Решение проблем API в Kubernetes

Традиционные решения для управления API с трудом справляются с распределенной природой Kubernetes. Познакомьтесь с некоторыми решениями от специалистов компании DST Global, для эффективного управления API-интерфейсами Kubernetes.

Kubernetes стал стандартом оркестровки контейнеров. Хотя API являются ключевой частью большинства архитектур, интеграция управления API непосредственно в эту экосистему требует тщательного рассмотрения и значительных усилий. Традиционные решения для управления API часто с трудом справляются с динамичной, распределенной природой Kubernetes. В этой статье рассматриваются эти проблемы, обсуждаются пути решения, делятся лучшими практиками и предлагается эталонная архитектура для управления собственным API Kubernetes.

Сложности управления API в Kubernetes

Kubernetes — это надежная платформа для управления контейнерными приложениями, предлагающая самовосстановление, балансировку нагрузки и плавное масштабирование в распределенных средах. Это делает его идеальным для микросервисов, особенно в крупных и сложных инфраструктурах, где декларативные конфигурации и автоматизация являются ключевыми факторами. Согласно опросу CNCF, проведенному в 2023 году , 84% организаций внедряют или оценивают Kubernetes, что подчеркивает растущий спрос на управление API-интерфейсами Kubernetes для улучшения масштабируемости и контроля в облачных средах. Однако управление API в Kubernetes имеет свои сложности. Ключевые задачи, такие как маршрутизация, ограничение скорости, аутентификация, авторизация и мониторинг, должны согласовываться с архитектурой Kubernetes, часто с участием нескольких компонентов, таких как входящие контроллеры (для внешнего трафика) и сервисные сетки (для внутренних коммуникаций). Перекрытие этих компонентов вызывает вопросы о том, когда и как их эффективно использовать в управлении API. Хотя сервисные сетки хорошо справляются с безопасностью внутреннего трафика, для управления внешним доступом могут потребоваться дополнительные уровни управления API, такие как аутентификация, ограничение скорости и контроль доступа партнеров.

Традиционные решения для управления API, разработанные для статических сред, с трудом масштабируются в динамической распределенной среде Kubernetes. Они часто сталкиваются с проблемами при интеграции с собственными компонентами Kubernetes, такими как входные контроллеры и сервисные сетки, что приводит к неэффективности, узким местам в производительности и усложнению эксплуатации. Платформы управления API на основе Kubernetes лучше подходят для удовлетворения этих требований, предлагая плавную интеграцию и масштабируемость.

Помимо этих противоречий, есть и другие ключевые проблемы, которые делают управление API в Kubernetes сложной задачей:

- Управление конфигурациями. Управление конфигурациями API в нескольких средах Kubernetes является сложным, поскольку конфигурации API часто существуют за пределами собственных ресурсов (видов) Kubernetes, что требует дополнительных инструментов и процессов для их эффективной интеграции в рабочие процессы Kubernetes.

- Безопасность. Обеспечение безопасности связи API и поддержание согласованных политик безопасности в нескольких кластерах Kubernetes — сложная задача, требующая автоматизации. Кроме того, некоторые политики безопасности и механизмы обеспечения безопасности, специфичные для API, не поддерживаются в Kubernetes изначально.

- Наблюдение. Обеспечить всестороннюю наблюдаемость API в распределенных средах Kubernetes сложно, требуя от пользователей отдельной настройки инструментов, которые могут отслеживать вызовы, отслеживать производительность и обнаруживать проблемы.

- Масштабируемость: управление API должно масштабироваться вместе с растущими приложениями, балансируя производительность и ограничения ресурсов, особенно в крупных развертываниях Kubernetes.

Использование собственного управления API Kubernetes

По мере модернизации организаций многие переходят от традиционного управления API к собственным решениям Kubernetes, которые предназначены для полного использования встроенных функций Kubernetes, таких как входящие контроллеры, сервисные сетки и автоматическое масштабирование. В отличие от стандартного управления API, которое часто требует ручной настройки между кластерами, собственные платформы Kubernetes обеспечивают плавную интеграцию, согласованные политики безопасности и более высокую эффективность использования ресурсов как часть конфигураций Kubernetes.

Вот несколько способов использования управления API-интерфейсами Kubernetes:

- Представляйте API и связанные с ними артефакты способом Kubernetes: пользовательские определения ресурсов (CRD) позволяют разработчикам определять свои собственные ресурсы Kubernetes, включая пользовательские объекты, которые представляют API и связанные с ними политики. Этот подход позволяет разработчикам декларативно управлять API, используя манифесты Kubernetes, которые контролируются версиями и подлежат аудиту. Например, CRD можно использовать для определения политики ограничения скорости API или контроля доступа, гарантируя, что эти конфигурации последовательно применяются во всех средах.

- Выберите правильный шлюз для интеграции Kubernetes. Традиционные контроллеры входящего трафика Kubernetes в основном обрабатывают базовое управление HTTP-трафиком, но им не хватает расширенных функций, необходимых для комплексного управления API, таких как детальная безопасность, формирование трафика и ограничение скорости. Шлюзы API Kubernetes, созданные на основе спецификации API шлюза Kubernetes, предлагают эти расширенные возможности и при этом легко интегрируются со средами Kubernetes. Эти шлюзы, ориентированные на API, могут дополнять или заменять традиционные контроллеры входящего трафика, обеспечивая расширенные функции управления API.

