloud-Anbieter umfassen – vollständig automatisiert.
• Ressourceneffizienz: Ein Container weiß kaum etwas über den Server, auf dem er läuft. Kubernetes hingegen kann die Auslastung von Prozessoren, Arbeitsspeicher, Speicherressourcen und Netzwerken genau bestimmen. Es kann Container so bereitstellen oder verschieben, dass jeder Server optimal genutzt wird – was die Kosten reduziert. Zudem startet Kubernetes nur dann neue Container, wenn sie tatsächlich benötigt werden, und fährt sie wieder herunter, sobald sie überflüssig sind. Auch das senkt den Ressourcenverbrauch und die Kosten.
• Skalierbarkeit: Man kann es sich vorstellen wie an der Supermarktkasse: Wenn eine Schlange zu lang wird, öffnet die Marktleitung einfach eine weitere Kasse. Ähnlich erkennt Kubernetes, wenn ein containerisierter Service überlastet ist, und startet automatisch einen identischen Container, der die Last gemeinsam übernimmt. Bei Bedarf können es auch hundert zusätzliche Container sein. Alles vollständig automatisiert.

Schlüsselkomponenten der Kubernetes-Architektur

Die Google-Ingenieure, die Kubernetes entwickelt haben, wählten den Namen aufgrund des altgriechischen Wortes für Steuermann oder Lotse – die Person, die ein Schiff navigiert. Passend dazu steuert Kubernetes eine ganze „Flotte“ von Containern. Und wie bei einem echten Containerschiff arbeiten viele Komponenten zusammen, um die „Datenfracht“ zuverlässig ans Ziel zu bringen. Diese Begriffe begegnen Ihnen besonders häufig im Zusammenhang mit Containern und der Kubernetes-Orchestrierungsplattform.

• Cluster: Ein Cluster ist eine Gruppe von Maschinen – sogenannten Knoten (Nodes) –, auf denen Kubernetes containerisierte Anwendungen ausführt. Ein Cluster besteht in der Regel aus einem Master-Knoten und mehreren Worker-Knoten.
• Knoten: Ein Knoten ist eine physische oder virtuelle Maschine und bildet eine der Recheneinheiten innerhalb eines Kubernetes-Clusters.
• Pod: Ein Pod ist ein einzelner Container oder eine Gruppe von Containern, die gemeinsam auf einem Kubernetes-Cluster ausgeführt werden. Pods sind die grundlegende Bereitstellungseinheit in Kubernetes; sie bestehen aus einem oder mehreren Containern, die garantiert auf demselben Knoten laufen.
• Control Plane: Die Control Plane umfasst den Kubernetes-API-Server, den Scheduler, den Controller Manager, den Application Controller und den Cloud Controller Manager. Sie steuert Knoten und Pods im gesamten Cluster und stellt eine hohe Verfügbarkeit sicher.
• Container: Ein Container ist ein Image, das Software und alle zugehörigen Abhängigkeiten kapselt und damit die Grundlage der Containerisierung bildet.
• Deployment: Ein Deployment verwaltet replizierte Anwendungen, dargestellt durch Pods, die auf den Knoten eines Clusters bereitgestellt werden.
• ReplicaSet: Ein ReplicaSet ist eine Gruppe von Pod-Replikaten, die denselben Service parallel bereitstellen. Es sorgt für Redundanz und High Availability aller enthaltenen Container.
• Service: Ein Service legt fest, wie auf Anwendungen zugegriffen wird, die durch eine Gruppe von Pods bereitgestellt werden. Services arbeiten in der Regel mit Load-Balancern zusammen, um den internen und externen Zugriff auf ein Cluster zu optimieren.

Wichtige Features von Kubernetes

Kubernetes ist weit mehr als eine Plattform zur Containerverwaltung – es ist ein leistungsstarkes Orchestrierungstool, das den gesamten Anwendungslebenszyklus von der Entwicklung über das Deployment bis hin zum Produktivbetrieb automatisiert und vereinfacht. Mit seinem umfassenden Funktionsumfang unterstützt es die effiziente Steuerung komplexer, verteilter Anwendungen. Hier sind einige zentrale Funktionen von Kubernetes:

