إعداد ومراقبة مجموعة Kubernetes

لقد ظهرت Kubernetes كمنصة رائدة لتنظيم الحاويات، مما يتيح للمؤسسات نشر وإدارة وتوسيع التطبيقات المعتمدة على الحاويات بكفاءة. يقدم هذا المقال دليلاً شاملاً حول إعداد ومراقبة مجموعة Kubernetes، موجهًا لكل من المبتدئين والمستخدمين ذوي الخبرة. بنهاية المقال، سيكون لديك فهم قوي لهيكلية Kubernetes، وعمليات إعداد المجموعات، واستراتيجيات المراقبة الفعالة.

فهم Kubernetes

ما هي Kubernetes؟

Kubernetes هي منصة مفتوحة المصدر تم تصميمها لأتمتة نشر وتوسيع وتشغيل حاويات التطبيقات. تم تطويرها في الأصل بواسطة Google، وأصبحت Kubernetes الآن المعيار الفعلي لإدارة التطبيقات المعتمدة على الحاويات عبر مجموعات من المضيفين.

المكونات الرئيسية لـ Kubernetes

• العقد (Nodes): هي أجهزة فعلية أو افتراضية تقوم بتشغيل مكونات Kubernetes والتطبيقات المعتمدة على الحاويات.
• الحاويات (Pods): هي أصغر الوحدات القابلة للنشر في Kubernetes، ويمكن أن تحتوي على حاوية أو أكثر.
• الخدمات (Services): هي تجريدات تحدد مجموعة منطقية من الحاويات مع سياسة للوصول إليها.
• التحكم (Controllers): تدير حالة المجموعة، وتضمن أن الحالة المرغوبة تتطابق مع الحالة الحالية.
• المساحات (Namespaces): هي مجموعات افتراضية ضمن مجموعة فعلية، مما يسمح بفصل الموارد.

استخدامات Kubernetes

Kubernetes هو منصة مرنة ويمكن استخدامها لعدة تطبيقات بما في ذلك:

• هياكل الميكروسيرفيس (Microservices architectures)
• التكامل المستمر والنشر المستمر (CI/CD)
• معالجة الدفعات والأعباء الكبيرة من البيانات
• نشر السحابة الهجينة (Hybrid cloud deployments)

التحضير لإعداد مجموعة Kubernetes

المتطلبات المبدئية

قبل إعداد مجموعة Kubernetes، تأكد من أن لديك:

• فهم أساسي للحاويات و Docker.
• وصول إلى مزود سحابي (مثل AWS، GCP، Azure) أو أجهزة على الموقع.
• الأذونات اللازمة لإنشاء الموارد على المنصة التي تختارها.

اختيار البيئة المناسبة

يمكن نشر Kubernetes في بيئات مختلفة، بما في ذلك:

• في الموقع (On-Premises): مثالي للمؤسسات التي لديها لوائح صارمة بشأن البيانات أو التي تفضل إدارة بنيتها التحتية.
• السحابة العامة (Public Cloud): يقدم مزودو السحابة مثل AWS، GCP، و Azure خدمات Kubernetes المدارة (مثل Amazon EKS، Google GKE، Azure AKS) التي تبسط إعداد وإدارة النظام.
• السحابة الهجينة (Hybrid Cloud): مزيج من البيئات المحلية والسحابية، مما يوفر المرونة والتكرار.

إعداد البنية التحتية

• اختيار المثيلات (Select Instances): اختر أنواع المثيلات المناسبة بناءً على عبء العمل المتوقع. تأكد من أن المثيلات تحتوي على ما يكفي من وحدة المعالجة المركزية (CPU) والذاكرة والتخزين.
• الشبكات (Networking): قم بتكوين الشبكات للتواصل بين العقد. تأكد من أن المنافذ المطلوبة بواسطة Kubernetes مفتوحة.
• التخزين (Storage): قرر الخيارات المناسبة للتخزين المستمر للتطبيقات التي تحتفظ بالحالة. عادةً ما توفر مزودات السحابة خدمات تخزين مدارة.

