Esirakenduste Konteinerite Orkestreerimine: Docker ja Kubernetes

Tänapäeva kiire tempoga digitaalsel maastikul on vastupidavate, skaleeruvate ja globaalselt kättesaadavate veebirakenduste loomine ja juurutamine esmatähtis. Esirakenduste konteinerite orkestreerimine, mis kasutab tehnoloogiaid nagu Docker ja Kubernetes, on nende eesmärkide saavutamiseks kujunenud oluliseks praktikaks. See põhjalik juhend uurib, mis, miks ja kuidas toimub esirakenduste konteinerite orkestreerimine, pakkudes praktilisi teadmisi arendajatele ja DevOps-inseneridele üle maailma.

Mis on Esirakenduste Konteinerite Orkestreerimine?

Esirakenduste konteinerite orkestreerimine hõlmab esirakenduste (nt React, Angular, Vue.js abil loodud) pakendamist Dockeri abil konteineritesse ning seejärel nende konteinerite haldamist ja juurutamist masinate klastris, kasutades Kubernetest. See lähenemine võimaldab:

• Järjepidevad Keskkonnad: Tagab, et esirakendus käitub identselt arendus-, testimis- ja tootmiskeskkondades.
• Skaleeruvus: Võimaldab esirakenduse vaevatut skaleerimist suurenenud liikluse või kasutajakoormuse haldamiseks.
• Vastupidavus: Pakub tõrketaluvust, taaskäivitades automaatselt ebaõnnestunud konteinereid rakenduse kättesaadavuse säilitamiseks.
• Lihtsustatud Juurutused: Muudab juurutamisprotsessi sujuvamaks, kiiremaks, usaldusväärsemaks ja vähem vigadele altiks.
• Tõhus Ressursside Kasutamine: Optimeerib ressursside jaotamist, tagades, et rakendus kasutab infrastruktuuri tõhusalt.

Miks Kasutada Esirakenduste Konteinerite Orkestreerimist?

Traditsioonilised esirakenduste juurutamismeetodid kannatavad sageli ebajärjepidevuste, juurutamise keerukuse ja skaleerimispiirangute all. Konteinerite orkestreerimine lahendab need väljakutsed, pakkudes mitmeid olulisi eeliseid:

Parendatud Arenduse Töövoog

Docker võimaldab arendajatel luua oma esirakendustele iseseisvaid keskkondi. See tähendab, et kõik sõltuvused (Node.js versioon, teegid jne) on pakendatud konteinerisse, kõrvaldades probleemi „minu masinas see töötab“. Tulemuseks on ennustatavam ja usaldusväärsem arenduse töövoog. Kujutage ette arendusmeeskonda, mis on jaotunud Bangalore'i, Londoni ja New Yorgi vahel. Dockeri abil saab iga arendaja töötada identses keskkonnas, minimeerides integratsiooniprobleeme ja kiirendades arendustsükleid.

Lihtsustatud Juurutamisprotsess

Esirakenduste juurutamine võib olla keeruline, eriti kui tegemist on mitme keskkonna ja sõltuvusega. Konteinerite orkestreerimine lihtsustab seda protsessi, pakkudes standardiseeritud juurutamise torujuhet. Kui Dockeri tõmmis on loodud, saab selle minimaalsete konfiguratsioonimuudatustega juurutada mis tahes Kubernetesega hallatavasse keskkonda. See vähendab juurutusvigade riski ja tagab ühtlase juurutamiskogemuse erinevates keskkondades.

Täiustatud Skaleeruvus ja Vastupidavus

Esirakendused kogevad sageli kõikuvat liiklusmustrit. Konteinerite orkestreerimine võimaldab rakenduse dünaamilist skaleerimist vastavalt nõudlusele. Kubernetes suudab vastavalt vajadusele konteinereid automaatselt käivitada või sulgeda, tagades, et rakendus suudab toime tulla tipptundide koormusega ilma jõudluse halvenemiseta. Lisaks, kui konteiner ebaõnnestub, taaskäivitab Kubernetes selle automaatselt, tagades kõrge kättesaadavuse ja vastupidavuse.

Kujutage ette globaalset e-kaubanduse veebisaiti, mis kogeb musta reede ajal liikluspiiki. Kubernetesega saab esirakendust automaatselt skaleerida, et tulla toime suurenenud koormusega, tagades sujuva ostukogemuse kasutajatele üle maailma. Kui server ebaõnnestub, suunab Kubernetes liikluse automaatselt tervetele instantsidele, minimeerides seisakuid ja vältides müügikadu.

