कुबेरनेट्स (Kubernetes)

कुबेरनेट्स: शुरुआती के लिए संपूर्ण गाइड

परिचय

कुबेरनेट्स (Kubernetes) एक शक्तिशाली कंटेनर ऑर्केस्ट्रेशन प्रणाली है जो एप्लिकेशन को डिप्लॉय, स्केल और मैनेज करने को स्वचालित करती है। आधुनिक एप्लिकेशन विकास में, माइक्रोसेवा आर्किटेक्चर का चलन बढ़ रहा है, जहाँ एक एप्लिकेशन को छोटे, स्वतंत्र रूप से डिप्लॉय होने वाले सेवाओं के समूह के रूप में बनाया जाता है। कुबेरनेट्स इन माइक्रोसेवाओं को कुशलतापूर्वक प्रबंधित करने के लिए एक उत्कृष्ट समाधान प्रदान करता है। यह लेख कुबेरनेट्स की बुनियादी अवधारणाओं, आर्किटेक्चर और उपयोग के बारे में शुरुआती लोगों के लिए एक विस्तृत गाइड है।

कुबेरनेट्स क्या है?

कुबेरनेट्स, जिसे अक्सर K8s के रूप में संक्षिप्त किया जाता है, एक ओपन-सोर्स सिस्टम है जो कंटेनरों को स्वचालित रूप से डिप्लॉय करने, स्केल करने और मैनेज करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह मूल रूप से Google द्वारा विकसित किया गया था और अब क्लाउड नेटिव कंप्यूटिंग फाउंडेशन (CNCF) द्वारा प्रबंधित किया जाता है। कुबेरनेट्स कंटेनरों को क्लस्टर में व्यवस्थित करता है, जिससे एप्लिकेशन को अधिक लचीलापन, स्केलेबिलिटी और पोर्टेबिलिटी मिलती है।

कंटेनर क्या हैं?

कुबेरनेट्स को समझने से पहले, कंटेनर की अवधारणा को समझना महत्वपूर्ण है। कंटेनर एक हल्के, स्टैंडअलोन, एग्जीक्यूटेबल पैकेज हैं जिनमें एप्लिकेशन चलाने के लिए आवश्यक सब कुछ शामिल होता है: कोड, रनटाइम, सिस्टम टूल्स, सिस्टम लाइब्रेरीज़ और सेटिंग्स। डॉकर सबसे लोकप्रिय कंटेनर प्लेटफ़ॉर्म है। कंटेनर वर्चुअल मशीनों (VMs) की तुलना में अधिक कुशल होते हैं क्योंकि वे ऑपरेटिंग सिस्टम के कर्नेल को साझा करते हैं, जिससे वे हल्के और तेजी से शुरू होते हैं।

कुबेरनेट्स की आवश्यकता क्यों है?

परंपरागत रूप से, एप्लिकेशन को सीधे सर्वर पर या वर्चुअल मशीनों पर डिप्लॉय किया जाता था। लेकिन जैसे-जैसे एप्लिकेशन अधिक जटिल होते गए, उन्हें मैनेज करना मुश्किल हो गया। कुबेरनेट्स निम्नलिखित समस्याओं को हल करने में मदद करता है:

• डिप्लॉयमेंट का स्वचालन: कुबेरनेट्स एप्लिकेशन डिप्लॉयमेंट प्रक्रिया को स्वचालित करता है, जिससे त्रुटियों की संभावना कम होती है और डिप्लॉयमेंट की गति बढ़ती है।
• स्केलेबिलिटी: कुबेरनेट्स एप्लिकेशन को आवश्यकतानुसार स्केल करने की क्षमता प्रदान करता है, जिससे उच्च ट्रैफ़िक को संभालने और प्रदर्शन को बनाए रखने में मदद मिलती है।
• ऑटो-हीलिंग: कुबेरनेट्स विफल कंटेनरों को स्वचालित रूप से रिस्टार्ट करता है और एप्लिकेशन को स्वस्थ रखता है।
• रोलिंग अपडेट और रोलबैक: कुबेरनेट्स बिना डाउनटाइम के एप्लिकेशन को अपडेट करने और यदि आवश्यक हो तो पिछले संस्करण पर वापस रोलबैक करने की अनुमति देता है।
• संसाधन प्रबंधन: कुबेरनेट्स CPU और मेमोरी जैसे संसाधनों को कुशलतापूर्वक प्रबंधित करता है, जिससे बेहतर संसाधन उपयोग होता है।
• पोर्टेबिलिटी: कुबेरनेट्स एप्लिकेशन को विभिन्न वातावरणों (जैसे, ऑन-प्रिमाइसेस, क्लाउड, हाइब्रिड) में डिप्लॉय करने में सक्षम बनाता है।

