La tecnología de contenedorización es la columna vertebral del desarrollo y la escalabilidad de las aplicaciones modernas. Dado que las empresas recurren a cargas de trabajo contenedorizadas, es esencial que conozcan tecnologías clave como Docker y Kubernetes.
Docker es una plataforma versátil responsable de crear, gestionar y compartir contenedores en un único host, mientras que Kubernetes es una herramienta de orquestación de contenedores diseñada para la gestión, implementación y monitorización de clústeres de contenedores en múltiples nodos.
En este artículo, exploraremos cómo las tecnologías de la contenedorización, como Kubernetes y Docker, gestionan las cargas de trabajo para lograr aplicaciones escalables, resilientes y que no dependen de una plataforma. Abordaremos los contenedores, los tiempos de ejecución de contenedores y los motores de orquestación. A continuación, hablaremos sobre las ventajas de utilizar Kubernetes y Docker de forma conjunta.
Introducción a los contenedores
La contenedorización permite a los ingenieros agrupar el código de la aplicación con dependencias específicas de la aplicación en un paquete ligero denominado contenedor. Los contenedores virtualizan los sistemas operativos y los recursos informáticos, como CPU y RAM, en función del consumo esperado. Por eso, muchas de las aplicaciones distribuidas actuales se desarrollan en contenedores, ya que cada contenedor tiene su propio sistema de archivos y, como no se comparten recursos, se evitan conflictos de dependencias. Esto es precisamente lo que diferencia a los contenedores de las máquinas virtuales, que son réplicas digitales de un host con su sistema operativo y recursos preservados con anterioridad.
Por qué utilizar motores de orquestación de contenedores y tiempo de ejecución de contenedores
El tiempo de ejecución de un contenedor es un componente de software responsable de gestionar el ciclo de vida de un contenedor en un sistema operativo host. Funciona junto a los motores de orquestación de contenedores para crear un clúster distribuido de contenedores de manera fácil y eficiente. Docker, por ejemplo, es una tecnología de contenedores que suele utilizarse junto con el motor de orquestación Kubernetes.
Los motores de orquestación de contenedores (COE) como Kubernetes simplifican la gestión de los contenedores y automatizan tareas complejas como estas:
- Autoescalado de contenedores
- Configuración de redes
- Equilibrio de carga
- Comprobaciones del estado
Los COE garantizan la eficiencia de las operaciones durante la implementación cargas de trabajo contenedorizadas.
Introducción a Docker y Kubernetes
Docker
El tiempo de ejecución de los contenedores es un componente esencial de Docker, que proporciona el entorno para ejecutar y gestionar contenedores. Como tecnología de contenedorización, Docker ofrece una interfaz legible por humanos, conocida como cliente Docker (Docker Client), que gestiona las cargas de trabajo en el equipo host interactuando con el tiempo de ejecución del contenedor llamado Containerd.
Existen dos tipos de cliente Docker:
- Docker compose: ayuda a gestionar aplicaciones compuestas por varios contenedores, y puede iniciarlas o detenerlas con un solo comando.
- docker: gestiona los contenedores individualmente para iniciarlos, detenerlos o eliminarlos.
Docker también respalda otros procesos de contenedorización:
- Las imágenes de Docker se crean utilizando un archivo de configuración llamado Dockerfile y se almacenan dentro de una aplicación sin estado (Docker Registry). Las imágenes pueden alojarse localmente o en la nube (por ejemplo, a través de DockerHub).
- Un punto de montaje es un sistema de archivos en el que se monta un directorio o archivo del sistema de archivos del host). Al iniciar un contenedor, Docker crea un punto de montaje y envía alertas al Kernel para asignar la CPU, la memoria, el disco y los puertos de host necesarios.
A pesar de sus muchas virtudes, Docker está limitado en los siguientes aspectos:
- Gestión de varios clústeres de contenedores en nodos distribuidos en una sola sesión.
- Operaciones en lote en un entorno multinodo (como contenedores con autoescalado).
Sin embargo, Kubernetes ayuda a superar estas limitaciones al gestionar las cargas de trabajo contenedorizadas a través de un clúster de nodos.
Kubernetes
Kubernetes es una potente herramienta de orquestación para gestionar contenedores en múltiples hosts mediante su Interfaz de Tiempo de Ejecución de Contenedores. (CRI). La CRI permite a Kubernetes admitir plataformas de contenedorización como Docker para crear, eliminar y gestionar contenedores en los nodos del servidor.
