Kubernetes alternatives

Kubernetes es líder en el mercado de los orquestadores de clústeres distribuidos, pero ahora también existen bastantes alternativas interesantes. Cada una tiene sus ventajas e inconvenientes, así como distintas posibilidades de usos, desde clústeres locales sencillos para el propio entorno de desarrollo, hasta sistemas distribuidos de alta disponibilidad con decenas de miles de nodos. Te presentamos las mejores soluciones.

Tras la marcha triunfal de Docker como plataforma de virtualización de contenedores, Kubernetes se ha establecido como herramienta estándar para la orquestación de contenedores. Sin embargo, el alcance de funcionamiento de Kubernetes va mucho más allá de la gestión de grupos de contenedores. Kubernetes automatiza el despliegue, la gestión y el escalado de aplicaciones en contenedores. Las aplicaciones dirigidas con Kubernetes tienen alta disponibilidad y son escalables y predecibles. Además, Kubernetes da apoyo a las siguientes características:

• Rollout y rollback automatizados de los cambios
• Descubrimiento de servicios dentro de la red
• Orquestación de almacenamiento masivo
• Escalado de aplicaciones y servicios
• Procesamiento de datos por lotes

No todas las alternativas a Kubernetes hacen lo mismo, pero muchas de las alternativas ofrecen funciones que van más allá de Kubernetes. Las más populares son las funciones de confort de cara a la gestión de usuarios, el monitoreo y la seguridad. Algunas de las alternativas utilizan Kubernetes como base, mientras que otras pueden usarse junto con Kubernetes. Antes que nada, te proporcionaremos una visión general de los aspectos más importantes de Kubernetes y sus alternativas.

Hay diferentes enfoques para operar clústeres y contenedores. Los parámetros de despliegue describen cómo se asignan y gestionan los recursos. También determinan en qué entornos pueden instalarse los sistemas y qué tipos de aplicaciones pueden utilizarse:

Kubernetes y sus alternativas son softwares para la gestión de clústeres distribuidos. Hay diferentes maneras de estructurar sistemas así. Te mostramos los puntos más importantes:

Actualmente existen en el mercado varios sistemas que ofrecen capacidades comparables a Kubernetes. Distinguimos tres grandes clases:

Además, existen alternativas a Kubernetes como Apache Mesos y Azk, que no entran dentro de ninguna de las clases. Echaremos un vistazo a los siguientes sistemas en comparación con Kubernetes:

• Docker Swarm
• Apache Mesos
• AWS Fargate
• OpenShift
• Rancher
• Nomad
• Azk

Empecemos con un breve resumen de Kubernetes:

Kubernetes permite ejecutar y orquestar agrupaciones de aplicaciones en contenedores. Dentro de su alcance de funcionamiento están la gestión de clústeres, el scheduling, el descubrimiento de servicios, el monitoreo y la gestión de secretos. Con Kubernetes pueden ejecutarse clústeres con hasta 5000 nodos y 300 000 contenedores. Este software fue originariamente desarrollado por Google y actualmente se encuentra auspiciado por la “Cloud Native Computing Foundation” (CNCF). Además de Google, gigantes de la industria como Red Hat, Docker e IBM participan en su desarrollo.

Como estándar de la industria, se pueden encontrar implementaciones de Kubernetes en las infraestructuras de la nube pública de los principales proveedores. Constantemente se añaden nuevos y útiles desarrollos y herramientas como “minikube”, “kubeadm” y “K3s”. Estos proporcionan funciones de confort, simplifican la instalación y administración de Kubernetes y hacen que el software sea ejecutable en hardware más débil.

La mayor desventaja de Kubernetes es la complejidad del software. Una instalación completa de Kubernetes implica la interacción de media docena de servicios. La configuración requiere cierto esfuerzo y el software que se ejecuta consume muchos recursos.

Kubernetes se utiliza para proyectos de Big Data y Machine Learning que requieren el ecosistema Kubernetes o Helm Charts. Debido a la complejidad del software, Kubernetes es más apropiado para proyectos más grandes con múltiples años de duración y el presupuesto correspondiente. Para operar una instalación propia, hace falta un equipo dedicado a tiempo completo a su administración. De manera alternativa, puede recurrirse a una oferta de Managed Kubernetes en una infraestructura de nube pública.

Docker Swarm es una herramienta de Docker para orquestar clústeres que proceden de motores Docker. Un clúster de Swarm consta de nodos maestros (manager) de Swarm que orquestan y gestionan el clúster y de nodos esclavos (worker). Estos últimos transmiten las órdenes de los nodos manager para su procesamiento.

La mayor ventaja de Docker Swarm es la estrecha integración del software en el ecosistema Docker. Una vez hemos instalado el motor Docker, podemos empezar a utilizar directamente Docker Swarm. Para dirigirlo, se recurre a la conocida interfaz de línea de comandos de Docker. Docker Swarm interactúa con las funcionalidades de Docker y Docker Compose, utilizando su propia API Swarm. El software permite el escalado, el equilibrio de carga, el descubrimiento de servicios y las redes multi‑host.

