مقدمه‌ای بر Kubernetes: ابزار ارکستراسیون کانتینر

spinny:~/writing $ vim introduction-to-kubernetes.md

1~
2اگر در دنیای توسعه نرم‌افزار کار می‌کنید، مطمئناً درباره Kubernetes شنیده‌اید. اما دقیقاً چیست و چرا به استاندارد واقعی برای مدیریت برنامه‌های کانتینری تبدیل شده است؟ این راهنما شما را از مبانی تا مفاهیم اساسی با مثال‌های عملی و نمودارها همراهی می‌کند.
3~
4## قبل از Kubernetes: کمی تاریخچه
5~
6برای درک اینکه چرا Kubernetes انقلابی است، یک قدم به عقب برگردیم.
7~
81.  **استقرار سنتی**: در ابتدا، برنامه‌ها روی سرورهای فیزیکی اجرا می‌شدند. این رویکرد گران، مقیاس‌بندی دشوار و مستعد تداخل منابع بود.
92.  **استقرار مجازی‌سازی شده**: سپس ماشین‌های مجازی (VM) آمدند. VMها اجازه دادند چندین برنامه ایزوله روی همان سخت‌افزار اجرا شوند.
103.  **استقرار کانتینری**: کانتینرها (مانند Docker) تحول بعدی هستند. آنها سیستم‌عامل میزبان را به اشتراک می‌گذارند اما فرآیندهای ایزوله اجرا می‌کنند.
11~
12کانتینرها مشکل قابلیت حمل را حل کردند اما مشکل جدیدی ایجاد کردند: چگونه صدها (یا هزاران) کانتینر را در محیط تولید مدیریت کنیم؟
13~
14اینجاست که **Kubernetes** وارد می‌شود.
15~
16## Kubernetes چیست؟
17~
18Kubernetes (اغلب به اختصار **K8s**) یک پلتفرم متن‌باز برای ارکستراسیون کانتینر است. به زبان ساده، استقرار، مقیاس‌بندی و مدیریت برنامه‌های کانتینری را خودکار می‌کند.
19~
20## معماری یک خوشه Kubernetes
21~
22یک محیط Kubernetes یک **خوشه** نامیده می‌شود. معماری به دو بخش اصلی تقسیم می‌شود: Control Plane و Worker Nodes.
23~
24```mermaid
25graph TD
26    subgraph "Control Plane (Master)"
27        A["API Server"]
28        B["etcd"]
29        C["Scheduler"]
30        D["Controller Manager"]
31    end
32~
33    subgraph "Worker Node 1"
34        E["Kubelet"] --- F["Container Runtime"]
35        G["Kube-proxy"]
36        F --- H["Pod"]
37        F --- I["Pod"]
38    end
39~
40    subgraph "Worker Node 2"
41        J["Kubelet"] --- K["Container Runtime"]
42        L["Kube-proxy"]
43        K --- M["Pod"]
44    end
45~
46    A -- "Communicates with" --> E
47    A -- "Communicates with" --> J
48    User -- "kubectl" --> A
49    C -- "Assigns Pods to Nodes" --> E
50    D -- "Maintains state" --> A
51    A -- "Saves/Reads state" --> B
52```
53~
54### Control Plane
55~
56Control Plane «مغز» خوشه است. تصمیمات کلی (مانند زمان‌بندی) را می‌گیرد. اجزای اصلی آن:
57~
58-   **API Server (`kube-apiserver`)**: دروازه ورود به خوشه.
59-   **etcd**: پایگاه داده کلید-مقدار سازگار و با دسترسی بالا.
60-   **Scheduler (`kube-scheduler`)**: Podهای تازه ایجاد شده را به یک Worker Node موجود اختصاص می‌دهد.
61-   **Controller Manager (`kube-controller-manager`)**: کنترلرها را اجرا می‌کند که حلقه‌های کنترلی هستند.
62~
63### Worker Node
64~
65Worker Nodeها ماشین‌هایی هستند که برنامه‌ها واقعاً روی آنها اجرا می‌شوند:
66~
67-   **Kubelet**: عاملی که روی هر نود اجرا می‌شود.
68-   **Kube-proxy**: پروکسی شبکه‌ای که قوانین شبکه را مدیریت می‌کند.
69-   **Container Runtime**: نرم‌افزار مسئول اجرای کانتینرها.
70~
71## اشیاء اساسی Kubernetes
72~
73### Pod
74~
75**Pod** کوچک‌ترین واحد اجرا در Kubernetes است.
76~
77### Deployment
78~
79یک **Deployment** شیئی است که بیشتر استفاده خواهید کرد. وضعیت مطلوب یک گروه از Podهای یکسان را توصیف می‌کند.
80~
81```yaml
82# nginx-deployment.yaml
83apiVersion: apps/v1
84kind: Deployment
85metadata:
86  name: nginx-deployment
87spec:
88  replicas: 3
89  selector:
90    matchLabels:
91      app: nginx
92  template:
93    metadata:
94      labels:
95        app: nginx
96    spec:
97      containers:
98      - name: nginx
99        image: nginx:1.14.2