إعداد مجموعة Kubernetes

تثبيت Kubernetes

يمكنك إعداد Kubernetes باستخدام أدوات وطرق متعددة. فيما يلي طريقتان شائعتان:

1. استخدام Kubeadm

   • انضمام العقد العاملة: قم بتشغيل الأمر المقدم للانضمام إلى كل عقدة عاملة لإضافتها إلى المجموعة.

2. استخدام خدمات Kubernetes المدارة

   • AWS EKS:
     • اذهب إلى وحدة تحكم Amazon EKS.
     • أنشئ مجموعة جديدة باتباع الخطوات الموجهة.
     • اختر أنواع المثيلات وقم بتكوين إعدادات الشبكة.
   • Google GKE:
     • الوصول إلى وحدة تحكم Google Cloud.
     • انتقل إلى Kubernetes Engine وأنشئ مجموعة جديدة.
     • اختر تكوينات العقد وخيارات إضافية.
   • Azure AKS:
     • افتح بوابة Azure.
     • أنشئ خدمة Kubernetes جديدة.
     • اختر تكوينات التوسع وعدد العقد والمناطق.

تكوين الشبكة للمجموعة

الشبكات أمر بالغ الأهمية للتواصل داخل مجموعة Kubernetes:

• CNI Plugins: تدعم Kubernetes العديد من الإضافات للشبكة مثل Calico، Weave، Flannel. اختر واحدة بناءً على احتياجاتك واتبع تعليمات التثبيت.
• الخدمات وتوازن الأحمال (Services and Load Balancing): قم بإنشاء خدمات لعرض التطبيقات. استخدم خدمات LoadBalancer للحصول على عنوان IP عام في بيئات السحابة.

نشر التطبيقات على Kubernetes

ينطوي نشر التطبيقات على إنشاء بيانات Kubernetes (ملفات YAML) التي تحدد مواردك:

• تطبيق البيانات:
  kubectl apply -f deployment.yaml

• عرض النشر:
  kubectl expose deployment myapp --type=LoadBalancer --port=8080

مراقبة مجموعات Kubernetes

أهمية المراقبة

المراقبة أمر بالغ الأهمية للحفاظ على صحة وأداء مجموعات Kubernetes. إنها تساعدك في:

• اكتشاف المشكلات وحلها بشكل استباقي.
• ضمان استخدام الموارد بشكل أمثل.
• الحفاظ على توفر التطبيقات بشكل مستمر.

أدوات مراقبة Kubernetes

هناك العديد من الأدوات التي يمكن أن تساعدك في مراقبة مجموعات Kubernetes بشكل فعال:

• Prometheus: هو حل مفتوح المصدر لجمع المقاييس من الأهداف المحددة في فترات معينة.
• Grafana: هو أداة تصوّر تتكامل مع Prometheus لتوفير لوحات معلومات لعرض المقاييس.
• Kube-state-metrics: يكشف المقاييس على مستوى المجموعة لكائنات Kubernetes.
• Elasticsearch و Kibana: للمراقبة وعرض السجلات من التطبيقات الخاصة بك.

إعداد المراقبة باستخدام Prometheus و Grafana

• تثبيت Prometheus:
  kubectl create namespace monitoring
  نشر Prometheus باستخدام Prometheus Operator أو مخططات Helm.

• تثبيت Grafana:
  kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/grafana/helm-charts/main/charts/grafana/templates/deployment.yaml

إنشاء لوحات البيانات:

استخدم ميزة لوحة المعلومات في Grafana لإنشاء تصورات مخصصة بناءً على مقاييس Prometheus الخاصة بك.

أفضل الممارسات لإدارة Kubernetes

إدارة الموارد والتخصيص

إدارة الموارد بكفاءة أمر بالغ الأهمية لتحقيق أداء مثالي للمجموعة:

• طلبات وحدود الموارد: تحديد طلبات وقيود CPU والذاكرة في مواصفات الحاويات لضمان تخصيص الموارد بشكل عادل.
• مقاييس التوسع التلقائي للحاويات (Horizontal Pod Autoscaler): تنفيذ المقاييس التلقائية لتوسيع الحاويات بناءً على استخدام CPU أو الذاكرة بشكل تلقائي.