لقد برزت Kubernetes كالمعيار الفعلي لتنظيم الحاويات، مما يمكّن المنظمات من أتمتة نشر وتوسيع وإدارة التطبيقات المعتمدة على الحاويات. ومع ذلك، عند اعتماد الشركات لـ Kubernetes، فإنها غالبًا ما تواجه تحديات تتعلق بإدارة التكاليف وتحسين الأداء. تستعرض هذه المقالة الاستراتيجيات المتبعة لتحسين تجمعات Kubernetes من أجل أداء فعال من حيث التكلفة، مما يضمن أن تتمكن المنظمات من الاستفادة القصوى من مواردها مع تقليل النفقات.

فهم هياكل تكاليف Kubernetes

قبل الخوض في استراتيجيات التحسين، من الضروري فهم هياكل التكاليف المرتبطة بـ Kubernetes:

• تكاليف الحوسبة: التكاليف التي تتحملها البنية التحتية الأساسية، التي يتم فرضها عادةً من قبل مقدمي خدمات السحابة بناءً على عدد ونوع العقد في التجمع.

• تكاليف التخزين: التكاليف المتعلقة بحلول التخزين المستمر، بما في ذلك التخزين الكتلي والتخزين الكائناتي.

• تكاليف الشبكة: الرسوم المرتبطة بنقل البيانات، سواء داخل التجمع أو إلى الموارد الخارجية.

• تكاليف الإدارة: التكاليف المتكبدة من الأدوات المستخدمة للمراقبة، وتسجيل السجلات، وإدارة بيئة Kubernetes.

فهم هذه المكونات التكلفة أمر بالغ الأهمية من أجل التحسين الفعال.

أفضل الممارسات لأداء فعال من حيث التكلفة

• حجم التجمع المناسب

  • تقييم الأحمال: ابدأ بتحليل متطلبات الموارد لتطبيقاتك. استخدم أدوات مثل Kubernetes Metrics Server أو Prometheus لجمع مقاييس حول استخدام وحدة المعالجة المركزية والذاكرة. حدد العقد أو الحاويات التي لا يتم استخدامها بشكل كافٍ ويمكن تقليصها.

  • استخدام أنواع مثيلات مناسبة: اختر أنواع المثيلات التي تتناسب مع متطلبات الأحمال. على سبيل المثال، المثيلات المحسنة من حيث المعالجة تكون مثالية للتطبيقات التي تعتمد على وحدة المعالجة المركزية، بينما المثيلات المحسنة من حيث الذاكرة هي الأفضل للتطبيقات التي تعتمد على الذاكرة.

• التوسع التلقائي: نفذ مُدرج الحاويات التلقائي الأفقي (HPA) لضبط عدد الحاويات تلقائيًا في النشر بناءً على استخدام وحدة المعالجة المركزية أو الذاكرة. يساعد هذا في التأكد من استخدام الموارد فقط عند الحاجة.

• استغلال المثيلات المتاحة والمثيلات القابلة للتخطي: تقدم المثيلات المتاحة (AWS) والمثيلات القابلة للتخطي (GCP) توفيرًا كبيرًا في التكاليف، يصل غالبًا إلى 90٪ مقارنةً بالمثيلات المتاحة عند الطلب. يمكن استخدام هذه المثيلات للأحمال غير الحرجة أو المهام المتعلقة بالمعالجة الدفعة.

• استخدام أنواع مختلطة من المثيلات: النظر في استخدام مزيج من المثيلات المتاحة والمثيلات عند الطلب لتحقيق التوازن بين التوفير في التكاليف والتوافر. يمكن لـ Kubernetes’s Cluster Autoscaler إدارة هذا المزيج تلقائيًا، وتوسيعه وتقليصه حسب الحاجة.

تحسين تكاليف التخزين

• استخدام فئات التخزين المناسبة: تدعم Kubernetes فئات تخزين مختلفة، مما يسمح لك باختيار النوع المناسب من التخزين بناءً على احتياجات الأداء والتكلفة. على سبيل المثال، استخدام SSDs القياسية للتطبيقات عالية الأداء وHDDs للتخزين الأرشيفي يمكن أن يساعد في تحسين التكاليف.

• تنظيف الحجوم غير المستخدمة: قم بمراجعة وحذف PersistentVolumeClaims (PVCs) غير المستخدمة بانتظام لتجنب تكاليف التخزين غير الضرورية. يمكن أتمتة هذه العملية باستخدام وظائف Kubernetes أو السكربتات التي تتحقق من الموارد غير المستخدمة وتنظيفها.

