Kubernetes Nedir? Neden Kullanmalısınız?

Günümüzde, teknoloji dünyasının hızla yenilenen yüzü ile birlikte, uygulama geliştirme ve dağıtım süreçleri de önemli değişimlerden geçiyor. Sürekli olarak artan uygulama talepleri, geliştiricilerin daha hızlı, esnek ve güvenilir çözümler üretmesini zorunlu kılıyor. Kubernetes, bu yeni gereksinimlere cevap veren ve konteynerleştirilmiş uygulamaların yönetimini kolaylaştıran güçlü bir platform olarak öne çıkıyor. Özellikle açık kaynaklı yapısı, yüksek ölçeklenebilirlik ve geniş kullanım alanları ile Kubernetes, modern BT altyapısında kritik bir bileşen haline gelmiştir. Bu makalede, Kubernetes’in ne olduğunu, kullanım alanlarını, temel terimlerini ve altyapısını detaylı bir şekilde inceleyecek; ayrıca bu güçlü platformun faydalarını ve kullanmanın potansiyel zorluklarını ele alacağız.

Kubernetes Nedir?

Kubernetes, konteynerize edilmiş uygulamaları özel, genel ve hibrit bulut ortamlarında yönetmek için kullanılan açık kaynaklı bir platformdur. Ayrıca mikroservis mimarilerini yönetmek için de kullanılabilir.

Uygulama geliştiricileri, IT sistem yöneticileri ve DevOps mühendisleri, Kubernetes’i kullanarak birden fazla uygulama konteynerini otomatik olarak dağıtabilir, ölçeklendirebilir, bakımlarını yapabilir, zamanlayabilir ve çalıştırabilir. Konteynerler, host makinelerde ortak bir işletim sistemi (OS) üzerinde çalışırken, birbirlerinden izole edilmiştir. Ancak kullanıcı isterse, konteynerleri birbirine bağlayabilir.

 

Kubernetes’in Kullanım Alanları

Kubernetes, işletmelerin konteynerleri yönetmesini ve birleştirmesini sağlar. Ayrıca, şifreler, tokenlar ve SSH anahtarları gibi hassas bilgileri yönetmek için de kullanılır. Fakat Kubernetes’in avantajları bununla sınırlı değildir. İşte Kubernetes’in sunduğu diğer önemli kullanım alanları:

Konteyner Orkestrasyonu: Kubernetes, konteynerli uygulamaların dağıtımını, ölçeklendirilmesini ve yönetimini otomatikleştirir. Bu sayede geliştiriciler, altyapı yönetimi yerine kod geliştirmeye odaklanabilirler.

Hizmet Keşfi: Kubernetes, konteynerli uygulamaların ağ üzerinde otomatik olarak hizmet keşfi ve yapılandırılması için kullanılır. Bu, hizmet yönetimini kolaylaştırır ve süreçleri hızlandırır.

Hibrit ve Çoklu Bulut Yönetimi: Kubernetes, işletmelerin yerinde çalışan iş yüklerini bulut ortamlarına ve birden fazla bulut sağlayıcısına genişletmelerine olanak tanır. Bu, iş sürekliliği ve esneklik sağlar.

Gelişmiş PaaS Seçenekleri: Kubernetes, sunucusuz iş yüklerini destekleyerek, platform hizmetleri (PaaS) için yeni ve gelişmiş seçenekler sunar. Bu da daha düşük maliyet ve daha iyi ölçeklenebilirlik sağlar.

Büyük Veri İş Yükleri: Google Cloud Dataproc ve benzeri hizmetlerle Kubernetes, büyük ölçekli veri analizi uygulamalarını çalıştırmayı kolaylaştırır. Bu, veri analiz süreçlerini daha verimli hale getirir.

Uç Bilişim ve IoT: Kubernetes, mevcut yeteneklerini veri merkezlerinden uç bilişim ortamlarına ve Nesnelerin İnterneti (IoT) cihazlarına genişletir. Bu, küçük ölçekli sunucu çiftlikleri ve endüstriyel IoT modelleri için idealdir.

Mikro Hizmet Mimarisi: Kubernetes, mikro hizmet tabanlı sistemleri destekler. Hata toleransı, yük dengeleme ve hizmet keşfi gibi mikro hizmetlerin zorluklarına çözüm sağlar.

DevOps Süreçleri: Kubernetes, DevOps uygulamalarını hızlandırır ve kolaylaştırır. Sürekli entegrasyon ve sürekli dağıtım (CI/CD) süreçlerini destekleyerek yazılım geliştirme ve dağıtım süreçlerini optimize eder.