• Container-Orchestrierung: Kubernetes automatisiert die Bereitstellung, Skalierung und Wartung von Containern. Es platziert Container intelligent und sorgt für eine optimale Ressourcenauslastung sowie effizientes Load-Balancing.
• Self-Healing und Autoscaling: Kubernetes erkennt Fehler automatisch und reagiert darauf. Es kann Container schnell neu starten, replizieren oder auf andere Knoten verlagern und stellt so die Stabilität und Verfügbarkeit der Anwendung sicher.
• Service Discovery und Load-Balancing: Kubernetes ermöglicht die reibungslose Kommunikation zwischen Containern durch integrierte Service-Discovery. Zudem verteilt es eingehenden Datenverkehr über mehrere Container, um High Availability und eine effiziente Ressourcennutzung zu gewährleisten.
• Storage-Orchestrierung: Kubernetes vereinfacht das Management von Speicherressourcen. Anwendungen können auf unterschiedliche Speichersysteme zugreifen – sowohl lokal als auch in öffentlichen oder privaten Clouds.
• Automatische Rollouts und Rollbacks: Kubernetes automatisiert das Ausrollen neuer Softwareversionen und führt sie schrittweise in die Produktionsumgebung ein. Treten Probleme auf, kann das System automatisch auf die vorherige stabile Version zurückwechseln – Störungen für Nutzer werden so minimiert.
• Konfigurationsmanagement: Kubernetes vereinfacht das Konfigurationsmanagement, indem es Anwendungskonfigurationen zentral verwaltet und über mehrere Umgebungen hinweg konsistent hält. Das macht Updates und Wartung deutlich einfacher.
• Deklarative Konfiguration und Automatisierung: Kubernetes verwendet eine Konfigurationsdatei – häufig eine YAML-Datei (“YAML Ain’t Markup Language” bzw. “Yet Another Markup Language”). Diese Datei ist sowohl für Kubernetes als auch für Menschen gut verständlich und beschreibt den vollständigen Aufbau der Anwendung sowie die automatisierte Verwaltung ihrer Container.
• Storage- und Datenmanagement: Kubernetes kann persistente Volumes erstellen, um Speicher innerhalb eines Clusters bereitzustellen und zu verwalten – unabhängig von einzelnen Pods oder Containern. Diese Volumes können je nach Bedarf bestimmten Aufgaben zugewiesen werden. Persistente Volumes erleichtern es, die Datenanforderungen von Anwendungen zuverlässig zu erfüllen.

Häufige Herausforderungen bei der Einführung von Kubernetes

Obwohl Kubernetes über viele Jahre hinweg ausgereift wurde, ist der Einstieg anspruchsvoll. Dennoch lohnt es sich, Kubernetes zu erlernen – andere Methoden zur Verwaltung großer, verteilter Anwendungen sind langfristig deutlich weniger effizient. Gleichzeitig gilt es einige Herausforderungen zu beachten:

• Komplexität bei Deployment und Verwaltung: In groß angelegten Anwendungen gibt es zahlreiche bewegliche Teile – sowohl auf Softwareebene als auch in der zugrunde liegenden Infrastruktur. Die Kubernetes-Konfigurationsdatei muss Aspekte wie Cluster-Skalierung, Healing, Failover, Monitoring, Logging sowie Pläne für System-Upgrades berücksichtigen.
• Sicherheitsrisiken und Compliance-Lücken: Container und containerisierte Anwendungen können sehr sicher sein, doch diese Sicherheit entsteht nicht automatisch. Netzwerkregeln müssen in Kubernetes korrekt konfiguriert werden, um alle Teile der Anwendung vor unbefugtem Zugriff zu schützen – sowohl intern als auch extern. Wenn Passwörter oder Verschlüsselungsschlüssel im Einsatz sind, müssen sie geschützt werden – sie dürfen keinesfalls in leicht lesbaren Dokumenten wie der YAML-Konfigurationsdatei abgelegt werden. Auch das Container-Image-Repository muss geschützt werden, um Manipulationen wirksam zu verhindern. Und all diese Maßnahmen müssen vollständig und korrekt dokumentiert werden.
• Netzwerkomplexität: Selbst mittelgroße containerisierte Anwendungen sind ohne Automatisierung schwer zu verwalten. Hinzu kommen Hunderte oder Tausende von Pods, jeweils mit mehreren Containern, sowie Verbindungen zu internem und externem Speicher, anderen Anwendungen, Endnutzern, dem Internet und vieles mehr. Noch anspruchsvoller wird es, wenn eine Anwendung sich über mehrere Data Center oder sogar verschiedene Clouds erstreckt. Kubernetes kann bei der Netzwerkkonfiguration unterstützen, dennoch müssen wichtige Entscheidungen getroffen werden. In sehr großen Kubernetes-Umgebungen können Netzwerkprobleme schwer zu diagnostizieren und zu beheben sein.