Kubernetes agiliza la gestión de clústeres mediante el uso de objetos de recursos, como implementaciones, para dirigir un grupo de pods de aplicaciones (un pequeño clúster de contenedores) como una unidad, lo que permite escalar fácilmente los pods o actualizar las imágenes de los contenedores con un solo comando.
Kubernetes proporciona a los operadores una mayor visibilidad del clúster al elaborar un registro en tres niveles diferentes de granularidad:
- Los logs a nivel de contenedor se generan al capturar stdout y stderr de las aplicaciones.
- Los logs a nivel de nodo se agregan desde los contenedores de la aplicación y se guardan de acuerdo con la directiva de rotación de logs definida para la configuración de cada implementación.
- Los logs a nivel de clúster ofrecen información detallada sobre los componentes de Kubernetes, como etcd o kube-proxy.
Más información
En esta guía, nos centraremos en el aspecto de Kubernetes de la seguridad de la nube, y analizaremos la superficie de ataque, el ciclo de vida de la seguridad y las 12 mejores prácticas.
¿Por qué utilizar Kubernetes con Docker?
Kubernetes y Docker son dos tecnologías que se complementan. Cuando se integran, pueden aportar ventajas muy importantes y capacidades mejoradas.
- Alta disponibilidad
- Autoescalado
- el almacenamiento;
- Paneles de monitorización
Alta disponibilidad
La limitación de Docker de poder gestionar únicamente contenedores en un único nodo alojado y de no poder alterar el estado de los servidores se resuelve con Kubernetes, que puede programar contenedores en múltiples nodos. Kubernetes implementa un nodo nuevo cuando uno existente falla o deja de funcionar correctamente. Al mantener una distribución equilibrada de la carga de trabajo, esta estrategia garantiza una alta disponibilidad en todo momento.
Autoescalado
Kubernetes cuenta con soporte integrado para el escalado automático en clústeres de servidores, lo que permite a los usuarios definir criterios de escalado, como umbrales para diversas métricas (como la utilización de la CPU o la RAM). Cuando se alcanzan estos umbrales (por ejemplo, mucho tráfico o un uso elevado de la CPU), Kubernetes puede ampliar automáticamente los contenedores. De manera similar, puede reducirlos cuando la utilización cae por debajo de los umbrales definidos. Esto ayuda a mantener una latencia baja de manera rentable.
el almacenamiento;
Para abordar la naturaleza normalmente efímera de los contenedores, Docker proporciona dos modos de almacenamiento persistente: volumen y montajes enlazados. Sin embargo, Kubernetes ofrece múltiples opciones de integración de almacenamiento al abstraer la capa de almacenamiento de los contenedores. Gracias a ello, disponemos de opciones como:
- Almacenamiento no persistente
- Almacenamiento persistente (como sistemas de archivos en red o canales de fibra)
- Almacenamiento efímero (como emptyDirs y ConfigMaps)
Paneles de monitorización
La monitorización ahora es un aspecto fundamental de la gestión del ciclo de vida de las aplicaciones. Kubernetes admite la integración de varios paneles de control para proporcionar capacidades sólidas de monitorización y mecanismos de alerta rápida para una respuesta rápida ante incidentes. Los paneles de control y las visualizaciones de Prometheus y Grafana son populares por su interfaz fácil de usar con alertas, visibilidad y análisis de diferentes métricas en una infraestructura de microservicios.
Panel de PrometheusResumen
La tecnología de contenedorización se ha convertido en un aspecto esencial de las aplicaciones modernas. Las plataformas de contenedores, como Docker, y los motores de orquestación de contenedores, como Kubernetes, se complementan entre sí para simplificar la gestión de contenedores.
Docker es una solución ligera que resuelve problemas de implementación de aplicaciones en múltiples entornos al empaquetar una aplicación y sus dependencias. Kubernetes aprovecha la contenedorización con sus funciones avanzadas, para lograr una mayor visibilidad y control sobre los clústeres que ejecutan cargas de trabajo complejas.
Cuando se integran, Docker y Kubernetes facilitan la gestión, la implementación y el escalado de ecosistemas distribuidos grandes y complejos.
Arfan Sharif ocupa el cargo de Product Marketing Lead para la cartera de observabilidad en CrowdStrike. Ha dedicado más de 15 años al fomento de soluciones de gestión de logs, ITOps, observabilidad, seguridad y experiencia del cliente en empresas como Splunk, Genesys y Quest Software. Arfan se graduó en informática en la Universidad de Bucks and Chilterns y ha dedicado su carrera profesional al marketing de productos y la ingeniería de ventas.