Tõhus Ressursside Kasutamine

Konteinerite orkestreerimine optimeerib ressursside kasutamist, jaotades ressursse esirakendustele tõhusalt. Kubernetes saab konteinereid ajastada masinate klastris vastavalt ressursside kättesaadavusele ja nõudlusele. See tagab ressursside tõhusa kasutamise, minimeerides raiskamist ja vähendades infrastruktuurikulusid.

Docker ja Kubernetes: Võimas Kombinatsioon

Docker ja Kubernetes on kaks peamist tehnoloogiat, mis on esirakenduste konteinerite orkestreerimise aluseks. Uurime neid mõlemaid üksikasjalikumalt:

Docker: Konteineriseerimismootor

Docker on platvorm rakenduste ehitamiseks, tarnimiseks ja käitamiseks konteinerites. Konteiner on kerge, eraldiseisev käivitatav pakett, mis sisaldab kõike rakenduse käitamiseks vajalikku: koodi, käituskeskkonda, süsteemi tööriistu, süsteemiteeke ja seadeid.

Peamised Dockeri Mõisted:

• Dockerfile: Tekstifail, mis sisaldab juhiseid Dockeri tõmmise ehitamiseks. See määrab baaskujutise, sõltuvused ja käsud, mis on vajalikud rakenduse käitamiseks.
• Dockeri Tõmmis: Kirjutuskaitstud mall, mis sisaldab rakendust ja selle sõltuvusi. See on Dockeri konteinerite loomise alus.
• Dockeri Konteiner: Dockeri tõmmise töötav instants. See on isoleeritud keskkond, kus rakendus saab töötada, segamata teisi rakendusi host-süsteemis.

Näide Dockerfile'ist Reacti Rakenduse jaoks:

# Kasuta vanemkujutisena ametlikku Node.js käituskeskkonda
FROM node:16-alpine

# Määra konteineris töökataloog
WORKDIR /app

# Kopeeri package.json ja package-lock.json töökataloogi
COPY package*.json ./

# Installi rakenduse sõltuvused
RUN npm install

# Kopeeri rakenduse kood töökataloogi
COPY . .

# Ehita rakendus toodangukeskkonna jaoks
RUN npm run build

# Serveeri rakendust staatilise failiserveri abil (nt serve)
RUN npm install -g serve

# Ava port 3000
EXPOSE 3000

# Käivita rakendus
CMD ["serve", "-s", "build", "-l", "3000"]

See Dockerfile määratleb sammud, mis on vajalikud Dockeri tõmmise ehitamiseks Reacti rakenduse jaoks. See algab Node.js baaskujutisest, installib sõltuvused, kopeerib rakenduse koodi, ehitab rakenduse toodanguks ja käivitab staatilise failiserveri rakenduse serveerimiseks.

Kubernetes: Konteinerite Orkestreerimisplatvorm

Kubernetes (sageli lühendatult K8s) on avatud lähtekoodiga konteinerite orkestreerimisplatvorm, mis automatiseerib konteineriseeritud rakenduste juurutamist, skaleerimist ja haldamist. See pakub raamistikku masinate klastri haldamiseks ja rakenduste juurutamiseks selles klastris.

Peamised Kubernetese Mõisted:

• Pod: Väikseim juurutatav üksus Kuberneteses. See esindab ühte konteineriseeritud rakenduse instantsi. Pod võib sisaldada ühte või mitut konteinerit, mis jagavad ressursse ja võrgu nimeruumi.
• Deployment: Kubernetes objekt, mis haldab podide komplekti soovitud olekut. See tagab, et määratud arv pode töötab ja taaskäivitab automaatselt ebaõnnestunud podid.
• Service: Kubernetes objekt, mis pakub stabiilset IP-aadressi ja DNS-nime podide komplektile juurdepääsuks. See toimib koormusejaoturina, jaotades liikluse podide vahel.
• Ingress: Kubernetes objekt, mis eksponeerib HTTP ja HTTPS marsruute väljastpoolt klastrit klastri sees olevatele teenustele. See toimib pöördproksina, suunates liiklust hostinimede või teede alusel.
• Namespace: Viis ressursside loogiliseks isoleerimiseks Kubernetese klastris. See võimaldab korraldada ja hallata rakendusi erinevates keskkondades (nt arendus, testimine, tootmine).

Näide Kubernetes Deploymentist Reacti Rakenduse jaoks:

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: react-app
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: react-app
  template:
    metadata:
      labels:
        app: react-app
    spec:
      containers:
      - name: react-app
        image: your-docker-registry/react-app:latest
        ports:
        - containerPort: 3000

See deployment määratleb Reacti rakenduse kolme replika soovitud oleku. See määrab kasutatava Dockeri tõmmise ja pordi, mida rakendus kuulab. Kubernetes tagab, et kolm podi töötavad ja taaskäivitab automaatselt kõik ebaõnnestunud podid.

