Anwendungen mit ReplicaSets skalieren

In der Welt cloudnativer Anwendungen ist Skalierung entscheidend. Sie stellt sicher, dass Ihre Anwendungen unterschiedlich hohe Auslastungen bewältigen können und verfügbar bleiben, selbst wenn Komponenten ausfallen.

Skalierung bedeutet, die Anzahl der laufenden Anwendungsinstanzen an die Nachfrage anzupassen. Sind es zu wenige, wird Ihre Anwendung langsam oder reagiert nicht mehr. Sind es zu viele, verschwenden Sie Ressourcen.

Ein ReplicaSet ist ein zentrales Kubernetes-Objekt, dessen Hauptaufgabe darin besteht, jederzeit eine stabile Gruppe laufender Pods aufrechtzuerhalten.

Stellen Sie es sich als Wächter Ihrer Pods vor. Es sorgt dafür, dass die Anzahl der von Ihnen gewünschten identischen Pods stets der Anzahl der tatsächlich laufenden Pods entspricht.

Das Hauptziel eines ReplicaSets besteht darin, die Verfügbarkeit einer festgelegten Anzahl identischer Pods zu gewährleisten.

• Wenn ein Pod ausfällt (z. B. aufgrund eines Node-Ausfalls), erstellt das ReplicaSet automatisch einen neuen.
• Wenn ein externer Prozess zu viele Pods erstellt, beendet das ReplicaSet die überzähligen.
• Diese Selbstheilungsfunktion ist entscheidend für die Zuverlässigkeit von Anwendungen.

Wie andere Kubernetes-Objekte wird auch ein ReplicaSet mithilfe einer YAML-Datei definiert. Hier sehen Sie die grundlegende Struktur:

• apiVersion: Definiert die Kubernetes-API-Version (z. B. apps/v1).
• kind: Gibt den Objekttyp an, nämlich ReplicaSet.
• metadata: Enthält identifizierende Informationen wie den name.
• spec: Beschreibt den gewünschten Zustand des ReplicaSets.

Im Abschnitt spec sind replicas und selector zwei wichtige Felder:

• replicas: Gibt an, wie viele identische Pods laufen sollen.
• selector: Legt fest, wie das ReplicaSet Pods findet und verwaltet. Dazu werden Labels verwendet, um Pods zuzuordnen. Nur Pods, die diesen Labels entsprechen, gelten als Teil dieses ReplicaSets.

Das Feld spec.template enthält den Bauplan für die Pods, die das ReplicaSet erstellt. Im Wesentlichen handelt es sich dabei um eine standardmäßige Pod-Definition.

Dieses Template enthält die Metadaten des Pods (z. B. Labels) sowie seine Spezifikation (z. B. Container-Images, Ports usw.). Die Labels im Template müssen mit dem spec.selector übereinstimmen!

Definieren wir ein ReplicaSet, das dafür sorgt, dass immer zwei Nginx-Webserver-Pods laufen. Beachten Sie, dass die Labels des Pod-Templates (app: nginx) mit dem Selector übereinstimmen.

Um dieses ReplicaSet zu erstellen, speichern Sie das YAML als nginx-rs.yaml und wenden Sie es an. Prüfen Sie anschließend seinen Status und die von ihm verwalteten Pods:

Sie können die gewünschte Anzahl von Pods für ein ReplicaSet mithilfe des Befehls kubectl scale dynamisch ändern. Skalieren wir unser Nginx-ReplicaSet auf vier Pods:

Wenn Sie ein ReplicaSet skalieren, erstellt oder löscht Kubernetes automatisch Pods, bis die neue Anzahl unter replicas erreicht ist. Sie können diesen Vorgang in Echtzeit beobachten:

Sie haben ein ReplicaSet namens my-app-rs, in dem derzeit drei Pods laufen. Sie möchten die Anzahl auf fünf Pods erhöhen. Welchen kubectl-Befehl würden Sie verwenden?

Sie haben gelernt, dass ReplicaSets entscheidend dafür sind, eine gewünschte Anzahl identischer Pods aufrechtzuerhalten, und dass sie durch Selbstheilung eine hohe Verfügbarkeit Ihrer Anwendungen ermöglichen. Sie können sie in YAML definieren und mit kubectl scale skalieren.

Obwohl ReplicaSets leistungsfähig sind, verwenden Sie in der Praxis häufig Deployments. Diese verwalten ReplicaSets für Sie und bieten zusätzliche Funktionen wie Rolling Updates. Als Nächstes sehen wir uns Deployments an!