En la actualidad, donde la escalabilidad, la disponibilidad y la capacidad de manejar millones de usuarios al día y de desplegar software de forma rápida son aspectos esenciales, es ahí donde Kubernetes se ha convertido en una herramienta fundamental de las operaciones de cualquier sitio grande, si se necesitan manejar aplicaciones con microservicios complejos, distribuidos y con altos niveles de tráfico, han encontrado en esta herramienta una solución eficiente para administrar contenedores a gran escala.
Kubernetes no es simplemente una moda, sino una pieza clave de la infraestructura moderna que ha transformado la manera en que se construyen, despliegan y mantienen los sistemas que necesitan manejar gigantescos volúmenes de tráfico.
Su desarrollo respondió a la necesidad real de gestionar miles de contenedores de una forma eficiente, automatizada y predecible, desde pequeñas empresas hasta gigantes tecnológicos. Su adopción crece cada día debido a la eficiencia de su diseño y a una gran comunidad que lo respalda.
Contenido
¿Qué es Kubernetes?
Kubernetes es un sistema de orquestación de contenedores que fue diseñado para automatizar el despliegue de contenedores, facilitar la administración y la escalabilidad de aplicaciones empaquetadas en dichos contenedores.
Es un proyecto open source creado originalmente por Google y llamado inicialmente «Seven» por el personaje Seven of Nine de Star Trek, una referencia al proyecto predecesor de Kubernetes que fue llamado con el nombre Borg, una raza de la misma serie y a la que pertenecía el personaje de Seven of Nine.
El sistema Borg se usaba para gestionar millones de contenedores diariamente en la infraestructura de Google, incluso antes de que Docker existiera. De Borg se sabe poco porque nunca fue público, más allá de que Google publicó algunos documentos que explicaba la arquitectura superficialmente, en el fondo poco se conoce de los detalles, aunque dentro de lo que se sabe, era complejo y por eso se desarrolló un sistema más simple.
Así fue como nació Kubernetes, que buscó simplificar la infraestructura y la complejidad, permitiendo que las aplicaciones se comportaran de manera uniforme sin importar si se ejecutaban en servidores físicos, VPS o en servidores en la nube.
El objetivo principal de Kubernetes fue simplificar y estandarizar la forma en que se ejecutan las aplicaciones modernas; por eso, Kubernetes permite definir de manera declarativa cómo debe comportarse un sistema y luego se encarga de garantizar que ese estado deseado se mantenga de forma automática a través de cientos o miles de servidores. Es una plataforma que combina la filosofía DevOps, la automatización y la alta disponibilidad en un entorno unificado.
Su funcionamiento
El funcionamiento de Kubernetes se basa en el concepto de “estado deseado”, donde el usuario describe en un archivo de tipo yaml cómo deberían ejecutarse los contenedores: cuántas réplicas, qué recursos necesitan, qué puertos deben estar expuestos, cómo deben conectarse entre sí, qué sucede si algo falla, etc.
Luego Kubernetes toma esa definición en el archivo y se encarga de que la infraestructura se ajuste para cumplir con esas especificaciones. Luego, si algún contenedor falla, la plataforma lo reemplaza automáticamente en ese o en otro servidor parte de la infraestructura.
Si aumenta la carga del sistema, Kubernetes puede escalar la cantidad de réplicas para mantener el rendimiento. Si un nodo se desconecta, mueve los contenedores a otros nodos disponibles. Esta automatización no solo reduce errores humanos, sino que también permite una operación continua sin interrupciones.
El sistema opera mediante un modelo maestro-nodo donde el maestro decide qué ejecutar y los nodos corren los contenedores, todo esto se apoya en una arquitectura distribuida como forma garantizar la tolerancia a fallos y una administración eficiente de recursos.
Principales componentes de Kubernetes
Kubernetes se basa en varias piezas clave que trabajan juntas para garantizar la ejecución estable de los contenedores.
Por un lado está etcd que es la base de datos distribuida que almacena la configuración del clúster, luego viene el API Server que es el punto de entrada para todas las operaciones, posteriormente el Scheduler, encargado de decidir en qué nodo correrá cada contenedor y para que el Controller Manager sea responsable de vigilar y mantener el estado deseado de los recursos.
Del lado de los nodos se encuentra el kubelet, que actúa como agente local y se encarga de ejecutar los contenedores además de comunicar el estado del nodo al clúster. Luego está kube-proxy, que se encarga de manejar el enrutamiento de red necesario para que los servicios se comuniquen entre sí, y, por último, el runtime de contenedores, que suele ser Docker, Podman, containerd o cualquier implementación compatible. Finalmente están los ConfigMaps y los Secrets, que sirven para manejar configuraciones y datos sensibles sin acoplarlos directamente a las imágenes.
Además de estos componentes, es necesario describir cómo Kubernetes organiza y gestiona las aplicaciones de diferentes maneras. En primer lugar, agrupa uno o más contenedores en Pods, que representan la unidad mínima de ejecución, luego están los Deployments que definen cómo deben manejarse las réplicas (copias de cada pod y/o contenedor) y las estrategias de actualización, mientras que los Services permiten exponer aplicaciones dentro o fuera del clúster y facilitan la comunicación entre Pods.