100        ports:
101        - containerPort: 80
102```
103~
104### Service
105~
106یک **Service** انتزاعی است که یک مجموعه منطقی از Podها و سیاست دسترسی به آنها را تعریف می‌کند.
107~
108```mermaid
109graph TD
110    subgraph "Service (nginx-service)"
111        A["ClusterIP: 10.96.0.10"]
112    end
113~
114    subgraph "Pods"
115        B("Pod 1 - IP: 192.168.1.2")
116        C("Pod 2 - IP: 192.168.1.3")
117        D("Pod 3 - IP: 192.168.1.4")
118    end
119~
120    A -- "Selector: app=nginx" --> B
121    A -- "Selector: app=nginx" --> C
122    A -- "Selector: app=nginx" --> D
123~
124    Client -- "Request to nginx-service" --> A
125```
126~
127```yaml
128# nginx-service.yaml
129apiVersion: v1
130kind: Service
131metadata:
132  name: nginx-service
133spec:
134  selector:
135    app: nginx
136  ports:
137    - protocol: TCP
138      port: 80
139      targetPort: 80
140  type: ClusterIP
141```
142~
143انواع مختلف Services:
144- `ClusterIP`: سرویس را روی یک IP داخلی خوشه فاش می‌کند (پیش‌فرض).
145- `NodePort`: سرویس را روی یک پورت ثابت روی هر Worker Node فاش می‌کند.
146- `LoadBalancer`: یک load balancer خارجی در ارائه‌دهنده ابری ایجاد می‌کند.
147~
148### Ingress
149~
150```mermaid
151graph LR
152    User -- "mysite.com/api" --> Ingress
153    User -- "mysite.com/ui" --> Ingress
154~
155    subgraph "Cluster"
156        Ingress -- "/api" --> ServiceA("api-service")
157        Ingress -- "/ui" --> ServiceB("ui-service")
158~
159        ServiceA --> PodA1("API Pod 1")
160        ServiceA --> PodA2("API Pod 2")
161~
162        ServiceB --> PodB1("UI Pod 1")
163        ServiceB --> PodB2("UI Pod 2")
164    end
165```
166~
167```yaml
168# example-ingress.yaml
169apiVersion: networking.k8s.io/v1
170kind: Ingress
171metadata:
172  name: example-ingress
173spec:
174  rules:
175  - host: mysite.com
176    http:
177      paths:
178      - path: /api
179        pathType: Prefix
180        backend:
181          service:
182            name: api-service
183            port:
184              number: 8080
185      - path: /ui
186        pathType: Prefix
187        backend:
188          service:
189            name: ui-service
190            port:
191              number: 3000
192```
193~
194### سایر اشیاء مفید
195~
196-   **Namespace**: اجازه ایجاد «خوشه‌های مجازی» درون یک خوشه فیزیکی.
197-   **ConfigMap و Secret**: مدیریت داده‌های پیکربندی و اسرار.
198-   **StatefulSet**: مشابه Deployment، اما مخصوص برنامه‌های با حالت.
199-   **PersistentVolume (PV) و PersistentVolumeClaim (PVC)**: مدیریت ذخیره‌سازی پایدار.
200~
201## نتیجه‌گیری
202~
203Kubernetes ابزاری فوق‌العاده قدرتمند است، اما منحنی یادگیری آن می‌تواند تند باشد.
204~
205**حالا چه کنیم؟**
206- **به صورت محلی آزمایش کنید**: [Minikube](https://minikube.sigs.k8s.io/docs/start/) یا [Kind](https://kind.sigs.k8s.io/docs/user/quick-start/) را نصب کنید.
207- **از `kubectl` استفاده کنید**: با دستور `kubectl` آشنا شوید.
208- **آموزش‌های رسمی را کاوش کنید**: [مستندات Kubernetes](https://kubernetes.io/docs/tutorials/) منبعی عالی است.
209~
210ارکستراسیون کانتینر مهارتی اساسی در دنیای cloud-native است و تسلط بر Kubernetes دنیایی از امکانات را باز می‌کند. لذت ببرید!
211~

NORMAL · introduction-to-kubernetes.md [readonly]211 lines · :q to close

2اگر در دنیای توسعه نرم‌افزار کار می‌کنید، مطمئناً درباره Kubernetes شنیده‌اید. اما دقیقاً چیست و چرا به استاندارد واقعی برای مدیریت برنامه‌های کانتینری تبدیل شده است؟ این راهنما شما را از مبانی تا مفاهیم اساسی با مثال‌های عملی و نمودارها همراهی می‌کند.

