Kubernetes به عنوان پلتفرم ارکستراسیون کانتینر پیشرو ظاهر شده است و سازمان ها را قادر می سازد تا برنامه های کاربردی کانتینری را در مقیاس بسازند، استقرار و مدیریت کنند. با Kubernetes، می‌توانید فرآیند استقرار را ساده کنید، استفاده از منابع را بهینه کنید و از در دسترس بودن برنامه‌ها اطمینان حاصل کنید. با این حال، برای استفاده حداکثری از Kubernetes، بسیار مهم است که برنامه ها به طور موثر از ابتدا طراحی شوند.
در این پست وبلاگ، جنبه‌های مختلف برنامه‌های کاربردی معماری Kubernetes را بررسی می‌کنیم، از جمله طراحی برای مقیاس‌پذیری، مولفه‌های کانتینری، تصمیم‌گیری در مورد کانتینر و محدوده پاد، مدیریت پیکربندی‌ها، استقرار نمونه‌ها و استفاده از استقرار برای مقیاس و در دسترس بودن.
- طراحی برای مقیاس پذیری برنامه
مقیاس پذیری یکی از جنبه های اساسی کاربردهای مدرن است. هنگام طراحی اپلیکیشن خود برای Kubernetes، مهم است که در نظر بگیرید که چگونه به صورت افقی و عمودی مقیاس می شود. مقیاس افقی شامل اضافه کردن یا حذف کپی از اجزای برنامه شما برای رسیدگی به نیازهای ترافیکی مختلف است، در حالی که مقیاس بندی عمودی شامل تنظیم منابع تخصیص داده شده به هر جزء است.
برای طراحی برنامه خود برای مقیاس پذیری افقی، مطمئن شوید که بدون حالت است، به این معنی که هیچ داده خاص کاربر را روی سرور ذخیره نمی کند. همچنین، مطمئن شوید که اجزای برنامه شما می توانند در بین چندین نسخه با یک متعادل کننده بار توزیع شوند که ترافیک را به سمت آنها هدایت می کند.
برای مقیاس عمودی، مطمئن شوید که برنامه شما می تواند به طور موثر از منابعی مانند CPU و حافظه استفاده کند، بدون اینکه دچار تنگنا شود. برنامه باید بتواند مصرف منابع را با توجه به منابع موجود تنظیم کند.
- کانتینری سازی اجزای برنامه
Containerization فرآیند بسته بندی کد برنامه و وابستگی ها در یک واحد قابل حمل به نام کانتینر است. هنگام طراحی برنامه های کاربردی برای Kubernetes، بسیار مهم است که هر جزء را به طور جداگانه در ظرف قرار دهید. این به شما امکان می دهد هر جزء را به طور مستقل مستقر، مقیاس و مدیریت کنید، در نتیجه انعطاف پذیری و کارایی را بهبود می بخشد.
از Docker یا زمان اجرا کانتینر دیگری برای ایجاد تصاویر کانتینر برای اجزای برنامه خود استفاده کنید و مطمئن شوید که هر تصویر فقط وابستگی های لازم را دارد. علاوه بر این، بهترین شیوه‌های بهینه‌سازی تصویر کانتینر مانند استفاده از ساخت‌های چند مرحله‌ای و کوچک‌سازی تصویر را دنبال کنیداندازه e
- تصمیم گیری در مورد محدوده ظروف و کپسول ها
Kubernetes کانتینرها را به pods گروه بندی می کند، که کوچکترین و ساده ترین واحدها در مدل شی Kubernetes هستند. تصمیم گیری در مورد کانتینر و محدوده کانتینر هنگام طراحی برنامه شما ضروری است.
به طور کلی داشتن یک کانتینر در هر طبقه عمل خوبی است زیرا مدیریت و مقیاس بندی را ساده می کند. با این حال، در در برخی موارد، ممکن است لازم باشد که چندین کانتینر در یک pod گروه بندی شوند، اگر آنها فضای ذخیره سازی مشترک دارند یا برای عملکرد به یکدیگر متکی هستند. به عنوان مثال، یک برنامه وب و موتور کش آن ممکن است نیاز به استقرار در یک خوشه برای اطمینان از سازگاری داده ها داشته باشند.