- - Важно отметить, что спецификация API шлюза фокусируется главным образом на возможностях маршрутизации и по своей сути не охватывает все функции управления API, такие как бизнес-планы, подписки или детальную проверку разрешений. Платформы управления API часто расширяют эти возможности для поддержки таких функций, как монетизация и контроль доступа. Поэтому выбор правильного шлюза, который соответствует как спецификации API шлюза, так и потребностям управления API организации, имеет решающее значение. При управлении API внутри организации ячеистая архитектура может потребоваться для изоляции компонентов или доменов. Шлюзы API могут быть развернуты внутри или между ячейками для управления связью, обеспечивая эффективную маршрутизацию и соблюдение политик между изолированными компонентами.

- Плоскость управления и порталы для разных пользователей. Хотя шлюзы управляют трафиком API, разработчики API, менеджеры по продуктам и потребители ожидают большего, чем просто базовую обработку трафика. Для стимулирования внедрения и роста бизнеса им нужны такие функции, как обнаружение API, инструменты самообслуживания и управление подписками. Создание надежной плоскости управления, которая позволит пользователям контролировать эти возможности, имеет решающее значение. Это обеспечивает бесперебойную работу, отвечающую как техническим, так и бизнес-потребностям.

- GitOps для управления конфигурациями: GitOps с CRD распространяется на управление API за счет использования репозиториев Git для контроля версий конфигураций, политик и настроек безопасности. Это гарантирует, что изменения API отслеживаются, подлежат аудиту и обратимы, что важно для масштабирования. Инструменты CI/CD автоматически синхронизируют желаемое состояние из Git в Kubernetes, обеспечивая согласованную настройку API в разных средах. Этот подход хорошо интегрируется с конвейерами CI/CD, автоматизируя тестирование, проверку и развертывание изменений, связанных с API, для поддержания желаемого состояния.

- Наблюдение с помощью OpenTelemetry. В средах Kubernetes традиционные инструменты наблюдения с трудом контролируют API, взаимодействующие с распределенными микросервисами. OpenTelemetry решает эту проблему, предоставляя независимый от поставщика способ сбора трассировок, показателей и журналов, обеспечивая необходимую сквозную видимость. Его интеграция помогает командам отслеживать производительность API, выявлять узкие места и реагировать на проблемы в режиме реального времени, решая уникальные проблемы наблюдения в собственных средах Kubernetes.

- Масштабируемость с помощью встроенных функций Kubernetes: горизонтальное автоматическое масштабирование модулей (HPA) Kubernetes настраивает модули шлюза API в зависимости от нагрузки, но для эффективного масштабирования платформы управления API должны интегрироваться с такими показателями, как загрузка ЦП или частота запросов. Инструменты управления API должны гарантировать, что политики ограничения скорости и безопасности масштабируются в зависимости от трафика, а также применять политики, специфичные для каждого пространства имен, поддерживая настройки в нескольких средах. Эта интеграция позволяет решениям по управлению API в полной мере использовать функции масштабируемости и изоляции Kubernetes.

Эталонная архитектура для управления API Kubernetes-Native

Чтобы разработать эталонную архитектуру для управления API в среде Kubernetes, мы должны сначала понять ключевые компоненты экосистемы Kubernetes и их взаимодействие. Если вы уже знакомы с Kubernetes, смело переходите непосредственно к деталям архитектуры.

Ниже приведен список ключевых компонентов экосистемы Kubernetes и соответствующих взаимодействий.

- Шлюз API: разверните шлюз API в качестве входящего или другого шлюза, поддерживающего спецификацию API шлюза Kubernetes.

- CRD: используйте CRD для определения API, политик безопасности, ограничений скорости и конфигураций наблюдения.

- GitOps для управления жизненным циклом: реализуйте рабочие процессы GitOps для управления конфигурациями и политиками API.

- Наблюдение с помощью OpenTelemetry: интегрируйте OpenTelemetry для сбора распределенных трассировок, метрик и журналов.

- Хранение метаданных с помощью etcd. Используйте etcd, распределенное хранилище значений ключей Kubernetes, для хранения метаданных, таких как определения API, состояния конфигурации и политики безопасности.

- Политики безопасности и RBAC. В Kubernetes RBAC обеспечивает согласованный контроль доступа для API и шлюзов, а сетевые политики обеспечивают изоляцию трафика между пространствами имен, обеспечивая безопасность связи API.

Ключевые компоненты, такие как плоскость управления, в том числе порталы потребителей и производителей, а также ограничения скорости, службы управления ключами и токенами, а также инструменты разработчика для API и проектирования конфигурации, имеют важное значение для этой эталонной архитектуры.

Заключение: использование собственного управления API Kubernetes для повышения эффективности работы

Управление API в Kubernetes сопряжено с уникальными проблемами, с которыми традиционные решения для управления API не справляются. Декларативные подходы, основанные на Kubernetes, необходимы для полного использования таких функций, как автомасштабирование, пространства имен и GitOps, для управления конфигурациями API и безопасностью. Приняв эти собственные решения, организации могут обеспечить эффективное управление API, соответствующее динамической распределенной архитектуре Kubernetes. По мере распространения Kubernetes использование этих собственных инструментов становится критически важным для современных архитектур, управляемых API.