Sonuç olarak, Kubernetes’in bu geniş uygulama yelpazesi, modern BT altyapısında kritik bir rol oynar ve işletmelerin daha etkin, esnek ve güvenilir operasyonlar yürütmesine imkân tanır.

 

Bilinmesi Gereken Temel Kubernetes Terimleri

Kubernetes’i ve onun nasıl çalıştığını daha iyi anlamak için bazı temel kavramlar oldukça önemlidir. İşte bu temel terimler ve ne anlama geldiklerine dair daha detaylı açıklamalar:

Küme (Cluster): Kubernetes’in temel çalışma birimidir. Konteynerleştirilmiş uygulamalar, bu küme üzerinde çalışır ve yönetilir. Bir küme, uygulamaların tutulduğu ve işletildiği bir grup makineden oluşur. Bu makineler, fiziksel olabileceği gibi sanal da olabilir.

Düğüm (Node): Küme içine dahil olan her bir işçi makinesidir. Her düğüm, kümenin bir parçası olarak konteynerleri çalıştırır ve yönetir. Bu makineler, kümenin tüm iş yükünü taşır ve Kubernetes’in çekirdeğidir.

Pod: Aynı ana makine üzerinde birlikte çalışan konteyner gruplarıdır. Pod’lar, bir küme içindeki en küçük dağıtım birimidir. Tek bir pod içinde çalışan konteynerler, ağ ve depolama gibi kaynakları paylaşırlar.

Replikasyon Denetleyicisi (Replication Controller): Pod’ların yaşam döngülerini yönetmek için kullanılan bir soyutlama katmandır. Bu denetleyici, belirli bir pod’un her zaman kaç kopyasının çalışır halde olması gerektiğini belirler ve bu sayıyı korur.

Seçici (Selector): Belirli kaynakları bulmak ve sınıflandırmak için kullanılan bir eşleştirme sistemidir. Seçiciler, etiketler aracılığıyla kaynakları gruplandırmayı ve yönetmeyi sağlar.

Etiket (Label): Kaynakları organize etmek, filtrelemek ve toplu işlemler yapmak için kullanılan değer çiftleridir. Etiketler, kaynakların kolayca bulunmasını ve yönetilmesini sağlar.

Ek Açıklama (Annotation): Etiketlere benzer bir şekilde çalışır, ancak çok daha büyük miktarda veri tutabilir. Ek açıklamalar, kaynaklara detaya yönelik bilgi eklemek için kullanılır.

Giriş (Ingress): Küme içindeki hizmetlere dış erişimi kontrol eden bir API nesnesidir. Genellikle HTTP trafiğini yönlendirmek için kullanılır ve isim tabanlı sanal barındırma, yük dengeleme ve güvenli bağlantılar (SSL) gibi özellikler sunar.

 

Kubernetes Altyapısı Nasıl Çalışır?

Kubernetes altyapısı, konteynerleştirilmiş uygulamaların dağıtımı ve yönetimi için gerekli olan birçok bileşeni içerir. Bu altyapı, fiziksel veya sanal sunucuları, bulut platformlarını ve diğer ilgili bileşenleri kapsar. Kubernetes, bu bileşenler üzerinde uygulamaların verimli bir şekilde çalışmasını ve yönetilmesini sağlar. Altyapının bileşenleri, uygulamaların esnek, ölçeklenebilir ve güvenilir bir şekilde çalışmasını temin eder. Bu sayede, kullanıcılar konteynerleştirilmiş uygulamaları kolayca dağıtabilir ve yönetebilirler.

Pod’lar

Pod’lar, bir ana makinede bulunan bir veya birden fazla konteynerden oluşur ve bu konteynerler ortak kaynakları paylaşabilir. Kubernetes, yeterli hesaplama kapasitesine sahip bir makine bulur ve ilgili pod’u başlatır. Çakışmaları önlemek adına her pod’a benzersiz bir IP adresi atanır, bu sayede uygulamalar portları kullanabilir.

Düğüm Ajanı (Node Agent)

Düğüm ajanı olarak adlandırılan kubelet, pod’ları, konteynerlerini ve imajlarını yönetir. Kubeletler, bir konteyner başarısız olduğunda otomatik olarak yeniden başlatır. Alternatif olarak, Kubernetes API’ları kullanılarak pod’lar manuel olarak da yönetilebilir.