- پیکربندی را در ConfigMaps و Secrets بازیابی کنید
هنگام طراحی برنامه های کاربردی برای Kubernetes، جدا کردن داده های پیکربندی از کد برنامه بسیار مهم است. این اجازه می دهد تا پیکربندی ها بدون بازسازی و استقرار مجدد تصاویر کانتینر مدیریت و به روز شوند.
از Kubernetes ConfigMaps و Secrets برای ذخیره و مدیریت داده های پیکربندی برنامه استفاده کنید. ConfigMaps برای داده های غیر حساس مانند پرچم های ویژگی و تنظیمات خاص محیط مناسب است، در حالی که Secrets برای داده های حساس مانند کلیدهای API و رمزهای عبور در نظر گرفته شده است.
- اجرای کاوشگرهای آمادگی و سرزندگی
آزمایش‌ها برای اطمینان از سلامت و در دسترس بودن اجزای برنامه در محیط Kubernetes ضروری هستند. کاوشگرهای آمادگی بررسی می کنند که آیا یک کانتینر برای دریافت ترافیک آماده است، در حالی که کاوشگرهای زنده بررسی می کنند که آیا کانتینر به درستی کار می کند و نیاز به راه اندازی مجدد دارد.
با در نظر گرفتن الزامات و ویژگی های خاص هر جزء، آزمایش های آمادگی و قابلیت زنده ماندن مناسب را برای اجزای کاربردی اجرا کنید. به عنوان مثال، یک برنامه وب ممکن است درخواست HTTP GET را به یک نقطه پایانی خاص به عنوان بررسی آمادگی درخواست کند. در مقابل، پایگاه داده ممکن است به یک اسکریپت سفارشی برای بررسی در دسترس بودن نیاز داشته باشد.
- استفاده از استقرار برای مدیریت مقیاس و در دسترس بودن
استقرارهای Kubernetes با اطمینان از اینکه تعداد مشخص شده نسخه در حال اجرا هستند و به‌روزرسانی‌ها را بدون خرابی منتشر می‌کنند، وضعیت مطلوب برنامه را مدیریت می‌کنند.
هنگام طراحی برنامه‌های کاربردی برای Kubernetes، از استقرارها برای تعریف وضعیت مطلوب اجزای برنامه، از جمله تصویر ظرف، تعداد کپی‌ها و استراتژی به‌روزرسانی استفاده کنید. این امکان مدیریت آسان مقیاس و در دسترس بودن برنامه را فراهم می کند و اطمینان حاصل می کند که می تواند نیازهای ترافیکی مختلف را مدیریت کند و از خرابی ها بازیابی کند.
- استقرار یک سرویس کشف و تعادل بار
در یک محیط Kubernetes، برنامه‌ها باید بتوانند به طور موثر یکدیگر را کشف کرده و با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. کشف سرویس و تعادل بار اجزای کلیدی برنامه های کاربردی معماری Kubernetes هستند.
از خدمات Kubernetes استفاده کنید تا اجزای برنامه را در معرض سایر اجزای درون خوشه یا مشتریان خارجی قرار دهید. این سرویس‌ها یک آدرس IP پایدار و نام DNS را ارائه می‌کنند که امکان کشف سرویس یکپارچه و متعادل‌سازی بار را در چندین نسخه از اجزای برنامه شما فراهم می‌کند.
- اطمینان از انعطاف پذیری داده ها و مدیریت ذخیره سازی
ماندگاری داده و مدیریت ذخیره‌سازی جنبه‌های حیاتی برنامه‌های معماری برای Kubernetes هستند، به‌ویژه برای برنامه‌های دولتی که نیاز به ذخیره‌سازی دائمی داده‌ها دارند.
