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Kubernetes für Ingenieure – Warum jeder Ingenieur von K8s gehört haben muss

Immer, wenn von DevOps die Rede ist, darf ein Schlagwort nicht fehlen: Kubernetes oder K8s ist mittlerweile in aller Munde – auch im Bereich Engineering. Dabei wissen wenige Ingenieure, was Kubernetes eigentlich ist, für was es eingesetzt wird und was der Nutzen ist. Wir – die CPU 24/7 – können helfen.

 

Inhalt

  1. Ab in den Container, fertig, los? – nicht ganz.
  2. Kubernetes as a Service
  3. Kubernetes im Engineering
  4. Kubernetes @ CPU 24/7
Kubernetes ist das Must-Have für Container-Management.

 

Kubernetes ist mittlerweile einer DER Fachbegriffe, wenn es um moderne Cloud-Plattformen geht. Aber was ist Kubernetes eigentlich und warum ist es auch im Engineering so relevant? Von Kollegen aus dem Bereich Engineering Web Services bekamen wir folgende Antwort: „Ganz einfach ausgedrückt ist Kubernetes eine Plattform zur Automatisierung der Bereitstellung, Skalierung und Verwaltung von Containern mit den darin laufenden Anwendungen”. So begannen sie enthusiastisch ihren kleinen Vortrag. Tekkie-Sprech! Schon nach dem ersten Satz hingen wir gedanklich fest: „Was sind denn jetzt schon wieder Container?“. Und den Kollegen wurde klar, wir müssen hier wirklich – wie man so schön sagt – „vom Urschleim“ anfangen.

 

Ab in den Container, fertig, los? – nicht ganz.

Die klassische monolithische Systemarchitektur transformiert sich zunehmend zu einem Mikroservice-orientierten, verteilten Architekturansatz (SOA = service oriented architecture). Die vielen kleinen Mikroservices steigern aber auch die Komplexität der IT-Welt enorm. Nur um mal einige Beispiele zu nennen:

  • – Services verlangen nach Hochverfügbarkeit (Reliability) und sollen ohne Downtime im Zuge ihres Lebenzyklus’ betrieben werden können.
  • – Zudem sollen die Services lose gekoppelt von der zu Grunde liegenden Infrastruktur betrieben werden und somit letztendlich migrierbar (Shippability) bleiben.
  • – Die schwankende Auslastung der Services und deren Anpassungsfähigkeit an den eigentlichen Workload ist eine Herausforderung, die erst mit einer service-orientierten Architektur wirklich gemeistert werden konnte. Elastizität, also die Fähigkeit zur Autoskalierung ist das neuste Must-have und ein nicht wegzudenkendes Qualitätsmerkmal moderner Systemarchitekturen. Die Allokation der Ressourcen, die für den Service benötigt werden, müssen sich dynamisch an den (Projekt-)Workload anpassen können.

Eine Containerisierung erfüllt diese Anforderungen zum Großteil, erhöht aber gleichzeitig den Verwaltungsaufwand. Schließlich müssen die Container in einem handhabbaren, managebaren Gesamtzustand gehalten werden.

Stellen wir uns folgende Situation vor:

Seit einiger Zeit haben Sie Docker in Verwendung und auf verschiedenen Servern ausgerollt. Kleine Anmerkung: Redet man von containerisierten Anwendungen meint man am ehesten Docker-Container. Plötzlich ändert sich die Auslastung und Ihre Anwendung benötigt signifikant mehr Rechenleistung oder Speicher. Sie müssen schnell skalieren. Wie verteilt man viele Services auf einen Rechner? Welcher Container soll dabei wohin? Wie würden Sie all diese Container überwachen?

Kubernetes hilft Docker Container migrierbar zu halten.

 

Um die einzelnen Container migrierbar zu halten, müssen Sie leichtgewichtig sein. Es reicht aber hierbei nicht, die Applikation in alter Form in einen Container zu implementieren. So entwickelte sich aus der Service-Containerisierung eine Service- Komposition bis hin zu einer Service-Orchestrierung. Und hier kommt Kubernetes ins Spiel.

Kubernetes ist genau die Plattform, die es zur Verwaltung, Konfiguration und Automatisierung von containerisierten Arbeitslasten und Services braucht. Anwendungen werden schneller zur Verfügung gestellt, ausgeliefert und skaliert. Kubernetes ist also DAS Must-Have für Container-Management.