Replikasyon Denetleyicisi (ReplicationController)

Kubernetes Replikasyon Denetleyicisi, bir düğüm başarısız olduğunda yeni pod’lar oluşturur ve mevcut pod’ları yönetir, çoğaltır ve ölçeklendirir. İstenilen sayıda pod’un çalışmasını sağlamak için bir uzlaşma döngüsü kullanır. Bu, kullanıcıların belirlediği şartlara göre pod’ların çalışmasını garanti eder. Replikasyon Denetleyicisi, uygulamanın hesaplama ihtiyaçları dalgalandıkça konteynerleri yatay olarak ölçekler ve yeterli sayıda konteynerin mevcut olmasını sağlar. Bunun dışında, iş denetleyicisi (job controller) toplu işleri yönetebilir veya DaemonSet denetleyicisi, bir dizi makinede her makinede tek bir pod yönetmek için kullanılabilir.

Kubernetes Kümesinin Temel Yapısı

Kümenin temel yapısında master düğüm pod’ları oluşturur ve zamanlar, düğümler bir veya birden fazla pod’a ev sahipliği yapar ve birkaç pod, birden fazla konteyneri sarmalayabilir. Ayrıca, master düğüm, Kubernetes API’sını çalıştırarak kümenin denetim düzleminin bir parçası olarak iletişimi ve iş yüklerini yönetir.

Diğer Kubernetes Altyapı Elemanları ve Temel Fonksiyonları:

Güvenlik

Master düğüm, Kubernetes API’sını çalıştırır ve kümenin kontrol düzleminin bir parçası olarak iletişimleri ve iş yüklerini yönetir. Bir düğüm (node) veya minion, Kubernetes’te çalışan bir işçi makinedir ve fiziksel veya sanal bir makine olabilir. Bu düğümler, pod’ları çalıştırmak için gerekli hizmetlere sahiptir ve master bileşenlerden yönetim talimatları alır. Düğümler üzerinde Docker, kube-proxy ve kubelet gibi hizmetler bulunur. Güvenlik, dört katmana ayrılır: Bulut veya Veri Merkezi, Küme, Konteyner ve Kod.

Telemetri

Hizmet (service) adı verilen bir soyutlama, küme genelinde çalışan otomatik olarak yapılandırılmış bir yük dengeleyici ve entegre edici olarak çalışır. Etiketler (labels) anahtar-değer çiftleri olarak hizmet keşfinde kullanılır. Bir etiket, konteynerleri etiketleyerek onları grupla birleştirir.

Ağ

Kubernetes, makineleri uygulamalar arasında paylaşmaya odaklanır. Her pod, kendi IP adresini aldığı için temiz ve geriye dönük uyumlu bir model oluşturur. Pod’lar, port tahsisi, adlandırma, hizmet keşfi, yük dengeleme, uygulama yapılandırması ve taşınma açısından sanal makineler gibi muamele görebilir.

Kayıt (Registry)

Amazon Elastic Container Registry (Amazon ECR) ile Kubernetes arasında doğrudan bir bağlantı vardır. Kümede pod oluşturma yetkisine sahip her kullanıcı, ECR kayıt defterindeki herhangi bir görüntüyü kullanan pod’ları çalıştırabilir.

 

Kubernetes’in Faydaları

Kubernetes, kullanıcıların konteynerleri planlamasını, çalıştırmasını ve izlemesini sağlar. Genellikle küme yapılandırmalarında kullanılır ve ilgili operasyonel görevlerin otomasyonunu kolaylaştırır. İşte Kubernetes’in sunduğu başlıca faydalar:

Dağıtım

Kubernetes, konteyner dağıtımı için tercih edilen durumları belirler ve değiştirir. Kullanıcılar yeni konteyner örnekleri oluşturabilir, mevcut örnekleri bunlara taşıyabilir ve eski olanları silebilirler. DevOps ekipleri, Kubernetes kullanarak otomasyon, ölçeklenebilirlik ve uygulama dayanıklılığı için politikalar belirleyebilir ve kod değişikliklerini hızlıca dağıtabilirler. Kubernetes’in dağıtımında kullanılan metrikler, bir AIOps (Yapay Zeka Operasyonları) stratejisinde de etken olabilir.

İzleme

Kubernetes sürekli olarak konteynerlerin sağlık durumunu kontrol eder; başarısız olan konteynerleri yeniden başlatır ve yanıt vermeyenleri kaldırır.

Yük Dengeleme

Kubernetes, trafik yükünü birden fazla konteyner örneği arasında dağıtmak için yük dengeleme işlemi yapar.

