O que é orquestração de containers?

• A orquestração é o processo que automatiza a implantação, o gerenciamento, a escala e a rede dos containers ao longo do ciclo de vida.
• As plataformas de orquestração de containers, como o Kubernetes, criam uma operação fluida e autogerenciada.
• A orquestração coordena microsserviços em containers separados.
• O Kubernetes elimina diversos processos manuais relacionados à implantação e à escala de aplicações em containers.
• A Red Hat cria ferramentas essenciais para proteger, simplificar e atualizar automaticamente sua infraestrutura de containers.

O que é orquestração de containers?

A orquestração é o processo que automatiza a implantação, o gerenciamento, a escalabilidade e a rede dos containers ao longo do ciclo de vida, possibilitando a implantação de software de forma consistente em vários ambientes diferentes em grande escala.

Containers, que empacotam uma aplicação e seu ambiente de runtime juntos em uma unidade autônoma, são essenciais para o desenvolvimento de aplicações nativas em nuvem. A orquestração é importante principalmente para empresas que precisam implantar e gerenciar centenas ou milhares de hosts e containers. A maioria das soluções de orquestração de containers são baseadas no Kubernetes, uma plataforma open source amplamente adotada. 

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As plataformas de orquestração, como o Kubernetes, automatizam todo o ciclo de vida dos containers, transformando o que seria uma operação de manutenção contínua em uma operação tranquila e autogerenciada para as equipes de TI.

A orquestração de containers traz benefícios para a segurança, os custos e os métodos de desenvolvimento.

Desenvolvimento acelerado

Os containers, que são feitos para serem portáteis e executados de forma consistente entre ambientes, revelam oportunidades para métodos mais rápidos de desenvolvimento de software. Com a orquestração de containers, é possível desenvolver pipelines de integração e implantação contínuas (CI/CD), que melhoram a entrega de software no ciclo de vida do desenvolvimento de software via automação. Ela também se conecta a uma abordagem DevOps, que tem o objetivo de agilizar o processo do desenvolvimento de uma ideia à sua implantação.

Redução de custos

A orquestração pode escalar containers automaticamente conforme suas necessidades, oferecendo a capacidade necessária para suas aplicações enquanto conserva recursos e reduz custos. Uma plataforma de orquestração pode oferecer a flexibilidade para uma organização ser eficiente no uso de ambientes híbridos e multicloud.

Segurança

O desenvolvimento de software em containers ajuda as equipes a consertar problemas de segurança na etapa de criação, em vez de ter que atualizar ou aplicar um patch na aplicação já lançada. Essa função permite melhor previsibilidade no comportamento do container e detecção de comportamento anômalo. Com a orquestração, uma empresa pode aplicar políticas de segurança e governança, segmentando as regras por pods e grupos de pods. As plataformas de orquestração também viabilizam o controle de acesso baseado em função (RBAC), que atribui permissões específicas para usuários e contas de serviço.

A orquestração de containers gerencia as intensas demandas operacionais de aplicações nativas em nuvem modernas. No passado, uma aplicação de software era um bloco único e massivo, ou "monolítico". Hoje, as aplicações são divididas em dezenas ou centenas de pequenos serviços independentes chamados de microsserviços, cada um executado em um container próprio. A orquestração coordena essas partes móveis, viabilizando a comunicação, o escalonamento independente e a execução confiável em diferentes ambientes.

A orquestração de containers é útil para automatizar e gerenciar tarefas como:

• Provisionamento e implantação: o orquestrador lê seu modelo de configuração, faz o download das imagens de container necessárias e as inicializa automaticamente em toda a infraestrutura.
• Configuração e programação: avalia os servidores do seu cluster para escolher o host ideal para cada container e injeta as variáveis de ambiente e configurações de armazenamento necessárias na inicialização.
• Alocação de recursos: com limites definidos de CPU e memória, o orquestrador aloca containers com inteligência em servidores, maximizando a eficiência do hardware sem deixar que as aplicações consumam recursos umas das outras.
• Disponibilização de containers: monitora continuamente o cluster e substitui instantaneamente containers ou servidores com falha.
• Balanceamento de cargas de trabalho e escalabilidade: cria automaticamente réplicas de container adicionais quando os picos de tráfego atingem os limites definidos de recursos e as remove quando a demanda diminui, reduzindo custos.
• Balanceamento de carga e roteamento de tráfego: oferece um endpoint de roteamento interno permanente que distribui uniformemente o tráfego de rede em um pool variável de endereços IP de containers.
• Monitoramento da integridade dos containers: mecanismos de sondagem automatizados verificam regularmente se a execução dos containers está correta, reiniciando instantaneamente aplicações travadas e retendo o tráfego das que ainda estão inicializando.
• Configuração de aplicações por container: separa as configurações do código da aplicação injetando configurações exclusivas e chaves secretas diretamente no ambiente de container durante o runtime.
• Conservação de interações seguras: aplica políticas de firewall de rede rígidas e isoladas que determinam claramente quais containers podem se comunicar entre si, minimizando os riscos de segurança.

