Kubernetes

Kubernetes (kurz K8s) ist die verbreitetste Plattform, um Container-Anwendungen auf Clustern zu betreiben, zu verteilen und zu skalieren. Ursprünglich von Google entwickelt, heute von der Cloud Native Computing Foundation getragen. Die kleinste Einheit ist der Pod, Anwendungen laufen als Deployments und werden über Services erreichbar.

Überblick

Laut Quelle - Docker Bootcamp (Folien 257–271):

• Der Name ist griechisch für Steuermann, K8s steht für die acht ausgelassenen Buchstaben. In Go geschrieben.
• Deutlich mächtiger als Docker Swarm und nicht an Docker gebunden, sondern für verschiedene Container-Laufzeiten gebaut.
• Was Kubernetes nicht macht: Es baut und deployt keinen Quellcode (dafür Docker), stellt keine physischen Rechner bereit und bietet keine Dienste auf Anwendungsebene.
• Meist stellt es der Cloud-Anbieter bereit (AWS, Google Cloud, DigitalOcean). Zertifizierung: Certified Kubernetes Administrator (CKA).
• Der Kurs will nur so viel vermitteln, dass man „sich mit einem Cloud-Administrator über Kubernetes austauschen“ kann (Folie 258).

Architektur

Control Plane (Steuerungsebene, kann für Ausfallsicherheit auf mehrere Nodes verteilt werden):

• kube-apiserver – einziger Zugang zum Cluster, stellt die API bereit
• etcd – Speicher für Konfiguration, Zustand und Metadaten
• kube-scheduler – verteilt Pods nach freien Ressourcen auf die Nodes
• kube-controller-manager und cloud-controller-manager – Überwachungsschleifen, reagieren auf Ausfälle

Auf jedem Node (physische oder virtuelle Maschine): kubelet (führt Pods aus), kube-proxy (Netzwerkregeln und Weiterleitung) und eine Container-Laufzeit (Folien 265–268).

Objekte

• Pod: kleinste Einheit, eine Hülle um einen oder wenige zusammengehörige Container, die auf derselben Maschine laufen. Pods sind Wegwerfobjekte: Bei neuer Konfiguration werden sie gelöscht und neu erzeugt. Die Abstraktion macht die Container-Technik austauschbar (Folie 263).
• Workloads (Folie 285): ReplicaSet hält eine bestimmte Zahl Pod-Kopien am Laufen, Deployment verwaltet ein ReplicaSet und erlaubt Updates auf neue Versionen (für zustandslose Anwendungen), StatefulSet (zustandsbehaftet), DaemonSet (ein Pod auf jedem Node), Job/CronJob (einmalige oder geplante Aufgaben).
• Service: gibt einer Gruppe von Pods eine feste Adresse und einen DNS-Namen, auch wenn einzelne Pods ersetzt werden und neue IP-Adressen bekommen. Arten: ClusterIP (nur intern, Standard), NodePort (fester Port auf allen Nodes, meist 30000–32767), LoadBalancer (von aussen über den Lastverteiler des Cloud-Anbieters) (Folien 303–305).
• Pods finden andere Dienste über deren DNS-Namen im Cluster, etwa ein Flask-Frontend sein Redis-Backend (Folie 322).
• Labels (app: nginx) markieren Objekte, Selektoren (matchLabels) finden sie wieder. Das Deployment findet seine Pods über spec.selector.matchLabels, der muss zu den Labels der Pod-Vorlage passen (Folien 294–297).

Ausprobieren: Minikube und kubectl

• Minikube richtet lokal einen Ein-Node-Cluster ein, hier als Docker-Container: minikube start | status | dashboard | stop | delete (Folien 273–279).
• kubectl ist das Befehlszeilenwerkzeug für jeden Cluster (Folien 282–301).

kubectl get nodes | pods | deployments | services | all
kubectl create deployment nginx-deployment --image=nginx --replicas=3 --port=80
kubectl apply -f deployment.yaml
kubectl expose deployment nginx-deployment --port=80
kubectl logs <pod> ; kubectl describe pod <pod> ; kubectl exec -it <pod> -- /bin/bash
minikube service nginx-deployment      # im Browser öffnen

Eine Deployment-Beschreibung als YAML, die man ins Git legen und reproduzierbar anwenden kann (Folie 292, Umgebungsvariable aus Folie 325):

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
  labels:
    app: nginx
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:latest
        ports:
        - containerPort: 80
        env:
        - name: ENV_VAR
          value: "Der Wert"

Jede Konfigurationsdatei hat apiVersion, kind, metadata und spec (Zielzustand), das System ergänzt status (Istzustand) (Folie 291).

Eigene Images in Minikube: Der Cluster hat seinen eigenen Docker-Daemon. Mit eval $(minikube docker-env) baut man das Image direkt dort. In der Praxis liegt es stattdessen in einer privaten Registry des Cloud-Anbieters oder auf Docker Hub (Folien 316–317).

Stand 2026

Aktuell ist Kubernetes 1.37 (26. August 2026), unterstützt werden immer die drei neuesten Nebenversionen (1.37, 1.36, 1.35), neue kommen etwa alle vier Monate und erhalten rund ein Jahr Korrekturen (Quelle - Recherche - Docker heute 2026).

Verwandt

• Container-Orchestrierung – Swarm und Kubernetes im Vergleich
• Microservices – die Architektur, für die Kubernetes gedacht ist
• Docker – baut die Images, die Kubernetes ausführt
• Container – die Einheiten in den Pods
• Docker Compose – YAML-Beschreibung auf einem einzelnen Rechner