Näide Kubernetes Service'ist Reacti Rakenduse jaoks:

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: react-app-service
spec:
  selector:
    app: react-app
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 3000
  type: LoadBalancer

See teenus eksponeerib Reacti rakenduse välismaailmale. See valib podid sildiga `app: react-app` ja suunab liikluse nende podide pordile 3000. `type: LoadBalancer` konfiguratsioon loob pilve koormusejaoturi, mis jaotab liikluse podide vahel.

Esirakenduste Konteinerite Orkestreerimise Seadistamine

Esirakenduste konteinerite orkestreerimise seadistamine hõlmab mitmeid samme:

1. Esirakenduse Dockeriseerimine: Looge oma esirakendusele Dockerfile ja ehitage Dockeri tõmmis.
2. Kubernetes klastri seadistamine: Valige Kubernetes pakkuja (nt Google Kubernetes Engine (GKE), Amazon Elastic Kubernetes Service (EKS), Azure Kubernetes Service (AKS) või minikube kohalikuks arenduseks) ja seadistage Kubernetes klaster.
3. Esirakenduse juurutamine Kubernetesesse: Looge Kubernetes deployment ja service objektid esirakenduse juurutamiseks klastrisse.
4. Ingressi konfigureerimine: Konfigureerige ingress kontroller, et eksponeerida esirakendus välismaailmale.
5. CI/CD seadistamine: Integreerige konteinerite orkestreerimine oma CI/CD torujuhtmega, et automatiseerida ehitamise, testimise ja juurutamise protsessi.

Samm-sammuline Näide: Reacti Rakenduse Juurutamine Google Kubernetes Engine'i (GKE)

See näide demonstreerib, kuidas juurutada Reacti rakendus GKE-sse.

1. Looge Reacti Rakendus: Kasutage Create React Appi uue Reacti rakenduse loomiseks.
2. Dockeriseerige Reacti Rakendus: Looge Reacti rakendusele Dockerfile (nagu näidatud eespool Dockeri jaotises) ja ehitage Dockeri tõmmis.
3. Lükake Dockeri Tõmmis Konteinerite Registrisse: Lükake Dockeri tõmmis konteinerite registrisse nagu Docker Hub või Google Container Registry.
4. Looge GKE Klaster: Looge GKE klaster kasutades Google Cloud Console'i või `gcloud` käsurea tööriista.
5. Juurutage Reacti Rakendus GKE-sse: Looge Kubernetes deployment ja service objektid Reacti rakenduse juurutamiseks klastrisse. Saate kasutada eespool Kubernetese jaotises näidatud deploymenti ja service'i definitsioone.
6. Konfigureerige Ingress: Konfigureerige ingress kontroller (nt Nginx Ingress Controller), et eksponeerida Reacti rakendus välismaailmale.

GKE Juurutamiskäsu Näide:

            
kubectl apply -f deployment.yaml
kubectl apply -f service.yaml

            

              
                Copy
              
            
          

GKE Ingressi Konfiguratsiooni Näide:

            
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: react-app-ingress
  annotations:
    kubernetes.io/ingress.class: nginx
spec:
  rules:
  - host: your-domain.com
    http:
      paths:
      - path: /
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: react-app-service
            port:
              number: 80

            

              
                Copy
              
            
          

Parimad Praktikad Esirakenduste Konteinerite Orkestreerimiseks

Et maksimeerida esirakenduste konteinerite orkestreerimise eeliseid, järgige neid parimaid praktikaid:

• Kasutage Väikeseid, Keskendunud Konteinereid: Hoidke oma konteinerid väikesed ja keskendunud ühele vastutusele. See muudab nende haldamise, juurutamise ja skaleerimise lihtsamaks.
• Kasutage Muutumatut Infrastruktuuri: Käsitsege oma konteinereid muutumatutena. Vältige töötavates konteinerites muudatuste tegemist. Selle asemel ehitage ja juurutage konteineri tõmmis uuesti.
• Automatiseerige Juurutamisprotsess: Automatiseerige ehitamise, testimise ja juurutamise protsess CI/CD torujuhtmete abil. See vähendab vigade riski ja tagab ühtlase juurutamiskogemuse.
• Monitoorige Oma Rakendusi: Jälgige oma rakendusi ja infrastruktuuri, et tuvastada jõudluse kitsaskohti ja potentsiaalseid probleeme. Kasutage monitoorimisvahendeid nagu Prometheus ja Grafana mõõdikute kogumiseks ja visualiseerimiseks.
• Rakendage Logimist: Rakendage tsentraliseeritud logimine, et koguda ja analüüsida logisid oma konteineritest. Kasutage logimisvahendeid nagu Elasticsearch, Fluentd ja Kibana (EFK stack) või Loki stack logide koondamiseks ja analüüsimiseks.
• Turvake Oma Konteinerid: Turvake oma konteinerid, kasutades turvalisi baaskujutisi, skaneerides haavatavusi ja rakendades võrgupoliitikaid.
• Kasutage Ressursilimiite ja -päringuid: Määratlege oma konteineritele ressursilimiidid ja -päringud, et tagada neile piisavalt ressursse tõhusaks töötamiseks ja vältida liigset ressursside tarbimist.
• Kaaluge Teenusvõrgu Kasutamist: Keerukate mikroteenuste arhitektuuride puhul kaaluge teenusvõrgu nagu Istio või Linkerd kasutamist teenustevahelise suhtluse, turvalisuse ja jälgitavuse haldamiseks.