As ferramentas de orquestração de containers oferecem um framework para gerenciar a arquitetura de containers e microsserviços, em grande escala. Existem muitas ferramentas para essa finalidade que podem ser usadas no gerenciamento do ciclo de vida dos containers. Algumas das opções mais conhecidas são o Kubernetes, o Docker Swarm e o Apache Mesos.

O Kubernetes é uma ferramenta de orquestração de containers open source desenvolvida originalmente pelos engenheiros do Google. Em 2015, o Google doou o projeto Kubernetes à Cloud Native Computing Foundation, recém-formada na época.

Como o Kubernetes ajuda na orquestração de containers

A capacidade de orquestração do Kubernetes, torna possível desenvolver serviços de aplicações que abrangem vários containers, programar o uso desses containers no cluster, ajustar a escala e gerenciar a integridade deles com o passar do tempo.

O Kubernetes elimina diversos processos manuais relacionados à implantação e à escala de aplicações em containers. Você pode agrupar conjuntos de hosts, sejam máquinas virtuais ou físicas, executando containers Linux: o Kubernetes fornece a plataforma para gerenciar esses clusters de forma fácil e eficiente. 

Isso permite que você implemente e utilize uma infraestrutura baseada em containers de forma completa em ambientes de produção. Esses clusters podem abranger hosts em nuvens públicas, privadas ou híbridas. Por isso, o Kubernetes é a plataforma ideal para hospedar apps nativas em nuvem que precisam escalar rápido.

O Kubernetes também auxilia na portabilidade e no balanceamento de carga, permitindo que você mova aplicações sem a necessidade de redesenhá-las. 

Principais componentes do Kubernetes:

• Cluster: um plano de controle e uma ou mais máquinas de computação, chamadas de nós.
• Plano de controle: a coleção de processos que controlam os nós do Kubernetes. É o local onde todas as tarefas se originam.
• Kubelet: um serviço executado nos nós que lê os manifestos do container e assegura a inicialização e a execução de containers definidos.
• Pod: um grupo de um ou mais containers implantados em um único nó. Todos os containers em um determinado pod usam o mesmo endereço IP, IPC, nome do host e outros recursos.

As ferramentas de orquestração funcionam executando um loop de reconciliação contínua (também chamado de loop de controle) que ajusta constantemente a realidade conforme suas instruções.

Em vez de dar comandos detalhados à ferramenta (um método imperativo), você oferece um modelo de como o resultado final deve ser (um método declarativo). A única função do orquestrador é assegurar que o estado atual da infraestrutura sempre corresponda ao modelo desejado.

Quando você usa uma ferramenta de orquestração de containers como o Kubernetes, a configuração da aplicação é descrita em um arquivo YAML ou JSON. Esse arquivo instrui a ferramenta de gerenciamento de configuração sobre onde encontrar as imagens de container, como estabelecer uma rede e onde armazenar os logs.

Na hora de implantar um novo container, a ferramenta de gerenciamento de containers programa a implantação automaticamente em um cluster e encontra o host certo seguindo todas os requisitos (ou restrições) definidos. Depois, a ferramenta de orquestração gerencia o ciclo de vida do container com base nas especificações determinadas no arquivo de configuração.

Você pode usar padrões do Kubernetes para gerenciar a configuração, o ciclo de vida e a escala de aplicações e serviços baseados em container. Esses padrões reproduzíveis são as ferramentas que qualquer desenvolvedor Kubernetes precisa para criar sistemas completos. 

Com essa tecnologia, é possível adotar a orquestração de containers em qualquer ambiente, como em servidores on-premise e nuvens públicas ou privadas.

A Red Hat é uma empresa líder do setor e participa ativamente do desenvolvimento de tecnologias de containers open source e cria ferramentas essenciais para proteger, simplificar e atualizar automaticamente as infraestruturas de container.

Com o Red Hat® OpenShift®, os desenvolvedores podem criar novas aplicações em containers para hospedar e implantar na nuvem. Tudo isso com a escalabilidade, o controle e a orquestração necessários para transformar boas ideias em ótimos negócios, com rapidez e facilidade. Se quiser implantar ou migrar suas cargas de trabalho do Kubernetes para um serviço em nuvem gerenciado, o OpenShift também está disponível como serviço nativo em nuvem na Amazon Web Services (AWS), no Microsoft Azure, na Google Cloud, na IBM Cloud e em outros provedores.

Com o OpenShift, você pode usar o Red Hat Advanced Cluster Management e o Red Hat Ansible® Automation Platform juntos para implantar e gerenciar clusters do Kubernetes em ambientes de nuvem pública, on-premise ou na edge com eficiência.