4## قبل از Kubernetes: کمی تاریخچه

6برای درک اینکه چرا Kubernetes انقلابی است، یک قدم به عقب برگردیم.

81. **استقرار سنتی**: در ابتدا، برنامه‌ها روی سرورهای فیزیکی اجرا می‌شدند. این رویکرد گران، مقیاس‌بندی دشوار و مستعد تداخل منابع بود.

92. **استقرار مجازی‌سازی شده**: سپس ماشین‌های مجازی (VM) آمدند. VMها اجازه دادند چندین برنامه ایزوله روی همان سخت‌افزار اجرا شوند.

103. **استقرار کانتینری**: کانتینرها (مانند Docker) تحول بعدی هستند. آنها سیستم‌عامل میزبان را به اشتراک می‌گذارند اما فرآیندهای ایزوله اجرا می‌کنند.

11~

12کانتینرها مشکل قابلیت حمل را حل کردند اما مشکل جدیدی ایجاد کردند: چگونه صدها (یا هزاران) کانتینر را در محیط تولید مدیریت کنیم؟

13~

14اینجاست که **Kubernetes** وارد می‌شود.

15~

16## Kubernetes چیست؟

17~

18Kubernetes (اغلب به اختصار **K8s**) یک پلتفرم متن‌باز برای ارکستراسیون کانتینر است. به زبان ساده، استقرار، مقیاس‌بندی و مدیریت برنامه‌های کانتینری را خودکار می‌کند.

19~

20## معماری یک خوشه Kubernetes

21~

22یک محیط Kubernetes یک **خوشه** نامیده می‌شود. معماری به دو بخش اصلی تقسیم می‌شود: Control Plane و Worker Nodes.

23~

24```mermaid

25graph TD

26 subgraph "Control Plane (Master)"

27 A["API Server"]

28 B["etcd"]

29 C["Scheduler"]

30 D["Controller Manager"]

31 end

32~

33 subgraph "Worker Node 1"

34 E["Kubelet"] --- F["Container Runtime"]

35 G["Kube-proxy"]

36 F --- H["Pod"]

37 F --- I["Pod"]

38 end

39~

40 subgraph "Worker Node 2"

41 J["Kubelet"] --- K["Container Runtime"]

42 L["Kube-proxy"]

43 K --- M["Pod"]

44 end

45~

46 A -- "Communicates with" --> E

47 A -- "Communicates with" --> J

48 User -- "kubectl" --> A

49 C -- "Assigns Pods to Nodes" --> E

50 D -- "Maintains state" --> A

51 A -- "Saves/Reads state" --> B

52```

53~

54### Control Plane

55~

56Control Plane «مغز» خوشه است. تصمیمات کلی (مانند زمان‌بندی) را می‌گیرد. اجزای اصلی آن:

57~

58- **API Server (`kube-apiserver`)**: دروازه ورود به خوشه.

59- **etcd**: پایگاه داده کلید-مقدار سازگار و با دسترسی بالا.

60- **Scheduler (`kube-scheduler`)**: Podهای تازه ایجاد شده را به یک Worker Node موجود اختصاص می‌دهد.

61- **Controller Manager (`kube-controller-manager`)**: کنترلرها را اجرا می‌کند که حلقه‌های کنترلی هستند.

62~

63### Worker Node

64~

65Worker Nodeها ماشین‌هایی هستند که برنامه‌ها واقعاً روی آنها اجرا می‌شوند:

66~

67- **Kubelet**: عاملی که روی هر نود اجرا می‌شود.

68- **Kube-proxy**: پروکسی شبکه‌ای که قوانین شبکه را مدیریت می‌کند.

69- **Container Runtime**: نرم‌افزار مسئول اجرای کانتینرها.

70~

71## اشیاء اساسی Kubernetes

72~

73### Pod

74~

75**Pod** کوچک‌ترین واحد اجرا در Kubernetes است.

76~

77### Deployment

78~

79یک **Deployment** شیئی است که بیشتر استفاده خواهید کرد. وضعیت مطلوب یک گروه از Podهای یکسان را توصیف می‌کند.