Anwendungsfälle für Kubernetes

Unternehmen setzen Kubernetes für unterschiedlichste Anwendungen ein – in E-Commerce, Fertigung, Forschung, Finanzwesen, Versorgungswirtschaft und vielen weiteren Branchen. Große, verteilte Anwendungen, die Container nutzen, profitieren besonders von der Orchestrierung und Automatisierung durch Kubernetes. Hier einige typische Einsatzszenarien, in denen Kubernetes seine Stärken besonders ausspielt.

• Web-Scale-Microservices-Architektur: Komplexe Webanwendungen bestehen oft aus Hunderten oder Tausenden von Microservices, wie z. B. für Benutzerauthentifizierung, Sitzungsverwaltung, Suche, Warenkorb, Zahlung, Bestandsmanagement oder KI-gestützte Empfehlungen. Kubernetes isoliert jeden Microservice in einem eigenen Pod und ermöglicht die unabhängige Verwaltung dieser Services.
• Elastische Skalierung für stark frequentierte Anwendungen: Kubernetes unterstützt die dynamische Skalierung, indem es neue Container bereitstellt und Lastverteilung einrichtet, sobald sich die Arbeitslast ändert. Die automatische Skalierung kann sich an der Ressourcenauslastung orientieren – beispielsweise wenn CPU- oder Speichernutzung eines Containers Grenzwerte überschreiten oder ein Server an seine Kapazitätsgrenze kommt. Sinkt die Nachfrage, wird wieder herunterskaliert. So bleibt die Leistungsfähigkeit der Anwendung im gewünschten Bereich, wie z. B. bei vorgegebenen Antwortzeiten, und der Ressourcenverbrauch reduziert sich in Lastschwachen Zeiten.
• Sichere Bereitstellung von Softwareupdates: Kubernetes integriert sich in viele Entwicklungstools, die das kontinuierliche Integration/kontinuierliche Bereitstellung-(CI/CD)-Modell nutzen, um Unternehmenssoftware fortlaufend zu verbessern. Kubernetes kann solche Updates schrittweise in neuen Containern ausrollen und bei Problemen schnell auf eine frühere Version zurückwechseln. Es kann sogar zwei Versionen parallel ausführen und deren Leistungsfähigkeit vergleichend auswerten.

Kubernetes und künstliche Intelligenz

Die Schnittstelle zwischen Kubernetes und KI kann für Unternehmen äußerst wirkungsvoll sein, da Kubernetes eine zentrale Rolle bei der Verwaltung und Orchestrierung von KI-Workloads in der Cloud übernimmt. Insbesondere bietet Kubernetes eine robuste und flexible Plattform für das Training und die Bereitstellung von KI-Modellen – mit mehreren entscheidenden Vorteilen:

• Automatisierung: Kubernetes kann KI-Modelle automatisch bereitstellen und aktualisieren.
• Containerisierung: Kubernetes ermöglicht es, KI-Modelle samt Abhängigkeiten in Containern zu verpacken. Das sorgt für konsistente Leistung und eine einfache Bereitstellung in unterschiedlichen Umgebungen. Diese Portabilität ist für KI entscheidend, da sie Training und Deployment in verschiedenen Umgebungen erleichtert.
• Hohe Verfügbarkeit: Für KI-Anwendungen, die geschäftskritische Prozesse unterstützen, ist hohe Verfügbarkeit unerlässlich. Die Self-Healing-Funktionen von Kubernetes sorgen genau dafür, indem sie Fehler automatisch erkennen und beheben.
• Skalierbarkeit: KI-Anwendungen benötigen oft erhebliche Rechenleistung – insbesondere während des Trainings oder bei umfangreichen Inferenzaufgaben. Kubernetes kann KI-Workloads dynamisch nach Bedarf skalieren und so eine optimale Ressourcennutzung und Kosteneffizienz sicherstellen.