Esirakenduste Konteinerite Orkestreerimine Globaalses Kontekstis

Esirakenduste konteinerite orkestreerimine on eriti väärtuslik globaalsete rakenduste jaoks, mis tuleb juurutada mitmes piirkonnas ja käsitleda erinevaid kasutajaliikluse mustreid. Konteineriseerides esirakenduse ja juurutades selle igas piirkonnas asuvasse Kubernetese klastrisse, saate tagada madala latentsuse ja kõrge kättesaadavuse kasutajatele üle maailma.

Näide: Globaalne uudisteorganisatsioon saab oma esirakenduse juurutada Kubernetese klastritesse Põhja-Ameerikas, Euroopas ja Aasias. See tagab, et igas piirkonnas saavad kasutajad uudiste veebisaidile ligi madala latentsusega. Organisatsioon saab ka kasutada Kubernetest esirakenduse automaatseks skaleerimiseks igas piirkonnas vastavalt kohalikele liiklusmustritele. Suurte uudissündmuste ajal saab organisatsioon kiiresti skaleerida esirakendust, et tulla toime suurenenud liiklusega.

Lisaks, kasutades globaalset koormusejaoturit (nt Google Cloud Load Balancing või AWS Global Accelerator), saate jaotada liikluse erinevates piirkondades asuvate Kubernetese klastrite vahel vastavalt kasutaja asukohale. See tagab, et kasutajad suunatakse alati lähimasse klastrisse, minimeerides latentsust ja parandades kasutajakogemust.

Esirakenduste Konteinerite Orkestreerimise Tulevik

Esirakenduste konteinerite orkestreerimine areneb kiiresti, pidevalt on tekkimas uusi tööriistu ja tehnoloogiaid. Mõned peamised suundumused, mis kujundavad esirakenduste konteinerite orkestreerimise tulevikku, hõlmavad järgmist:

• Serverivabad Esirakenduste Arhitektuurid: Serverivabade esirakenduste arhitektuuride tõus, kus esirakendus juurutatakse serverivabade funktsioonide kogumina. See võimaldab veelgi suuremat skaleeruvust ja kuluefektiivsust.
• Servaarvutus (Edge Computing): Esirakenduste juurutamine kasutajatele lähemale asuvatesse servaasukohtadesse. See vähendab veelgi latentsust ja parandab kasutajakogemust.
• WebAssembly (WASM): WebAssembly kasutamine jõudluspõhisemate ja kaasaskantavamate esirakenduste ehitamiseks.
• GitOps: Infrastruktuuri ja rakenduste konfiguratsioonide haldamine, kasutades Giti ainsa tõeallikana. See muudab juurutamisprotsessi sujuvamaks ja parandab koostööd.

Kokkuvõte

Esirakenduste konteinerite orkestreerimine Dockeri ja Kubernetesega on võimas lähenemine skaleeruvate, vastupidavate ja globaalselt kättesaadavate veebirakenduste ehitamiseks ja juurutamiseks. Konteineriseerimist ja orkestreerimist omaks võttes saavad arendusmeeskonnad parandada oma arenduse töövoogu, lihtsustada juurutamisprotsessi, suurendada skaleeruvust ja vastupidavust ning optimeerida ressursside kasutamist. Kuna esirakenduste maastik areneb jätkuvalt, mängib konteinerite orkestreerimine üha olulisemat rolli tagamaks, et rakendused suudavad vastata globaalse publiku nõudmistele.

See juhend on andnud põhjaliku ülevaate esirakenduste konteinerite orkestreerimisest, hõlmates peamisi mõisteid, eeliseid, seadistamist ja parimaid praktikaid. Järgides selles juhendis antud juhiseid, saate hakata kasutama konteinerite orkestreerimist maailmatasemel esirakenduste ehitamiseks ja juurutamiseks.