कुबेरनेट्स आर्किटेक्चर

कुबेरनेट्स एक मास्टर-वर्कर नोड आर्किटेक्चर पर आधारित है।

• मास्टर नोड: मास्टर नोड क्लस्टर का नियंत्रण केंद्र है। यह क्लस्टर की स्थिति को बनाए रखता है और वर्कर नोड्स पर कंटेनरों को शेड्यूल करता है। मास्टर नोड में निम्नलिखित घटक शामिल होते हैं:

   *   API सर्वर: कुबेरनेट्स API को उजागर करता है, जिसके माध्यम से उपयोगकर्ता क्लस्टर के साथ इंटरैक्ट करते हैं।
   *   etcd: क्लस्टर की सभी कॉन्फ़िगरेशन डेटा को स्टोर करने के लिए उपयोग किया जाने वाला एक वितरित कुंजी-मूल्य स्टोर।
   *   शेड्यूलर: नोड्स पर कंटेनरों को शेड्यूल करता है।
   *   कंट्रोलर मैनेजर: क्लस्टर की स्थिति को प्रबंधित करता है और आवश्यक बदलाव करता है।

• वर्कर नोड: वर्कर नोड वे मशीनें हैं जहां कंटेनर चलते हैं। प्रत्येक वर्कर नोड में निम्नलिखित घटक शामिल होते हैं:

   *   kubelet: मास्टर नोड से निर्देश प्राप्त करता है और कंटेनरों को चलाता है।
   *   kube-proxy: नेटवर्क प्रॉक्सी और लोड बैलेंसिंग सेवाएं प्रदान करता है।
   *   कंटेनर रनटाइम: कंटेनरों को चलाने के लिए जिम्मेदार (जैसे, डॉकर, कंटेनरडी)।

कुबेरनेट्स क्लस्टर आर्किटेक्चर का एक दृश्य प्रतिनिधित्व इस प्रकार है:

कुबेरनेट्स आर्किटेक्चर

हेडर्स

विवरण

मास्टर नोड

क्लस्टर का नियंत्रण केंद्र, जिसमें API सर्वर, etcd, शेड्यूलर और कंट्रोलर मैनेजर शामिल हैं।

वर्कर नोड

कंटेनरों को चलाने वाली मशीनें, जिनमें kubelet, kube-proxy और कंटेनर रनटाइम शामिल हैं।

API सर्वर

कुबेरनेट्स API को उजागर करता है।

etcd

क्लस्टर कॉन्फ़िगरेशन डेटा स्टोर करता है।

शेड्यूलर

कंटेनरों को नोड्स पर शेड्यूल करता है।

कंट्रोलर मैनेजर

क्लस्टर की स्थिति को प्रबंधित करता है।

kubelet

कंटेनरों को चलाता है।

kube-proxy

नेटवर्क प्रॉक्सी और लोड बैलेंसिंग प्रदान करता है।

कंटेनर रनटाइम

कंटेनरों को रन करता है।

कुबेरनेट्स ऑब्जेक्ट्स

कुबेरनेट्स में, सब कुछ एक ऑब्जेक्ट के रूप में दर्शाया जाता है। कुछ महत्वपूर्ण ऑब्जेक्ट्स में शामिल हैं:

• Pod: कुबेरनेट्स में डिप्लॉयमेंट की सबसे छोटी इकाई। एक पॉड में एक या अधिक कंटेनर हो सकते हैं जो एक साथ चलते हैं और एक ही नेटवर्क नेमस्पेस और स्टोरेज वॉल्यूम साझा करते हैं।
• Service: पॉड्स के एक सेट को एक स्थिर IP एड्रेस और DNS नाम प्रदान करता है, जिससे उन्हें नेटवर्क पर एक्सेस किया जा सकता है।
• Deployment: पॉड्स की वांछित स्थिति को परिभाषित करता है और सुनिश्चित करता है कि हमेशा निर्दिष्ट संख्या में पॉड्स चल रहे हैं।
• Namespace: क्लस्टर के भीतर संसाधनों को अलग करने का एक तरीका।
• ConfigMap: कॉन्फ़िगरेशन डेटा को स्टोर करने के लिए उपयोग किया जाता है।
• Secret: संवेदनशील जानकारी (जैसे, पासवर्ड, API कुंजी) को स्टोर करने के लिए उपयोग किया जाता है।
• Volume: कंटेनरों के लिए स्थायी स्टोरेज प्रदान करता है।