Si lo comparamos directamente con Kubernetes, Docker Swarm ofrece menos opciones de personalización y extensiones. En general, la gama de funciones es menor.

Docker Swarm es especialmente adecuado para procesar pequeñas cargas de trabajo. Si contamos con un entorno en Docker, podemos utilizarlo fácilmente con Docker Swarm para orquestar los clústeres de contenedores.

El proyecto de Apache Mesos se basa en los mismos principios que el núcleo de Linux, solo que se han implementado en otro plano de abstracción. El núcleo de Mesos se ejecuta en cada máquina del clúster y está disponible para API de aplicaciones como Hadoop, Spark, Kafka y Elasticsearch. Mesos te permite distribuir la gestión y el scheduling de recursos entre centros de cálculo y entornos en la nube.

Apache Mesos abstrae los recursos informáticos como la CPU y las memorias de gran capacidad y de trabajo de las máquinas reales, de manera que pueden escalarse clústeres de decenas de miles de nodos. Además, se utilizan nodos manager y agentes redundantes con tolerancia a fallos, que según las necesidades pueden recibir actualizaciones sin interrupciones. Dentro de un clúster, las aplicaciones nativas de la nube y las aplicaciones heredadas pueden operarse como base. El software funciona con Linux, macOS y Windows y contiene una superficie web para administrar clústeres y contenedores.

Mesos está diseñado para sistemas con múltiples clústeres y alta escalabilidad. El software opera con un nivel de abstracción inferior al de Kubernetes, por lo que no es tan útil para clústeres pequeños de menos de una docena de nodos.

Apache Mesos permite construir sistemas distribuidos elásticos y con tolerancia a fallos. El software es particularmente apto para sistemas grandes diseñados para la máxima redundancia.

AWS Fargate es un motor informático sin servidor para contenedores que sigue el modelo Container as a Service. Al utilizar Fargate, se pone el foco en la aplicación en vez de la infraestructura. Para una aplicación en contenedores, se determinan los requisitos de red, almacenamiento masivo, escalabilidad y similares. Fargate se encarga de gestionar los recursos necesarios recurriendo a sus tecnologías hermanas Amazon Elastic Container Service (ECS) y Amazon Elastic Kubernetes Service (EKS).

La ventaja principal de AWS Fargate es la gran atención que presta al plano de la aplicación. Como no hemos de preocuparnos por el aprovisionamiento de la infraestructura, nos libramos del sobrecoste procedente de la administración y el escalado de los servidores. Fargate escala de manera elástica los recursos requeridos para que no haga falta aprovisionar en exceso los servidores para los picos de carga. Así, solo se paga por las capacidades informáticas de las que se hace uso. En el plano de la seguridad, Fargate destaca por el aislamiento integral de la aplicación.

AWS Fargate hace que usar Kubernetes sea cómodo. No obstante, puede suponer también un aumento de los costes. Además, proteger al usuario frente a tecnologías fundamentales implica que haya menos posibilidades de control e influencia.

Con AWS Fargate, es posible implementar aplicaciones, API, arquitecturas de microservicios y procesamiento de datos por lotes. Fargate ejecuta aplicaciones en contenedores y las escala en función de las necesidades. Este software también se utiliza para la formación en materia de inteligencia artificial (IA) y aprendizaje automático (machine learning).

La plataforma OpenShift del proveedor Red Hat se basa en Kubernetes. OpenShift permite orquestar contenedores y redes así como gestionar o asignar recursos escalables y distribuidos. Este software puede desplegarse en múltiples entornos en la nube, entre los que se encuentran, tanto las nubes privadas con su propia infraestructura informática, como las infraestructuras en la nube de Amazon AWS y Microsoft Azure.

Openshift siempre ha contado, además de con las herramientas obligatorias de la línea de comandos, con una interfaz web para controlar la funcionalidad. Siguiendo el modelo GitOps, los desarrolladores deben contener toda la configuración como código. A pesar de que sus nombres se parezcan, la tecnología OpenShift no se usa con OpenStack.

La gran ventaja de OpenShift yace en que proporciona a los equipos de desarrollares un entorno de trabajo consistente y robusto. Independientemente del entorno que se use (nube pública, privada o híbrida), los desarrolladores tienen a su disposición los mismos enforques para crear, testar y ejecutar aplicaciones. Aquí entran sobre todo las “OpenShift Pipelines”, una solución para el desarrollo continuo (continuous development).

Otro punto fuerte de OpenShift son las herramientas de monitoreo y registro incorporadas, entre las que se encuentra Prometheus, para gestionar el monitoreo y las notificaciones, Jaeger para el rastreo de transacciones, Kali para superficies y virtualización e Istion para la implementación de arquitecturas de microservicios distribuidas. Además, OpenShift tiene acceso al “Red Hat Container Catalog”, que contiene imágenes de contenedor probadas y certificadas por Red Hat.