80~

81```yaml

82# nginx-deployment.yaml

83apiVersion: apps/v1

84kind: Deployment

85metadata:

86 name: nginx-deployment

87spec:

88 replicas: 3

89 selector:

90 matchLabels:

91 app: nginx

92 template:

93 metadata:

94 labels:

95 app: nginx

96 spec:

97 containers:

98 - name: nginx

99 image: nginx:1.14.2

100 ports:

101 - containerPort: 80

102```

103~

104### Service

105~

106یک **Service** انتزاعی است که یک مجموعه منطقی از Podها و سیاست دسترسی به آنها را تعریف می‌کند.

107~

108```mermaid

109graph TD

110 subgraph "Service (nginx-service)"

111 A["ClusterIP: 10.96.0.10"]

112 end

113~

114 subgraph "Pods"

115 B("Pod 1 - IP: 192.168.1.2")

116 C("Pod 2 - IP: 192.168.1.3")

117 D("Pod 3 - IP: 192.168.1.4")

118 end

119~

120 A -- "Selector: app=nginx" --> B

121 A -- "Selector: app=nginx" --> C

122 A -- "Selector: app=nginx" --> D

123~

124 Client -- "Request to nginx-service" --> A

125```

126~

127```yaml

128# nginx-service.yaml

129apiVersion: v1

130kind: Service

131metadata:

132 name: nginx-service

133spec:

134 selector:

135 app: nginx

136 ports:

137 - protocol: TCP

138 port: 80

139 targetPort: 80

140 type: ClusterIP

141```

142~

143انواع مختلف Services:

144- `ClusterIP`: سرویس را روی یک IP داخلی خوشه فاش می‌کند (پیش‌فرض).

145- `NodePort`: سرویس را روی یک پورت ثابت روی هر Worker Node فاش می‌کند.

146- `LoadBalancer`: یک load balancer خارجی در ارائه‌دهنده ابری ایجاد می‌کند.

147~

148### Ingress

149~

150```mermaid

151graph LR

152 User -- "mysite.com/api" --> Ingress

153 User -- "mysite.com/ui" --> Ingress

154~

155 subgraph "Cluster"

156 Ingress -- "/api" --> ServiceA("api-service")

157 Ingress -- "/ui" --> ServiceB("ui-service")

158~

159 ServiceA --> PodA1("API Pod 1")

160 ServiceA --> PodA2("API Pod 2")

161~

162 ServiceB --> PodB1("UI Pod 1")

163 ServiceB --> PodB2("UI Pod 2")

164 end

165```

166~

167```yaml

168# example-ingress.yaml

169apiVersion: networking.k8s.io/v1

170kind: Ingress

171metadata:

172 name: example-ingress

173spec:

174 rules:

175 - host: mysite.com

176 http:

177 paths:

178 - path: /api

179 pathType: Prefix

180 backend:

181 service:

182 name: api-service

183 port:

184 number: 8080

185 - path: /ui

186 pathType: Prefix

187 backend:

188 service:

189 name: ui-service

190 port:

191 number: 3000

192```

193~

194### سایر اشیاء مفید

195~

196- **Namespace**: اجازه ایجاد «خوشه‌های مجازی» درون یک خوشه فیزیکی.

197- **ConfigMap و Secret**: مدیریت داده‌های پیکربندی و اسرار.

198- **StatefulSet**: مشابه Deployment، اما مخصوص برنامه‌های با حالت.

199- **PersistentVolume (PV) و PersistentVolumeClaim (PVC)**: مدیریت ذخیره‌سازی پایدار.

200~

201## نتیجه‌گیری

202~

203Kubernetes ابزاری فوق‌العاده قدرتمند است، اما منحنی یادگیری آن می‌تواند تند باشد.

204~

205**حالا چه کنیم؟**

206- **به صورت محلی آزمایش کنید**: [Minikube](https://minikube.sigs.k8s.io/docs/start/) یا [Kind](https://kind.sigs.k8s.io/docs/user/quick-start/) را نصب کنید.

207- **از `kubectl` استفاده کنید**: با دستور `kubectl` آشنا شوید.

208- **آموزش‌های رسمی را کاوش کنید**: [مستندات Kubernetes](https://kubernetes.io/docs/tutorials/) منبعی عالی است.

209~

210ارکستراسیون کانتینر مهارتی اساسی در دنیای cloud-native است و تسلط بر Kubernetes دنیایی از امکانات را باز می‌کند. لذت ببرید!

211~