Depolama

Kubernetes, yerel depolamadan bulut kaynaklarına kadar çeşitli depolama türleriyle başa çıkabilir.

Optimizasyon

Kubernetes konteyner dağıtımlarına zeka katabilir. Örneğin, hangi çalışan düğümlerin uygun olduğunu ve konteynerler için hangi kaynakların gerekli olduğunu belirleyip konteynerleri otomatik olarak bu düğümlere yerleştirir.

Güvenlik

Kubernetes, şifreler, tokenlar, SSH anahtarları ve diğer hassas bilgileri de yönetir.

Yüksek Erişilebilirlik

Başarısız olan konteynerleri otomatik olarak yeniden başlatarak veya sağlıklı düğümlere yeniden planlayarak konteynerlerin yüksek erişilebilirliğini sağlar.

Açık Kaynak

Kubernetes, açık kaynaklı bir projedir ve sürekli olarak geniş bir geliştirici ve organizasyon topluluğundan katkılar alır. Yüksek derecede genişletilebilir olup, kullanıcıların belirli gereksinimlere göre özelleştirmelerine ve işlevselliğini artırmalarına imkan tanır.

 

Kubernetes Kullanmanın Zorlukları

Kubernetes, genellikle bir IT departmanında rol ve sorumluluk değişiklikleri gerektirir. Kuruluşlar, bir genel bulut mu yoksa yerel sunucular mı kullanacaklarına karar verirken zorluklarla karşılaşabilir. Bu zorluklar, kuruluşun büyüklüğüne, çalışan sayısına, ölçeklenebilirliğine ve altyapısına bağlı olarak değişir.

Kendi Başına Kullanma Zorluğu

Bazı işletmeler yeterli tecrübeli personel ve kaynaklara sahipse açık kaynak Kubernetes’i kendileri çalıştırmak isteyebilirler. Ancak, birçok işletme, Kubernetes ekosisteminden hizmet paketlerini seçerek kurulumu ve yönetimi basitleştirmeyi tercih edecektir.

Yük Ölçekleme

Bir uygulamanın konteynerlerdeki parçaları yük altında farklı veya hiç ölçeklenmeyebilir. Bu, uygulamanın bir fonksiyonudur, konteyner dağıtım yönteminin değil. Kuruluşlar pod ve düğümleri dengede tutmayı göz önünde bulundurmalıdır.

Dağıtılmış Karmaşıklık

Uygulama bileşenlerini konteynerlerde dağıtmak, özellikleri ölçeklendirme esnekliği sağlar, ancak çok fazla dağıtılmış uygulama bileşeni, karmaşıklığı artırarak ağ gecikmesini etkileyebilir ve erişilebilirliği azaltabilir.

İzleme ve Gözlemlenebilirlik

Kuruluşlar konteyner dağıtımını ve orkestrasyonunu daha fazla iş yükü için genişlettikçe, perde arkasında neler olduğunu bilmek daha zor hale gelir. Bu da Kubernetes yığını ve tüm platformun performansını ve güvenliğini daha iyi izleme ihtiyacını artırır.

Güvenlik Nüansları

Üretim ortamlarına konteyner dağıtımı, kod üzerinde güvenlik açığı analizi, çok faktörlü kimlik doğrulama ve birden çok stateless konfigürasyon isteğinin eşzamanlı olarak ele alınması gibi birçok güvenlik ve uyum katmanı ekler. Doğru yapılandırma ve erişim kontrolleri, özellikle benimseme genişledikçe ve daha fazla kuruluş konteynerleri üretim ortamına dağıttıkça kritik önem taşır. 2020 yılında Kubernetes, çekirdek Kubernetes platformunda güvenlik açıkları bulanları ödüllendiren bir hata ödül programı başlattı.

 

Kubernetes’in Rakipleri

Kubernetes, dağıtık uygulamaları konteynerlerde oluşturmak amacıyla tasarlanmış bir ortamdır. Kubernetes, açık kaynaklı bir yazılım olarak veya özel, destekli bir dağıtım olarak benimsenebilir. Kubernetes, lider orkestrasyon araçlarından biri olmasına rağmen, tek seçenek değildir. Orkestrasyon dünyası oldukça dinamik olup, konteynerleri zamanlamak ve düzenlemek isteyen şirketler için çeşitli alternatifler ve seçenekler vardır.

