Сайт
/
Блог
/
Шаблоны проектирования Kubernetes

Основные шаблоны проектирования Kubernetes:
создание надежных cloud native приложений

Шаблоны проектирования Kubernetes предлагают проверенные решения проблем, связанных с архитектурой приложений, развертыванием и эксплуатацией, позволяя командам создавать надежные, масштабируемые и легко обслуживаемые системы.

В этой статье мы рассмотрим наиболее важные шаблоны проектирования Kubernetes и их роль в создании устойчивых cloud native приложений.

Что такое шаблоны проектирования Kubernetes

Это универсальные решения, основанные на лучших практиках, для устранения повторяющихся проблем в экосистеме Kubernetes. У них общий язык и архитектурные схемы для решения задач, связанных с проектированием и эксплуатацией, подобно тому, как шаблоны проектирования программного обеспечения помогают в написании кода.

Базовые шаблоны

1. Шаблон Проба состояния (Health Probe)

Цель: сделать так, чтобы контейнеры предоставляли конечные точки для проверки состояния и готовности приложения Kubernetes.

Liveness Probe: определяет, работает ли приложение.
Readiness Probe: проверяет, готово ли приложение обрабатывать трафик.

Пример:

livenessProbe:
  httpGet:
    path: /healthz
    port: 8080
readinessProbe:
  httpGet:
    path: /ready
    port: 8080

2. Шаблон Определенные требования к ресурсам (Predictable Demands)

Цель: потребовать от контейнеров указания потребностей в ресурсах (CPU, память) для эффективного планирования и предотвращения конкуренции за ресурсы.

Пример:

resources:
  requests:
    memory: "128Mi"
    cpu: "500m"
  limits:
    memory: "256Mi"
    cpu: "1"

Структурные шаблоны

3. Шаблон Init Container (Инициализирующий контейнер)

Цель: использовать специализированные контейнеры, которые выполняются перед основным контейнером для выполнения задач настройки, таких как миграция баз данных или загрузка конфигураций.

Пример:

initContainers:
- name: init-myservice
  image: busybox
  command: ['sh', '-c', 'echo Initializing...']

4. Шаблон Sidecar (Боковой вагон)

Цель: добавить вспомогательные контейнеры в под для расширения или улучшения функциональности основного контейнера (например, логирование, проксирование, мониторинг).

Пример: Sidecar-контейнер для логирования, который собирает и отправляет логи основного контейнера приложения.

Поведенческие шаблоны

5. Шаблон Batch Job (Пакетная задача)

Цель: управлять рабочими нагрузками, которые выполняются до завершения, такими как обработка данных, с использованием Kubernetes Jobs или CronJobs.

Пример:

apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:
  name: batch-job
spec:
  template:
    spec:
      containers:
      - name: job
        image: my-job-image
      restartPolicy: Never

6. Шаблон Stateful Service (Состояние-зависимый сервис)

Цель: поддерживать распределенные приложения с сохранением состояния, требующие постоянной идентичности и хранилища, обычно с использованием StatefulSet.

Пример: кластер базы данных, где каждый экземпляр требует стабильного сетевого идентификатора и постоянного хранилища.

7. Шаблон Service Discovery (Обнаружение сервисов)

Цель: обеспечить возможность клиентам находить и подключаться к сервисам внутри кластера, используя Kubernetes Services и DNS.

Шаблоны высокого уровня

8. Шаблон Controller (Контроллер)

Цель: использовать контроллеры для мониторинга и приведения текущего состояния ресурсов в соответствие с желаемым, формируя основу декларативной модели Kubernetes.

9. Шаблон Operator (Оператор)

Цель: инкапсулировать операционные знания для управления сложными приложениями в пользовательских контроллерах, часто расширяя API Kubernetes.

10. Шаблон Singleton Service (Одиночный сервис)

Цель: гарантировать, что в кластере активен только один экземпляр определенного приложения или сервиса. Это необходимо для задач, требующих эксклюзивного выполнения, например, для выбора лидера или определенных планировщиков.

Как реализовать:

Количество реплик: установить количество реплик в Deployment или StatefulSet равным 1.
Выбор лидера: использовать логику приложения или библиотеки выбора лидера Kubernetes, чтобы гарантировать наличие только одного активного лидера.
Высокая доступность: комбинировать с пробами готовности и работоспособности и правилами анти-аффинности для обеспечения отказоустойчивости.

Пример:

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: singleton-service
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: singleton
  template:
    metadata:
      labels:
        app: singleton
    spec:
      containers:
      - name: singleton
        image: my-singleton-image

Таблица шаблонов проектирования Kubernetes

Шаблоны проектирования Kubernetes незаменимы для создания надежных cloud native приложений. Используя такие шаблоны, как Проба состояния, Sidecar, Состояние-зависимый сервис и Одиночный сервис, вы можете решать распространенные задачи и обеспечивать надежность, масштабируемость и простоту обслуживания ваших приложений.

При проектировании вашей следующей системы на базе Kubernetes рассматривайте эти шаблоны как архитектурный инструментарий.

Ответим на все вопросы по переносу, сборке, оркестрации и развертывании.

Настроим ваш Kubernetes

Узнать больше

Основные шаблоны проектирования Kubernetes:создание надежных cloud native приложений

Основные шаблоны проектирования Kubernetes:
создание надежных cloud native приложений