تحسين الشبكة

• مراقبة حركة الشبكة: فهم أنماط حركة الشبكة يمكن أن يساعد في تحديد التكاليف غير الضرورية. استخدم أدوات مثل Calico أو Cilium لمراقبة الشبكة للحصول على رؤى حول أنماط نقل البيانات.

• تحسين نقل البيانات: قلل من تكاليف نقل البيانات من خلال التأكد من أن الخدمات تتواصل بكفاءة. استخدم تقنيات مثل ضغط البيانات وتجميعها لتقليل كمية البيانات المرسلة عبر الشبكة.

تنفيذ خطوط أنابيب CI/CD

يمكن أن تساعد خطوط أنابيب التكامل المستمر والنشر المستمر (CI/CD) في أتمتة عملية النشر، مما يقلل من العبء اليدوي المرتبط بإدارة التطبيقات. يمكن أن تساعد أدوات مثل Jenkins وGitLab CI/CD أو GitHub Actions في تسهيل تدفقات عمل النشر.

تحسين عمليات البناء

قم بتحسين خطوط أنابيب CI/CD من خلال تخزين الاعتماديات في الذاكرة واستخدام صور أساسية خفيفة الوزن. يمكن أن يقلل ذلك بشكل كبير من أوقات البناء واستخدام الموارد أثناء عملية CI/CD.

استخدام أدوات المراقبة وإدارة التكاليف

أدوات المراقبة أساسية لتحديد فرص توفير التكاليف واختناقات الأداء. تشمل بعض الأدوات الشهيرة:

• Prometheus وGrafana: لمراقبة استخدام الموارد وأداء التطبيقات.
• Kube Cost: مصمم خصيصًا لمراقبة التكاليف في بيئات Kubernetes.
• AWS Cost Explorer: لتتبع إنفاق AWS وتحديد اتجاهات التكاليف.

المراجعة والتحسين المنتظم

• إجراء تدقيقات التكاليف: نفذ تدقيقات منتظمة لموارد Kubernetes الخاصة بك لتحديد مناطق التحسين. ابحث عن الموارد التي لا يتم استخدامها بشكل كافٍ، والعقد الخاملة، وفرص دمج الأحمال.

• ابق على اطلاع: حافظ على تحديثك بأفضل الممارسات والميزات الجديدة في Kubernetes. يستمر مجتمع Kubernetes في التطور، ويمكن أن يساعدك البقاء على اطلاع في الاستفادة من الفرص الجديدة للتحسين.

تحسين التكاليف في شركة SaaS

الخلفية
كانت شركة SaaS تواجه زيادة في تكاليف السحابة أثناء توسيع بنيتها التحتية الخاصة بـ Kubernetes. قرروا تنفيذ استراتيجيات التحسين لتقليل التكاليف دون التضحية بالأداء.

الخطوات المتخذة

• تقييم الأحمال: استخدم الفريق Prometheus لتحليل استخدام الموارد واكتشف عدة عقد غير مستخدمة بشكل كافٍ.

• حجم التجمع المناسب: قاموا بضبط طلبات الموارد والحدود لنشرهم استنادًا إلى الرؤى المستخلصة.

• تنفيذ HPA: قامت الشركة بتطبيق مدرجي الحاويات التلقائي الأفقي لتطبيقات رئيسية، مما قلل عدد الحاويات النشطة خلال فترات انخفاض الحركة.

• استخدام المثيلات المتاحة: قاموا بنقل الأحمال غير الحرجة إلى المثيلات المتاحة، مما حقق توفيرًا كبيرًا في التكاليف.

• المراقبة والتنبيهات: قاموا بإعداد لوحات Grafana لمراقبة استخدام الموارد وتلقي التنبيهات لأي شذوذ.

النتائج
بعد تنفيذ هذه الاستراتيجيات، خفضت الشركة تكاليف بنيتها التحتية في Kubernetes بنسبة 40٪ مع الحفاظ على أداء التطبيق. سمح لهم نهج المراقبة المستمرة بالتكيف بسرعة مع متطلبات الأحمال المتغيرة.

يتطلب تحسين تجمعات Kubernetes من أجل أداء فعال من حيث التكلفة نهجًا متعدد الجوانب يتضمن التخطيط الدقيق، والمراقبة، والتحسين المستمر. من خلال اختيار حجم التجمع المناسب، وتكوين طلبات الموارد والحدود، واستغلال المثيلات المتاحة، وتنفيذ ممارسات CI/CD الفعالة، يمكن للمنظمات تقليل تكاليف السحابة بشكل كبير مع ضمان أداء مثالي للتطبيقات. تعتبر التدقيقات المنتظمة والبقاء على اطلاع حول أفضل ممارسات Kubernetes أمرًا بالغ الأهمية للحفاظ على بنية تحتية فعالة وفعالة من حيث التكلفة.