Rambler's Top100
Статьи ИКС № 4 2023
19 сентября 2023

Сильный, но легкий: K3s – упрощенная версия Kubernetes

Контейнерный формат разработки и развертывания приложений – стандарт нового времени. Все знают о системе управления контейнерами K8s (Kubernetes), однако существует и K3s – облегченный вариант ее исполнения. В чем различия, преимущества и возможности для пользователей?

K8s и K3s: найди 10 различий

K8s (или Kubernetes) и K3s – это инструменты для управления контейнерами, т.е. легковесными автономными ИТ-средами, которые содержат в себе приложение, его зависимости и все необходимые для работы библиотеки и файлы. 

Kubernetes (обычно сокращается до K8s, где 8 – количество букв, пропущенных между K и s) – платформа с открытым исходным кодом для автоматизации развертывания, масштабирования и управления контейнеризированными приложениями. K8s – один из наиболее широко используемых оркестраторов контейнеров. Он создан и поддерживается сообществом разработчиков из Google.

Основные особенности Kubernetes:
  • позволяет настраивать и расширять функциональность с помощью API и плагинов;
  • может масштабировать приложения горизонтально, добавляя или удаляя экземпляры контейнеров на основе нагрузки;
  • обеспечивает автоматическое восстановление при сбоях;
  • позволяет безопасно хранить конфигурационные данные и секреты и управлять ими.
K3s – упрощенная версия Kubernetes, предназначенная для запуска на ресурсоограниченных окружениях, например небольших серверах, встраиваемых системах, виртуальных машинах или даже на одноплатном компьютере Raspberry Pi. Она создана проектом Rancher Labs и является легковесной альтернативой полноценному Kubernetes.

Особенности K3s:
  • использует меньше системных ресурсов и имеет меньший размер по сравнению с полноценным Kubernetes, поэтому подходит для сред с невысокой производительностью;
  • отличается простотой установки и настройки;
  • включает в себя легковесный сервер баз данных SQLite, заменяющий отдельную базу данных.
В целом главная разница между двумя К связана с упрощенной структурой и минималистичным подходом К3s к наиболее важным компонентам и функциям. Однако ключевые концепции и возможности Kubernetes в K3s сохранены.

Важная ремарка: общая «легковесность» K3s не означает, что эту версию нельзя использовать в высоконагруженных проектах – вовсе нет, ее можно масштабировать примерно до 20 тыс. хостов. K3s – это тот же оркестратор K8s, из которого «выпилили» все условно ненужное, но основные возможности работают так же.

Особенности выбора

При выборе между K3s и полной версией Kubernetes важно учесть специфику проекта, доступные ресурсы и предполагаемые сценарии использования. Если вам нужна легкая и удобная платформа для управления контейнеризированными приложениями, но у вас ограниченные ИТ-ресурсы, выбор в пользу K3s будет оптимальным.

K3s подходит для следующих ситуаций:
  • развертывание на IoT-устройствах или встроенных системах, где ресурсы процессора и памяти ограничены; 
  • развертывание контейнеров в локальных средах разработки и тестирования для эффективного распределения ресурсов;
  • запуск приложений в облачной или виртуальной среде с ограниченными ресурсами для минимизации операционных затрат.
Говоря о конкретных сценариях, можно выделить следующие: 
  1. Среды CI/CD. Конвейеры непрерывной интеграции/непрерывного развертывания часто требуют наличия кластеров Kubernetes для тестирования и развертывания приложений. K3s можно использовать для создания временных или изолированных кластеров специально для процессов CI/CD.
  2. Одноузловые (one node) развертывания. K3s можно использовать для запуска Kubernetes на одном узле, в частности для сценариев, в которых требуется организовать управление контейнерами на одной машине без сложностей, связанных с многоузловым кластером Kubernetes.
  3. Малогабаритные производственные развертывания. Для небольших приложений или проектов с ограниченными ресурсами K3s может служить экономически эффективным и простым вариантом запуска Kubernetes в производство.
  4. Образовательные цели. K3s – отличный инструмент для изучения и преподавания концепций Kubernetes, поскольку упрощает процесс развертывания и снижает накладные расходы, связанные с полным кластером Kubernetes.
  5. Удаленные и несоединенные среды. В сценариях, где сетевое соединение прерывисто или недоступно, K3s можно использовать для создания кластеров Kubernetes на отключенных узлах или в удаленных местах. 
  6. Тестирование и эксперименты с Kubernetes. Если вы хотите поэкспериментировать с различными конфигурациями Kubernetes или протестировать определенные функции, K3s может стать легкой и одноразовой игровой площадкой для тестирования.
Пример из жизни 

Рассмотрим пример использования K3s для реальной бизнес-задачи. У вас есть интернет-магазин, и вы хотите оптимизировать его инфраструктуру, чтобы быстро масштабировать сервисы в ответ на изменения нагрузки, обеспечивая высокую доступность.

Решение: развертывание K3s для оркестрации контейнеров, запускающих микросервисы, на которых работает ваш магазин.

Шаги:

1. Подготовка инфраструктуры и установка K3s:
  • приобретите или арендуйте несколько серверов (или виртуальных машин);
  • установите K3s.
2. Настройка кластера:
  • используйте kubectl для создания и развертывания манифестов, которые описывают ваши микросервисы (например, фронтенд, бэкенд, базу данных).
3. Мониторинг и логирование:
  • разверните Prometheus и Grafana для мониторинга метрик;
  • разверните Loki или ELK-стек для логирования.
4. CI/CD:
  • интегрируйте K3s с вашим CI/CD, чтобы автоматически развертывать новые версии микросервисов при каждом обновлении кода.
5. Масштабирование:
  • настройте автоматическое масштабирование подов (групп контейнеров) на основе CPU или других метрик.
6. Бэкапы и обновления:
  • создайте стратегию резервного копирования для ваших данных;
  • протестируйте обновления K3s и вашего приложения на стенде перед применением в рабочей среде.
7. Тестирование:
  • произведите нагрузочное и стресс-тестирование, чтобы убедиться в надежности решения.
8. Пуск в производство:
  • после успешного тестирования переведите ваш K3s-кластер в рабочий режим.
Конечные показатели производительности зависят от множества факторов: текущего состояния инфраструктуры, характеристик серверного оборудования, спецификации вашего веб-приложения и т.д. Однако в целом переход на микросервисную архитектуру с использованием K3s может дать следующие результаты:
  • Ускорение загрузки страниц. Улучшенное распределение нагрузки и оптимизация ресурсов ускорят загрузку страниц, ввод данных и проч.
  • Увеличение конверсии. Уменьшение времени простоя и повышение скорости работы сайта могут положительно сказаться на пользовательском опыте, что, в свою очередь, увеличит конверсию.
Конечно, эти плюсы появятся не сами собой, они требуют грамотной настройки и управления. Но в среднесрочной и долгосрочной перспективе переход на такую архитектуру может значительно улучшить производительность и надежность веб-магазина.

***
В целом K3s лучше всего подходит для тех случаев, когда важны эффективность использования ресурсов, простота и быстрота развертывания при сохранении мощи и гибкости оркестровки Kubernetes.

Если же у вас большой кластер или вы используете продвинутые функции Kubernetes, то более уместной может оказаться полная версия К8s. Она предлагает широкий спектр функций и развитую экосистему инструментов, которые могут быть полезны в сложных и масштабируемых средах.

Денис Афанасьев, руководитель направления облачных решений, CorpSoft24
Заметили неточность или опечатку в тексте? Выделите её мышкой и нажмите: Ctrl + Enter. Спасибо!