Como muchos productos de Red Hat, OpenShift se basa en la distribución comercial de Linux “Red Hat Enterprise Linux” (RHEL). Debido a esta dependencia, existe un cierto grado de vendor lock‑in.

OpenShift es particularmente adecuado para implementar estrategias de nube híbrida y para construir y escalar las aplicaciones en contenedores necesarias para ello. Las organizaciones que ya proceden del ecosistema Red Hat se benefician enormemente de utilizar este software.

Rancher es otra alternativa basada en Kubernetes. Esta herramienta es una pila de software completa para los equipos que dependen de los contenedores. El software aborda los desafíos operativos y relevantes para la seguridad que pueden surgir al ejecutar múltiples clústeres de Kubernetes. Rancher pone a disposición de los equipos de DevOps una interfaz de control centralizada y unifica la gestión de todos los clústeres de Kubernetes de una organización. El aprovisionamiento de clústeres, las actualizaciones, así como la gestión de usuarios y políticas entran dentro del alcance de funcionamiento de Rancher.

Rancher simplifica el despliegue de clústeres de Kubernetes tanto en máquinas físicas como en entornos de nube pública y privada. Los clústeres se protegen mediante políticas globales de seguridad. Utiliza sistemas centralizados de autentificación, control de acceso y rastreo. El software evita fallos de clúster y lleva a cabo medidas de rescate y restauración si es necesario. Rancher funciona con diversas distribuciones de Linux y Kubernetes y protege del vendor lock‑in. Incluye funciones de confort como active directory, soporte LDAP y SAML, así como aprovisionamiento DNS.

La comunidad de Rancher es considerablemente más pequeña que la de Kubernetes. Además, el software solo es compatible con Linux.

Rancher es apropiado especialmente para administrar múltiples clústeres de Kubernetes con una interfaz centralizada. Los derechos de usuario pueden asignarse a varios clústeres.

Nomad es una herramienta de la casa HashiCorp interesante para administrar y asignar clústeres. El software puede utilizarse tanto en combinación con Kubernetes como de manera independiente. Nomad entra dentro de la gama existente de software de nube y aprovisionamiento de la empresa. Siguiendo la filosofía Unix, HashiCorp prefiere un enfoque modular en el que cada herramienta cubre un área de tareas estrechamente definido. Algunos ejemplos son Terraform para Infrastructure as a Code (IaC), Consul para descubrimiento de servicios y Vault para gestión de secretos.

Además de las aplicaciones en contenedores habituales, Nomad también da soporte a aplicaciones virtualizadas y “stand alone” tradicionales. A diferencia de Kubernetes, Nomad no consta de múltiples componentes de sistema que interactúan entre sí. Más bien se trata de un software que hace las veces de archivo binario individual de peso ligero, que se despliega en entornos de desarrollo local, entornos de nube, y centros de cálculo públicos y privados.

Nomad ofrece, independientemente del entorno utilizado, el mismo confort operativo. Con este software pueden desplegarse clústeres de decenas de miles de nodos en múltiples zonas de disponibilidad, regiones y centros de cálculo. Dentro de sus características también se encuentra el despliegue multi‑clúster.

Como Nomad es un invento relativamente nuevo, en comparación con Kubernetes, es un ecosistema mucho más débil. Por eso no hay soluciones Nomad gestionadas de grandes proveedores de nube.

Nomad es particularmente apto para equipos pequeños y medianos que carecen de la capacidad de atender un orquestador complejo. Además, utilizar Nomad permite ejecutar una mezcla entre aplicaciones en contenedores y no en contenedores (Windows, Java). La sencillez del software permite a los equipos moverse rápido y reaccionar a los requisitos cambiantes de la empresa.

Azk brinda a los desarrolladores una alternativa a Kubernetes muy interesante. La herramienta se instala localmente y permite orquestar entornos de desarrollo en la propia máquina. Azk proporciona una interfaz de línea de comandos; por cada proyecto se crea un archivo de configuración (llamado Azkfile.js) que define el entorno de desarrollo, incluyendo las imágenes y contenedores Docker, los ajustes de almacenamiento masivo y de red y las variables de entorno.

La gran ventaja de Azk es que facilita a los desarrolladores la creación de entornos de desarrollo locales. Además de un repositorio central que contiene imágenes de los sistemas más utilizados, el formato de archivo Azkfile en particular contribuye a mejorar la experiencia de usuario. Un Azkfile está escrito en un dialecto de Javascript de fácil comprensión y funciona como receta para crear un entorno de desarrollo local. Además, Azk permite generar automáticamente un Azkfile basado en algunos datos.

Como Azk está principalmente dirigido a desarrolladores web profesionales, por ahora no da soporte a Windows.

Azk es principalmente apto para automatizar la instalación y orquestación de entornos de desarrollo. De esta manera, es posible definir entornos consistentes para distintos proyectos dentro de un equipo.