 

Kubernetes as a Service

CPU 24/7 bietet seit einiger Zeit Kubernetes as a Service an. Dabei haben sich bei uns zwei Varianten von K8saaS herauskristallisiert:

Managed Kubernetes mit Fokus auf Software as a Service

CPU 24/7 kümmert sich um den sicheren Betrieb der Services, die auf Kubernetes laufen. Die tatsächliche Anwendung des Kunden steht hier im Vordergrund. Der Vorteil: Es wird keine k8s-Expertise vorausgesetzt. Der End-Nutzer bekommt alles “ready-to-use” auf dem Silbertablett serviert. Es gibt einen festen Service-Katalog mit vorgefertigten SaaS-Lösungen, der von uns angeboten und erfüllt wird.

Unmanaged Kubernetes aka “vanilla kubernetes” mit Fokus auf Platform as a Service

CPU 24/7 kümmert sich um den sicheren Betrieb der Plattform, auf der das “blanke” Kubernetes läuft. Der Fokus liegt hier mehr auf dem Unterbau. Dieser Ansatz ist vor allem für technisch-versierte Kunden mit k8s-Expertise geeignet. Kunden können hier ihren eigenen Service-Katalog einbringen und gestalten. Das heißt: mehr Entscheidungsfreiheit und Agilität, was die Services betrifft.

 

Kubernetes im Engineering

Container werden in der Software-Welt immer beliebter und Kubernetes ist zum Industriestandard für den Einsatz von Containern in Produktivsystemen geworden. Die spannende Frage, die sich nun stellt: was hat Kubernetes im klassischen Engineering verloren?

Engineering ist längst nicht mehr nur Produktentwicklung und Lifecycle-Management im klassischen Sinne. Neben dem Computer-Aided Engineering haben sich längst neue Methoden der IoT, Data Science, Machine Learning und Künstliche Intelligenz (KI) im Engineering etabliert. Allgemein hat die Relevanz von Software, Auswertungen, Darstellungen und Schnittstellen zum Kunden über die letzten Jahre speziell im Engineering zugenommen. Neue Methoden erfordern sehr oft entsprechend neue und/oder andere IT-Systeme, um sie darauf abbilden zu können. Ohne IT also kein Engineering!

 

Ein Beispiel aus der KI:

Damit entwickelte und validierte KI-Modelle in der Praxis zum Einsatz kommen können, müssen diese zum einen in eine funktionierende und getestete Anwendung überführt werden und zum anderen in eine vorhandene oder aufzubauende IT-Infrastruktur eingebettet werden. KI-Anwendungen werden beispielsweise zur besseren Wartung und Integrierbarkeit in beliebige IT-Systeme in einen oder mehrere Docker-Container implementiert. Diese Container können dann in unterschiedlichen IT-Systemen zum Einsatz kommen. Kubernetes ermöglicht nun die horizontalen Skalierungen solcher KI-Anwendungen über mehrere Hardwareinstanzen und eine einfache Verwaltung von unterschiedlichsten Containern.

Methoden der KI / AI sind im Engineering weit verbreitet.

 

An diesem Beispiel erkennt man bereits, dass sich Ingenieure auch Gedanken um technische Ausgestaltung und Realisierbarkeit ihrer genutzten IT-Systeme machen müssen. Zeitgleich muss die IT in der Lage sein, solche Systeme dem Ingenieur kompetent und zeitnah zur Verfügung zu stellen. IT und Engineering nähern sich immer weiter an. “Wir [CPU 24/7] müssen dem Engineering die Hebel der digitalen Welt zur Verfügung stellen”, so hat es neulich treffend unser Geschäftsführer Christian Müller-Bagehl in einem Interview mit der IAV automotion formuliert. Kubernetes ist ein solcher Hebel. Man wird allerdings das Gefühl nicht los, dass sich Ingenieure über die Jahre hinweg, diesem “Hebel” selbst angenommen haben. Egal ob es sich um die Installation von Computer-Aided Engineering-Tools handelt, oder ob wir von der Workstation unter dem Tisch, Plattformen, Sharing-Instanzen oder Kollaborations-Tools reden. Wir wissen alle wie zäh IT-Prozesse in größeren Engineering-Unternehmen sein können. Die Folge: es entsteht immer mehr Schatten-IT in den Unternehmen, bestehende Prozesse (z.B. Beschaffung) werden ausgehebelt, die IT-Sicherheit gefährdet.

Im Business Development arbeiten wir sehr gerne mit sogenannten Personas. Im Falle von Kubernetes sehen wir die folgenden zwei Zielpersonas. Vielleicht erkennt sich der/die eine oder andere darin wieder?