Nutzung des Kubernetes-Ökosystems

Die breite Einführung von Kubernetes im vergangenen Jahrzehnt hat ein lebendiges Ökosystem aus Tools, Services und unterstützenden Technologien hervorgebracht. Dieses Ökosystem erweitert die Fähigkeiten von Kubernetes erheblich und bietet Unternehmen zahlreiche Optionen, ihre Infrastruktur und Entwicklungsprozesse individuell zu gestalten. Zu den wichtigsten Kategorien gehören:

• CI/CD-Tools: Tools für kontinuierliche Integration und kontinuierliches Deployment integrieren sich nahtlos mit Kubernetes und automatisieren Build-, Test- und Deploymentprozesse. Dadurch entsteht ein effizienter, kontinuierlicher Entwicklungszyklus.
• Container-Registrys: Sie dienen als zentrale Speicherorte für Container-Images und erleichtern deren Verwaltung. Da sie eng mit Kubernetes verbunden sind, ermöglichen sie eine einfache Bereitstellung und Pflege containerisierter Anwendungen.
• Monitoring- und Logging-Tools: Kubernetes lässt sich mit einer Vielzahl von Monitoring- und Logging-Systemen verbinden, die Einblicke in Leistung, Verhalten und mögliche Probleme von Anwendungen liefern.
• Sicherheitslösungen: Zusätzlich integriert Kubernetes verschiedene Sicherheitstools – wie z. B. containernative Firewalls oder Tools für den Laufzeitschutz. Sie stärken die Sicherheit der Kubernetes-basierten Anwendungen und schützen vor potenziellen Bedrohungen und Schwachstellen.

Eine Betrachtung des Kubernetes-Ökosystems wäre nicht vollständig ohne den Hinweis auf KubeCon, die jährliche Konferenz für Kubernetes-Entwickler und -Anwender, ausgerichtet von der Cloud Native Computing Foundation (CNCF). Seit der ersten KubeCon im Jahr 2015 mit 500 Teilnehmern ist die Veranstaltung erheblich gewachsen. 2024 zog die Konferenz in Salt Lake City mehr als 9.000 Entwickler an.

5 Best Practices für die Bereitstellung

Best Practices für Kubernetes könnten problemlos ein ganzes Buch füllen – und tatsächlich gibt es bereits viele dazu. Eines steht fest: Kubernetes ist komplex. Doch mit den richtigen Vorgehensweisen können Unternehmen das volle Potenzial dieser Plattform erfolgreich ausschöpfen.

1. Optimieren der Ressourcenzuweisung. Sie möchten nicht für mehr Serverkapazitäten oder zusätzliche Compute-, Speicher- und Netzwerkressourcen zahlen, als Ihre Anwendung zu einem bestimmten Zeitpunkt wirklich benötigt. Nutzen Sie daher die Kubernetes-Funktionen für automatisches Skalieren, um Cluster und Pods auf Basis von Echtzeitmetriken und tatsächlicher Nutzung hoch- oder herunterzufahren.
2. Observability und Logging implementieren. In groß angelegten Unternehmensanwendungen ist es schwer, jederzeit den Überblick zu behalten. Die besten Tools für Transparenz arbeiten mit Log-Aggregation, sodass Leistungs- und Fehlerdaten zentral erfasst werden. Auf dieser Grundlage entstehen aussagekräftige Metrikberichte, Dashboards und Traces.
3. GitOps und Infrastructure as Code einführen. GitOps ist ein Bereitstellungsansatz für Cloud-Infrastrukturen, bei dem Netzwerk- und Systemkonfigurationen in Dateien abgelegt und in einem Git-Repository versioniert werden. Git ist ein weitverbreitetes Open-Source-System zur Verwaltung von Softwarekonfigurationen. Diese Konfigurationsdateien werden als Infrastructure-as-Code (IaC) bezeichnet, und Kubernetes nutzt sie, um ein Netzwerk aus Server-, Speicher- und Verbindungsressourcen aufzubauen.
4. Mehr Sicherheit und Compliance. Verwenden Sie Role-Based Access Control (RBAC) und Zero-Trust-Methoden, um ein Netzwerk nach dem Prinzip „Least Privilege by Default“ aufzubauen. So bleibt es widerstandsfähig – selbst gegenüber schadhaften oder kompromittierten Programmen, die innerhalb eines Containers ausgeführt werden. Klären Sie mit Ihrer Rechtsabteilung, welche Audit-Logs und Konfigurationsdateien aus Compliance-Gründen aufbewahrt werden müssen.
5. Multicloud-Deployments vereinfachen. Kubernetes ermöglicht die automatisierte Bereitstellung und Orchestrierung groß angelegter Anwendungen über mehrere Data Center und Clouds hinweg. Solche Architekturen sind naturgemäß komplex in Planung, Verwaltung und Fehleranalyse. Vereinfachen Sie diese Deployments nach Möglichkeit durch Abstraktion, zentrales Identitätsmanagement und cloudunabhängige Speichersysteme. Mit GitOps und IaC können Sie identische Netzwerke in mehreren Data Centern und verschiedenen Clouds bereitstellen.