Popüler Kubernetes Rakipleri:

Docker Swarm: Docker Swarm, Docker konteynerleri için bağımsız bir orkestrasyon motorudur ve Kubernetes’e göre daha az komutla daha düşük giriş engelleri sunar. Swarm kullanıcıları, Docker altyapısını kullanmaya teşvik edilir, ancak diğer altyapıları kullanmaktan alıkonulmaz. Son yıllarda, bu iki konteynerleştirme teknolojisi birlikte en verimli şekilde çalışmaya başlamıştır. Docker, bir işletim sistemi üzerinde konteynerleri çalıştırma, oluşturma ve yönetme imkanı sunarken, Kubernetes ile konteynerler tek bir kurulumdan otomatik olarak sağlanabilir, ağlandırılabilir, yük dengelemesi, güvenlik ve ölçeklenme işlemleri gerçekleştirilebilir.

Jenkins: Jenkins de açık kaynaklı bir araçtır ve sürekli entegrasyon sunucusudur. Kolay kurulum, yapılandırma ve değişiklik seti desteği gibi özellikler sunar. Jenkins’e kıyasla, bir konteyner aracı olarak Kubernetes daha hafif, basit ve erişilebilirdir. Hem özel hem de genel bulutlarda çalışabilecek şekilde tasarlanmıştır.

Nomad: HashiCorp tarafından geliştirilen Nomad, açık kaynaklı bir küme yöneticisi ve zamanlayıcıdır. Basitlik ve esnekliğe vurgu yaparak, kullanıcıların karmaşık yapılandırmalar gerektirmeden bir makine kümesinde uygulamaları dağıtmasına ve yönetmesine olanak tanır.

Kubernetes Desteği ve Kurumsal Ürün Ekosistemi:

Açık kaynaklı bir proje olarak Kubernetes, çeşitli özel dağıtımlar ve bulut sağlayıcılarından yönetilen hizmetler temelinde çalışır:

Amazon Elastic Container Service: Amazon Web Services, konteynerlerin dağıtılması ve yönetilmesi konusundaki Kubernetes karmaşıklığını ortadan kaldıran tamamen yönetilen bir konteyner orkestrasyon hizmeti sunar.

Canonical Kubernetes: Ubuntu işletim sistemine dayalı olarak bulut barındırmalı bir Kubernetes’dir.

Google Kubernetes Engine: GKE, Kubernetes kümelerinin yönetimini ve dağıtımını basitleştirir ve müşterilerin altyapı yerine uygulamalarına odaklanmasını sağlar.

IBM Red Hat OpenShift: OpenShift, Kubernetes ve Docker’a dayalı olarak hızlı uygulama geliştirme, kolay dağıtım ve otomasyon özellikleri sunan bir konteyner uygulama platformudur. Kapasite depolama ve çoklu kiracılık desteği de sağlar.

Rancher: Rancher Labs tarafından geliştirilen Rancher, özellikle konteynerleri üretim ortamında dağıtan organizasyonlara yönelik açık kaynaklı bir konteyner yönetim platformudur.

Mirantis: Mirantis, akıllı şehirler gibi IoT uygulamaları için IQRF ağları ve geçitleri yönetmek üzere tasarlanmış bir açık kaynak ürünü ekosistemidir ve Kubernetes’e dayalıdır.

Kubernetes, konteynerleştirilmiş uygulamaların dağıtımını ve yönetimini otomatikleştirerek, geliştirici ekiplerin ve IT departmanlarının iş süreçlerini kolaylaştırmakta ve hızlandırmaktadır. Bilhassa esnekliği, açık kaynak yapısı ve kapsamlı ekosistemi ile Kubernetes, modern BT altyapılarında vazgeçilmez bir araç konumundadır. Bununla birlikte, Kubernetes’in kullanımı belirli zorluklar içerebilse de, doğru stratejiler ve etkili yönetim ile bu zorluklar aşılabilir. Kubernetes’in sunduğu bu çözümler, özellikle mikro hizmet mimarileri, büyük veri iş yükleri ve hibrit bulut yönetimi gibi alanlarda gerçek anlamda fark yaratır. Gelecekte, bu güçlü platformun çok daha fazla işletme tarafından benimseneceği ve yazılım geliştirme dünyasında daha da önemli bir rol oynayacağı öngörülmektedir. Kubernetes’in sunduğu potansiyeli tam anlamıyla kullanmak isteyen her geliştirici ve işletme için, bu platformu anlamak ve etkili bir şekilde yönetmek, geleceğe daha sağlam adımlarla ilerlemek adına kritik bir öneme sahiptir.