 

Beispiel Claudia – die aufstrebende Projektleiterin

Claudia ist eine aufstrebende Projektleiterin in einem angesehenen, in Deutschland ansässigen Engineering-Unternehmen mittlerer Größe. Ihre Aufgabe ist es IoT-Projekte erfolgreich aufzusetzen und ihre Kunden mit sicheren, skalierenden Services glücklich zu machen. Als Plattform unterhalb der Services hat sich das Team auf K8s geeinigt. Claudia braucht einen Partner, der ihr die Sorge um die k8s-Plattform und Services abnimmt. Sie und ihr Team wollen sich auf die Inhalte der IoT-Services konzentrieren.
Ihre Anforderungen sind kein Hexenwerk: die Umsetzung soll schnell erfolgen; sie möchte flexibel skalieren können, um Projektkosten zu sparen; sie möchte sowohl nach innen als auch nach außen “telefonieren” können und das Ganze soll natürlich sicher sein und den unternehmensinternen Prozessen entsprechen.

Claudia selbst besitzt keine tiefgreifende technische Expertise, um Kubernetes mit den Services aufzusetzen. Ihr erster Ansprechpartner war die interne IT. Dort geht ihre Anfrage zwischen vielen neuen Technologieprojekten und heterogenen Anforderungen anderer Claudias unter. Ihr Kunde möchte den Service aber schnell erleben, ihr fehlt allerdings die fertige Plattform mit den IoT-Anwendungen. Alternativen aus ihrer Sicht: Mach ich es selbst als Schatten-IT, kaufe ich mir es extern ein? – Und alles nur mit der Hoffnung gegen nicht zu viele IT-Richtlinien zu verstoßen. Welcher Ärger ist schlimmer? Der der internen IT oder der des Kunden?

IoT Kubernetes Projektleiter/in

 

IoT Cloud Platform Engineer

Beispiel Alex – der begeisterte Tekkie

Alex ist der begeisterter Tekkie bei der IT in einem angesehenen, in Deutschland ansässigen Engineering-Unternehmen mittlerer Größe. Er hat immer notorisch viel um die Ohren, vor allem weil in letzter Zeit sein Unternehmen mehr und mehr IoT-Projekte bearbeitet und immer mehr Claudias von ihm verschiedenste Kubernetes-Projekte aufgesetzt bekommen wollen. An was er nicht alles auch noch denken muss: Standard-Prozesse wie Patch Management, Risiko-Management, Datenschutz bremsen ihn zumeist zusätzlich aus, da sie sehr produktspezifisch sind. Als Plattform-Owner ist er befähigt gewisse Services zu vereinheitlichen, zu containerisieren, und state-of-the-art auszurollen. Eigentlich möchte er nur Service-Broker sein.  Er verspürt den Druck von Claudia, will ihr helfen und ärgert sich, wenn sie auf eine Insellösung zurückgreift, weil seine Abteilung zu langsam ist. Nicht, dass er Schatten-IT nicht schon einmal selbst gemacht hat – aber das nervt.

 

Die Bedarfe in den Abteilungen sind immer unterschiedlicher Natur, man könnte fast sagen bei jedem Kunden individuell. Wir bei CPU 24/7 versuchen dabei allen gerecht zu werden und bauen Brücken zwischen den verschiedenen Stakeholdern.

 

Kubernetes @ CPU 24/7 – Was steckt dahinter?

Kubernetes ist neben den Managed Public Cloud Services das neue “Everybody‘s Darling” bei CPU 24/7. Nicht ohne Grund. Aus unserer EWS-Abteilung heißt es immer: Wir arbeiten technologisch “am Head” und zu 100% kundenorientiert. Aus unserer Erfahrung heraus können wir sagen: Wichtig ist vor allem das umzusetzen, was Kunden wirklich wollen. Zu hinterfragen, wo ihre Schmerzpunkte liegen und was ihre Ziele sind. Letztendlich dort anzusetzen, wo wir als Service Provider das tägliche Doing eines jeden Ingenieurs verbessern oder erleichtern können. Seit bereits 15 Jahren leben wir so unseren Leitgedanken: Von Ingenieuren für Ingenieure!

Natürlich können wir Kubernetes in jeder Variante schnell bereitstellen. Und das können wir gut! Zudem passen wir den Service um die Technologie herum kundenorientiert und sicher an die Plattform an. Das beginnt mit einer umfangreichen persönlichen Beratungskompetenz oder weiterführenden “Rent an Admin”-Services für ein individuelles Tailoring, Administration und Monitoring der Kubernetes-Cluster. Des Weiteren kümmern wir uns um die Einhaltung und Umsetzung von unternehmensspezifischen (Compliance-)Regelungen hinsichtlich des Datenschutzes, der IT-Sicherheit, sowie des Einkaufs- und Beschaffungsprozesses. Gerade bei Letzterem schaffen wir eine verpflichtende vertragliche Grundlage (z. B. SLAs, Angebote, klare Servicebeschreibungen), die für eine Transparenz hinsichtlich Liefergegenstand, Qualität und Preis sorgen. Wir gestalten die Arbeit innerhalb von Abteilungen oder Bereichen für viele Projektbearbeiter damit planbarer und ja, letztendlich auch einfacher.