از StatefulSets و Persistent Volumes (PV) Kubernetes برای مدیریت برنامه های stateful و اطمینان از پایداری داده ها استفاده کنید. StatefulSets هویت های شبکه و ذخیره سازی پایداری را برای هر کپی مؤلفه برنامه فراهم می کند، در حالی که PV ها و ادعاهای حجم پایدار (PVC) تأمین پویا و مدیریت منابع ذخیره سازی را امکان پذیر می کنند.
- نظارت و ثبت
نظارت و ثبت گزارش برای حفظ سلامت و عملکرد برنامه‌ها در محیط Kubernetes ضروری است. اجرای شیوه های نظارت و ثبت گزارش مناسب به شناسایی و حل مسائل به سرعت و کارآمد کمک می کند.
از ابزارهای بومی Kubernetes مانند Prometheus برای نظارت و Fluentd برای ورود به سیستم برای جمع‌آوری و تجزیه و تحلیل معیارها و گزارش‌ها از اجزای برنامه استفاده کنید. علاوه بر این، این ابزارها را با راه‌حل‌های نظارت خارجی و گزارش‌گیری مانند Grafana و Elasticsearch برای قابلیت‌های تجسم و تحلیل پیشرفته ادغام کنید.
- اجرای بهترین شیوه های امنیتی
امنیت یک جنبه حیاتی در طراحی برنامه های کاربردی برای Kubernetes است. اطمینان از ایمن بودن برنامه ها به محافظت از داده های حساس و جلوگیری از دسترسی غیرمجاز کمک می کند.
بهترین شیوه‌های امنیتی Kubernetes را دنبال کنید، مانند استفاده از کنترل دسترسی مبتنی بر نقش (RBAC) برای مدیریت دقیق مجوزها، اعمال سیاست‌های شبکه برای کنترل جریان ترافیک بین اجزا، و به‌روز نگه داشتن تصاویر کانتینر با بیشترین اصلاحات امنیتی جدید. علاوه بر این، از ابزارهای امنیتی بومی Kubernetes مانند Pod Security Rules و Kubernetes Network Rules برای افزایش بیشتر امنیت برنامه استفاده کنید.
- یکپارچه سازی مداوم و استقرار مداوم (CI/CD)
یک خط لوله قوی CI/CD برای برنامه های Kubernetes پیاده سازی کنید تا اطمینان حاصل کنید که برنامه ها دائماً به روز و پایدار هستند. CI/CD توسعه، آزمایش و استقرار سریع برنامه‌های کاربردی شما را امکان‌پذیر می‌سازد و اطمینان حاصل می‌کند که استانداردهای کیفی مورد نیاز را برآورده می‌کنند.
برنامه های Kubernetes خود را با ابزارهای معروف CI/CD مانند Jenkins، GitLab و CircleCI ادغام کنید تا فرآیندهای ساخت، آزمایش و استقرار را خودکار کنید. علاوه بر این، از ابزارهای بومی Kubernetes، مانند Helm و Kustomize، برای مدیریت و استقرار تنظیمات برنامه در سراسر محیط ها استفاده کنید.
نتیجه
معماری برنامه‌های کاربردی برای Kubernetes یک کار پیچیده است که نیاز به درک عمیق از قابلیت‌ها و بهترین شیوه‌های پلتفرم دارد. با تمرکز بر مقیاس‌پذیری، کانتینری‌سازی، کشف سرویس، ماندگاری داده، نظارت، گزارش‌گیری، امنیت و CI/CD، می‌توان برنامه‌های قوی، مقیاس‌پذیر و بسیار در دسترس را ساخت که به طور کامل از قدرت Kubernetes استفاده کنند. با وجود یک پایه معماری مستحکم، برنامه های کاربردی به خوبی برای مقابله با چالش های چشم انداز کاربردی پویا و همیشه در حال تکامل امروزی مجهز خواهند شد.
طراحی برنامه های کاربردی برای Kubernetes نیاز به برنامه ریزی دقیق و رعایت بهترین شیوه ها دارد.