Vereinfachtes Kubernetes-Management mit Oracle

OCI Kubernetes Engine (OKE) ist ein von Oracle verwalteter Container-Orchestrierungsservice, der Zeit und Kosten bei der Entwicklung Cloud-nativer Anwendungen senken kann. OKE vereinfacht den Betrieb von Kubernetes in Unternehmensumgebungen erheblich und ermöglicht die einfache Bereitstellung und Verwaltung ressourcenintensiver Workloads – wie z. B. KI – mit automatischem Skalieren, Patchen und Aktualisieren. OKE bietet:

• Autoscaling: OKE passt Compute-Ressourcen automatisch an die aktuelle Last an und kann so Ihre Kosten senken.
• Effizienz: Prozessoren – einschließlich moderner Modelle für KI-Workloads – sind oft knapp. Die Jobplanung in OKE hilft, diese Ressourcen optimal zu nutzen.
• Portabilität: OKE verhält sich konsistent über Clouds und On-Premises-Data-Center hinweg, was Portabilität gewährleistet und die Abhängigkeit von Anbietern vermeidet.
• Einfachheit: OKE reduziert den Aufwand und die Kosten für das Management komplexer Kubernetes-Infrastrukturen.
• Zuverlässigkeit: Automatische Upgrades und Sicherheitspatches erhöhen die Verlässlichkeit Ihrer Unternehmensanwendungen.

Die Fähigkeit der Kubernetes-Plattform, Anwendungsbereitstellung und -verwaltung zu orchestrieren und zu automatisieren, hat den Betrieb von Anwendungen in der Cloud-nativen Ära grundlegend verändert. Und mit der fortlaufenden Weiterentwicklung von Kubernetes gewinnt diese Technologie weiter an Bedeutung. Unternehmen, die Kubernetes frühzeitig nutzen, können sich einen deutlichen Wettbewerbsvorteil sichern. Daher ist es für Entwickler ebenso wie für Führungskräfte entscheidend, diese Technologie zu verstehen.

Häufig gestellte Fragen zu Kubernetes

Warum ist Kubernetes ein zentraler Bestandteil der Cloud-Strategie von Unternehmen?

Kubernetes ist entscheidend, weil Unternehmen darüber ihre verteilten Anwendungen bereitstellen, skalieren und verwalten – insbesondere in der Cloud. Die Automatisierung durch Kubernetes erhöht die Zuverlässigkeit von Anwendungen und sorgt gleichzeitig für eine optimale Ressourcennutzung, was die Kosten senkt.

Welche Schlüsselfaktoren sollten Unternehmen bei der Einführung von Kubernetes im großen Maßstab berücksichtigen?

Zwei Aspekte stehen im Vordergrund. Erstens die organisatorische Bereitschaft: Sind Ihre Entwickler und Ingenieurteams auf dieses Modell der Anwendungsentwicklung und -bereitstellung vorbereitet? Zweitens der technische Ansatz: Verfügen Sie über eine passende Architektur, um Kubernetes und Container sicher, stabil und in Einklang mit Governance-Anforderungen zu implementieren?

Was sind die wichtigsten Kostenfaktoren beim Einsatz von Kubernetes im großen Maßstab?

Kubernetes kann Kosten reduzieren, indem Cloud-Ressourcen optimal genutzt und nicht benötigte Server- und Speicherressourcen automatisch freigegeben werden. Allerdings fallen Kosten für Schulungen, geeignete Tools sowie die Optimierung von Netzwerk- und Anwendungsarchitekturen an, um das volle Potenzial der Plattform auszuschöpfen.

Wie können Unternehmen einen reibungslosen Übergang von traditioneller Infrastruktur zu Kubernetes sicherstellen?

Es ist ein großer Wandel! Beginnen Sie am besten damit, Kubernetes für eine kleinere Anwendung einzusetzen, die bereits in einem oder wenigen Containern läuft. Nutzen Sie idealerweise einen cloudbasierten Kubernetes-Service, der die Datenebene für Sie verwaltet, statt alle Komponenten selbst aufsetzen und betreiben zu müssen. Experimentieren Sie mit Upgrades, Rollbacks, Monitoring, geplanten Fehlerszenarien und weiteren Funktionen. So kann Ihr Team die nötige Erfahrung sammeln, um größere Projekte anzugehen – wie z. B. die Umstellung von einer monolithischen Architektur auf eine Microservices-basierte Anwendung.