Ventajas de usarlo
La implementación de Kubernetes aporta una serie importante de beneficios, siendo, sin dudas, el principal la escalabilidad automática que permite que las aplicaciones escalen o se encojan a demanda, lo cual es importante tanto para absorber picos de tráfico como para ahorrar costos en recursos cuando ya este pico ha pasado.
En segundo lugar, la alta disponibilidad es otra ventaja, ya que el sistema detecta fallos y transfiere el tráfico de los contenedores afectados a los nodos y contenedores operativos sin afectar el servicio.
Además, ofrece una portabilidad entre diferentes proveedores de infraestructura como servicio, evitando quedar atrapado con un único proveedor. La estandarización del despliegue de aplicaciones reduce la complejidad operativa y minimiza errores humanos, debido a que todo se define mediante archivos declarativos reproducibles independientes de la infraestructura y/o del proveedor.
El uso de Kubernetes implica el uso de buenas prácticas en arquitectura como el desacoplamiento, la separación de responsabilidades y la observabilidad centralizada, creando un entorno ideal para el desarrollo y el despliegue continuo donde se integra con herramientas de monitoreo, de redes, de almacenamiento distribuido y sistemas de seguridad, convirtiéndolo en un sistema fundamental para las prácticas DevOps.
Desafíos al utilizar Kubernetes
A pesar de sus ventajas, Kubernetes presenta ciertos desafíos importantes, principalmente porque no se trata de una herramienta de fácil implementación, ya que su curva de aprendizaje es alta debido a la cantidad de conceptos, componentes y configuraciones necesarios para operar un clúster de forma segura y eficiente, y también por la capacidad de encontrar personal calificado para operar.
Las empresas suelen enfrentarse en un comienzo a la complejidad de entender cómo interactúan los Pods, los Services, los Deployments, los Ingress y los volúmenes persistentes, lo que, además de la administración del clúster, exige conocimientos avanzados sobre redes, seguridad y almacenamiento.
Kubernetes no elimina la necesidad de una infraestructura, sino que añade una capa adicional que requiere monitoreo, actualizaciones constantes y una estrategia clara de observabilidad. Otro desafío es evitar la sobreingeniería, principalmente debido a que equipos sin experiencia pueden crear despliegues excesivamente complicados, lo que luego dificulta el mantenimiento.
Casos de uso comunes
Kubernetes se utiliza en una variedad amplia de escenarios, siendo su aplicación más común la ejecución de microservicios, donde cada componente de un sistema se despliega de forma independiente dentro de contenedores.
También es ideal para sistemas que requieren escalabilidad automática, como aplicaciones web de alto tráfico, plataformas de streaming, APIs públicas y soluciones de comercio electrónico. Otro caso de uso frecuente es en el procesamiento por lotes, donde Kubernetes ejecuta trabajos programados que requieren recursos de manera puntual, permitiendo que estos se ejecuten en contenedores aislados y luego sean desechados al haber finalizado.
No existe un “número mágico” de peticiones por día, a partir del cual haya que usar Kubernetes, debido a que el criterio no es tanto el volumen, sino la complejidad que se está manejando para poder servir ese volumen. No se trata tanto de una falta de hardware sino de tener demasiadas piezas que administrar a mano, por ejemplo, un sistema con muchos microservicios, picos fuertes, WebSockets, workers de background, colas, etc., donde el problema ya no es la potencia de una máquina sino coordinar muchas piezas.
Cuándo no usar Kubernetes
Aunque el tráfico sea considerable, Kubernetes suele ser innecesario cuando la arquitectura es simple y se reduce a una aplicación monolítica con uno o dos workers de background, despliegues poco frecuentes o entornos que prácticamente no varían, en estos casos, la complejidad que introduce un clúster no compensa el esfuerzo, especialmente si no existe un equipo dispuesto a aprender y operar la plataforma de forma adecuada.
En escenarios así, resulta más eficiente implementar soluciones mucho más ligeras, como un entorno basado en Docker con docker-compose o servicios gestionados por systemd, combinados con un balanceador de carga tradicional.
Incluso un PaaS completamente administrado puede cubrir la gran mayoría de las necesidades con un nivel de dificultad y complejidad muy inferior, permitiendo mantener operaciones simples, estables y fáciles de escalar sin necesitar un sistema tan complejo como Kubernetes.
Conclusión
Kubernetes se ha convertido en un estándar para ejecutar aplicaciones modernas basadas en contenedores, donde su capacidad para automatizar despliegues, manejar fallos, distribuir cargas y escalar servicios lo sitúa como una tecnología imprescindible dentro del mundo DevOps. Si bien presenta desafíos en la implementación porque requiere conocimientos avanzados para operarlo, sin duda su impacto en las operaciones lo vale.
La trayectoria del proyecto, el respaldo de la comunidad y la adopción masiva por parte de empresas de todos los tamaños confirman que Kubernetes no solo simplifica la operación de aplicaciones complejas, sino que también transforma la cultura de desarrollo y despliegue de software.