Ein Happy End für Claudi und Alex mit CPU 24/7?

Werfen wir noch einmal einen letzten Blick auf die oben beschriebenen Personas. Was ist für Claudia, die Projektleiterin aus der Fachabteilung, mit Kubernetes as a Service á la CPU 24/7 drin?

Claudia ist erleichtert: ihre Kubernetes-Plattform samt Applikation konnte durch den Kubernetes Managed Service von CPU 24/7 schnell und prozesskonform abgebildet werden. Die IoT-Services für den Kunden sind nun sowohl aus dem Unternehmensnetzwerk als auch von extern über verschiedene Endgeräte (z.B. via VPN as a Service) erreichbar. Sie hat nun die Möglichkeit, projektgesteuert ihre Kubernetes-Systeme skalieren zu können, um den Projekt-Anforderungen in Zeit, Budget und Qualität Rechnung tragen zu können. Claudia ist froh, einen persönlichen und kompetenten Ansprechpartner mit klaren Zuständigkeiten und Verantwortlichkeiten an ihrer Seite zu haben.

Und Alex, der Tekkie? Alex ist glücklich, mit CPU 24/7 endlich einen zentralen Ansprechpartner und einen Lieferanten für die Umsetzung der Kubernetes-Projekte im Unternehmen zu haben. Ihm wird durch den Managed Service sehr viel Arbeit abgenommen. Er steuert und überwacht mittlerweile die adäquate Einbettung der in Deutschland gehosteten Systeme in die eigene IT-Infrastruktur und freut sich, dass die Schatten-IT, die drohte über seinen Kopf zu wachsen, nun langsam abnimmt.

Gewiss steht die Verwendung von Kubernetes im Engineering noch am Anfang. Es wird erwartet, dass sich Kubernetes in den kommenden Jahren auch hier weiter etablieren wird. Eben auch durch das Angebot der entsprechenden Service Provider. Auch wir als Anbieter solcher Services lernen stetig mit den Anforderungen unserer Kunden dazu. Aber auch deshalb macht es uns sehr viel Spaß, gemeinsam mit Ingenieuren, Halb- und Vollblut-Tekkies diese Art der Systeme gemeinsam zu entwickeln und bereitzustellen. Kommen Sie gerne auf zu. Und keine Angst: nicht jeder bei CPU 24/7 spricht “Tekkie” – wir können auch normal miteinander reden. 😉

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Eine kleine Ergänzung! Für die, die eher “Business sprechen”, nachfolgend eine kleine Zusammenfassung:

Kubernetes hilft Ingenieuren dabei… 

… die Time-to-market zu verkürzen: Fragt man die Technik-affinen Ingenieure, hört man öfter Antworten wie “Mit Kubernetes können wir zukünftig jede Software und jede KI für den Produktiveinsatz schnell und unkompliziert deployen.” Schnelligkeit ist im Engineering oft entscheidend. Projekte können durch die geringe Bereitstellungszeiten agiler bearbeitet werden.

… IT-Systeme schnell hoch und herunter zu skalieren: Kubernetes skaliert Ihre IT-Systeme horizontal und/oder vertikal nach oben, wenn Sie die Ressourcen benötigen, und verkleinert sie wieder, wenn Sie sie nicht mehr benötigen.

… agil in verschiedene IT-Umgebungen zu wechseln: mit Kubernetes lässt es sich ebenso schnell von der Private in die Public Cloud wechseln oder eine hybride Infrastruktur bedienen.

… Organisationen von 1.0 zu 2.0 zu transformieren: Kubernetes könnte man im Engineering als einen wichtigen Teilaspekt zum Aufbau von Inkubator-Struktur innerhalb von “smarten” Unternehmen ansehen. Kubernetes schafft ein flexibles Ökosystem, um schnell auf sich ändernde Marktbedingungen reagieren zu können.

… Services via Marketplace bereitstellen: Die (z.B. in einem Service-Katalog) festgelegten Services, die auf Kubernetes laufen, können intern sowie extern einfacher vermarktet werden.

 

 

Autoren/Innen:

CPU 24/7 GmbH
Antje Müller M.Sc. – Marketing Manager
Juliane Adamczyk – Student Marketing Specialist

Telefon: +49 (0)331 279 784 47
marketing@cpu-24-7.com

 

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