Kubernetes (oft „K8s“ genannt) ist ein System zur Orchestrierung von Containern.
Es verwaltet automatisch:

• Deployment (Bereitstellung) von Containern
• Skalierung (mehr Container starten)
• Self-Healing (Neustart bei Fehlern)
• Updates ohne Ausfall
• Netzwerk zwischen Containern
• Storage für Container

Kubernetes ist der Standard in modernen Cloud-, DevOps- und CI/CD-Umgebungen.

Docker allein startet Container – Kubernetes betreibt ganze Systeme.

Vorteile:

• automatische Skalierung
• Ausfallsicherheit
• Rollout / Rollback von Updates
• Lastverteilung
• Cluster über viele Server hinweg
• Self-Healing: Container werden automatisch ersetzt

Perfekt für:

• große Webplattformen
• Microservices
• APIs
• Clouddienste
• Enterprise-Infrastruktur

Kubernetes besteht aus zwei Bereichen:

• Control Plane – steuert das Cluster
• Worker Nodes – führen Container aus

ASCII-Übersicht:

          +---------------------+
          |    Control Plane    |
          | API Server          |
          | Scheduler           |
          | Controller Manager  |
          +---------------------+
                    |
                    |
        +-----------+------------+
        |                        |
 +-------------+         +--------------+
 | Worker Node |         | Worker Node  |
 | Kubelet     |         | Kubelet      |
 | Container   |         | Container    |
 | Runtime     |         | Runtime      |
 +-------------+         +--------------+

Kubernetes arbeitet mit sogenannten Ressourcen oder Objekten.

Die wichtigsten:

• Pod
• Deployment
• Service
• Ingress
• ConfigMap
• Secret
• PersistentVolume (PV)
• PersistentVolumeClaim (PVC)

Der Pod ist die kleinste Einheit in Kubernetes.

Ein Pod enthält:

• einen oder mehrere Container
• gemeinsame IP-Adresse
• gemeinsames Volume

Die Container in einem Pod sind eng gekoppelt.

Schema:

 Pod
  ├── Container 1 (z. B. Webserver)
  └── Container 2 (z. B. Log-Exporter)

Pods sind flüchtig – sie werden ständig ersetzt.
Deshalb nutzt man Deployments, nicht einzelne Pods.

Ein Deployment steuert, wie viele Pods laufen und wie sie aktualisiert werden.

Funktionen:

• Skalieren (mehr/weniger Pods)
• automatische Neustarts
• Rolling Updates (ohne Downtime)
• Rollbacks bei Fehlern

Beispiel YAML:

 apiVersion: apps/v1
 kind: Deployment
 metadata:
   name: webapp
 spec:
   replicas: 3
   template:
     spec:
       containers:
         - name: app
           image: nginx

Dieses Deployment startet 3 Pods mit Nginx.

Pods haben dynamische IPs – ein Service sorgt für stabile Erreichbarkeit.

Arten:

• ClusterIP → nur intern erreichbar
• NodePort → von außen über hohen Port erreichbar
• LoadBalancer → Cloud-Loadbalancer automatisch
• ExternalName → Alias zu externem DNS-Namen

Schema:

 Clients → Service → verteilt Traffic → mehrere Pods

Service = Kubernetes Loadbalancer.

Ingress ist ein Reverse Proxy / Loadbalancer auf Layer 7 für HTTP/HTTPS.

Beispiel:

• https://api.example.com → Backend 1
• https://app.example.com → Backend 2

Ingress-Controller (du kennst das 😉):

• Traefik
• Nginx Ingress
• HAProxy
• Istio Gateway

Schema:

 Client → Ingress → Service → Pods

Ingress ermöglicht:

• Routing nach Hostname/URL
• TLS-Zertifikate
• Load Balancing
• Middlewares

Konfigurationen (Text).

 env: APP_MODE=production

Passwörter / Zertifikate (Base64-kodiert, nicht verschlüsselt!)

 env: DB_PASSWORD=****

Pods sind flüchtig → Daten würden verloren gehen.
Daher nutzt man PV und PVC.

das eigentliche Storage-Backend
z. B. NFS, iSCSI, Ceph, lokal

Anfrage eines Pods nach Speicher

ASCII:

PVC (Pod) → PV → Storage (NFS/SSD/Ceph)

Jeder Pod bekommt:

• eigene IP (intern)
• kann mit allen Pods kommunizieren (by default)

CNI-Plugins regeln das Netzwerk:

• Calico
• Flannel
• Cilium (besser, modern)
• Weave

Kubernetes kann automatisch skalieren:

z. B. starte 10 zusätzliche Pods wenn CPU > 70%

passt CPU/RAM an

startet neue Nodes in der Cloud

Kubernetes überwacht seine Pods:

Wenn:

• Pod crasht
  * Node ausfällt
  * Container hängt
  

Dann:

• Pod wird automatisch ersetzt
  * Deployment sorgt für korrekte Anzahl
  * Load Balancer leitet Traffic auf gesunde Pods
  

—

Kurz: Compose = kleine Projekte
Kubernetes = Großprojekte / Enterprise

Viele kleine Dienste:

• Auth-Service
  * Payment-Service
  * User-Service
  

Kubernetes ist Grundlage von:

• Google Cloud
  * Azure AKS
  * AWS EKS
  

Mini-Kubernetes mit:

• k3s
  * MicroK8s
  * kind
  

—

• Kubernetes orchestriert Container automatisiert

  • Pod = kleinste Einheit
    * Deployment = steuert Pods, Updates, Skalierung
    * Service = Load Balancer für Pods
    * Ingress = HTTP/HTTPS Reverse Proxy
    * PV/PVC = persistenter Speicher
    * Kubernetes = Standard für moderne Cloud-Anwendungen