कुबेरनेट्स ऑब्जेक्ट्स को समझकर आप कुबेरनेट्स के साथ एप्लिकेशन को प्रभावी ढंग से प्रबंधित कर सकते हैं।

कुबेरनेट्स का उपयोग कैसे करें

कुबेरनेट्स के साथ इंटरैक्ट करने के कई तरीके हैं:

• kubectl: कुबेरनेट्स कमांड-लाइन टूल जो आपको क्लस्टर के साथ इंटरैक्ट करने, ऑब्जेक्ट्स बनाने, अपडेट करने और हटाने की अनुमति देता है।
• Kubernetes Dashboard: एक वेब-आधारित यूजर इंटरफेस जो आपको क्लस्टर की स्थिति को देखने और प्रबंधित करने की अनुमति देता है।
• API: कुबेरनेट्स API का उपयोग करके प्रोग्रामेटिक रूप से क्लस्टर के साथ इंटरैक्ट किया जा सकता है।

उदाहरण: एक साधारण डिप्लॉयमेंट

यहां एक साधारण डिप्लॉयमेंट बनाने का एक उदाहरण दिया गया है:

1. एक डिप्लॉयमेंट फ़ाइल (deployment.yaml) बनाएं:

```yaml apiVersion: apps/v1 kind: Deployment metadata:

 name: my-app

spec:

 replicas: 3
 selector:
   matchLabels:
     app: my-app
 template:
   metadata:
     labels:
       app: my-app
   spec:
     containers:
     - name: my-app-container
       image: nginx:latest
       ports:
       - containerPort: 80

```

2. kubectl का उपयोग करके डिप्लॉयमेंट बनाएं:

```bash kubectl apply -f deployment.yaml ```

3. डिप्लॉयमेंट की स्थिति जांचें:

```bash kubectl get deployments ```

4. पॉड्स की स्थिति जांचें:

```bash kubectl get pods ```

यह उदाहरण एक डिप्लॉयमेंट बनाता है जो nginx वेब सर्वर के 3 पॉड्स को चलाता है।

कुबेरनेट्स के लाभ

• स्केलेबिलिटी: एप्लिकेशन को आसानी से स्केल किया जा सकता है।
• विश्वसनीयता: ऑटो-हीलिंग और रोलिंग अपडेट के माध्यम से उच्च उपलब्धता।
• पोर्टेबिलिटी: विभिन्न वातावरणों में डिप्लॉय करने की क्षमता।
• दक्षता: संसाधनों का बेहतर उपयोग।
• स्वचालन: डिप्लॉयमेंट और मैनेजमेंट प्रक्रिया को स्वचालित करता है।

कुबेरनेट्स के नुकसान

• जटिलता: कुबेरनेट्स सीखना और प्रबंधित करना जटिल हो सकता है।
• ओवरहेड: मास्टर नोड और वर्कर नोड्स को चलाने के लिए ओवरहेड की आवश्यकता होती है।
• सुरक्षा: कुबेरनेट्स क्लस्टर को सुरक्षित रखना महत्वपूर्ण है।

आगे क्या?

कुबेरनेट्स एक शक्तिशाली उपकरण है जो आधुनिक एप्लिकेशन विकास को बदल रहा है। यदि आप कंटेनर ऑर्केस्ट्रेशन के बारे में अधिक जानने में रुचि रखते हैं, तो मैं निम्नलिखित संसाधनों की अनुशंसा करता हूं:

• कुबेरनेट्स आधिकारिक वेबसाइट
• कुबेरनेट्स प्रलेखन
• कुबेरनेट्स ट्यूटोरियल

यह लेख कुबेरनेट्स की मूल अवधारणाओं की एक बुनियादी समझ प्रदान करता है। आगे के अध्ययन और अभ्यास के साथ, आप कुबेरनेट्स के विशेषज्ञ बन सकते हैं और अपने एप्लिकेशन को अधिक कुशलतापूर्वक प्रबंधित कर सकते हैं।

संबंधित विषय

• डॉकर
• कंटेनर
• माइक्रोसेवा
• क्लाउड नेटिव कंप्यूटिंग फाउंडेशन
• डेवऑप्स
• कंटीन्यूअस इंटीग्रेशन/कंटीन्यूअस डिलीवरी (CI/CD)
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• Persistent Volumes in Kubernetes
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• Prometheus and Grafana for Kubernetes Monitoring
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• Kubernetes Federation
• Kubernetes API Reference

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