OpenShift-Al­ter­na­ti­ven

OpenShift ist die führende Ent­wick­lungs­platt­form für con­tai­ne­ri­sier­te An­wen­dun­gen auf Ku­ber­netes-Basis. Für immer mehr Un­ter­neh­men bildet Ku­ber­netes als Cluster-Manager die Grundlage für Betrieb und Ent­wick­lung con­tai­ne­ri­sier­ter An­wen­dun­gen und Dienste. So hat sich Ku­ber­netes quasi als ver­teil­tes Be­triebs­sys­tem für moderne, container-basierte Ent­wick­lung etabliert.

Die OpenShift-Plattform stammt von der Firma Red Hat, welche als Her­stel­ler der pro­fes­sio­nel­len Linux-Dis­tri­bu­ti­on „Red Hat En­ter­pri­se Linux“ (RHEL) Be­kannt­heit erlangte. Auch die OpenShift-Al­ter­na­ti­ve „Rancher“ wurde mitt­ler­wei­le vom an­ge­stamm­ten Linux-Anbieter SUSE über­nom­men. Mit „Canonical Ku­ber­netes“ existiert eine weitere OpenShift-Al­ter­na­ti­ve eines eta­blier­ten Linux-Anbieters. Neben diesen drei großen Platt­for­men stellen wir eine Reihe weiterer, span­nen­der OpenShift-Al­ter­na­ti­ven vor.

Bei OpenShift handelt es sich um ein mächtiges System, welches eine Vielzahl von Funk­tio­na­li­tä­ten vereint. Neben der Ku­ber­netes-Ver­wal­tung gehört ein Dashboard samt Vi­sua­li­sie­rung der Cluster zum Angebot. Tools für Mo­ni­to­ring und Logging, DevOps Pipelines und ein Service Mesh runden den Funk­ti­ons­um­fang ab und er­leich­tern den Aufbau ver­teil­ter An­wen­dun­gen und Dienste. Zu­sam­men­ge­fasst handelt es sich bei OpenShift und den Al­ter­na­ti­ven um Ku­ber­netes Ma­nage­ment Solutions.

Gemeinsam hat OpenShift mit den vor­ge­stell­ten Al­ter­na­ti­ven, dass Ku­ber­netes unter der Haube läuft. Dabei geht der Funk­ti­ons­um­fang weit über die Ver­wal­tung con­tai­ne­ri­sier­ter An­wen­dun­gen hinaus. Im Gegensatz zu blankem Ku­ber­netes steuern OpenShift und Al­ter­na­ti­ven De­ploy­ment und Betrieb ver­teil­ter Ku­ber­netes-Cluster über Cloud- und In­fra­struk­tur-Grenzen hinweg. Durch­gän­gi­ge Au­then­ti­fi­zie­rung der Nutzer und Ab­si­che­rung der zum Einsatz kommenden Container-Images erhöhen die Si­cher­heit der Systeme.

Vom Vergleich nehmen wir Angebote aus, welche ei­gen­stän­di­ge Al­ter­na­ti­ven zu Ku­ber­netes dar­stel­len. Dazu zählen die Projekte „Apache Mesos“ und „Azk“, welche in unserem Artikel Ku­ber­netes-Al­ter­na­ti­ven be­schrie­ben sind. Ferner lassen wir die Ku­ber­netes-as-a-Service-Angebote (KaaS) großer Clou­dan­bie­ter außen vor. Diese lassen sich allesamt nur in der Cloud-In­fra­struk­tur des je­wei­li­gen Anbieters nutzen. Dazu zählen bei­spiels­wei­se:

• IONOS Cloud Managed Ku­ber­netes
• Google Ku­ber­netes Engine (GKE)
• Amazon Elastic Ku­ber­netes Service (EKS)
• Azure Ku­ber­netes Service (AKS)
• IBM Cloud Ku­ber­netes Service (IKS)

Mit Ku­ber­netes wird ein vormals un­er­reich­tes Maß an Au­to­ma­ti­sie­rung auf einer all­ge­gen­wär­ti­gen Plattform erzielt. Jedoch handelt es sich bei Ku­ber­netes selbst um eine hoch­gra­dig komplexe Tech­no­lo­gie. Nicht alle Or­ga­ni­sa­tio­nen verfügen über die Erfahrung und Ka­pa­zi­tä­ten, eine eigene Ku­ber­netes-In­fra­struk­tur am Laufen zu halten. Ein „Fully-managed“ Ku­ber­netes-Cluster, auch bekannt als „Ku­ber­netes-as-a-Service“ (KaaS) löst das Problem: der Anbieter verwaltet für den Kunden einen Ku­ber­netes-Cluster in der Anbieter-eigenen Cloud-Umgebung. So kann sich der Kunde ganz auf sein ei­gent­li­ches Kern­ge­schäft kon­zen­trie­ren.

Bei einer Ku­ber­netes Ma­nage­ment Solution handelt es sich um eine Ver­wal­tungs­schicht, welche auf Ku­ber­netes aufsetzt. Über die Container-Or­ches­trie­rung hin­aus­ge­hend lässt sich der komplette Lifecycle con­tai­ne­ri­sier­ter An­wen­dun­gen verwalten. Die zum Einsatz kommenden Ku­ber­netes-Cluster lassen sich auf so gut wie jeder In­fra­struk­tur hosten, von Public Clouds über die eigene OpenStack-Umgebung bis hin zu „Bare metal“ und Edge-Geräten. Für den Nutzer werden so über Ku­ber­netes hin­aus­ge­hen­de Funk­tio­na­li­tä­ten ge­schaf­fen, ohne das System an einen spe­zi­fi­schen In­fra­struk­tur-Anbieter zu binden.

Zum Vergleich dif­fe­ren­zie­ren wir zwischen Fully-managed- und Self-managed-Lösungen. Manche der OpenShift-Al­ter­na­ti­ven exis­tie­ren nur als Managed-Lösung. Allesamt erlauben sie jedoch den Betrieb der Worker-Cluster über In­fra­struk­tur-Grenzen hinweg.

Die Ent­wick­lung von Ku­ber­netes Ma­nage­ment Solutions befindet sich in stetem Fluss. Auch wenn die OpenShift-Al­ter­na­ti­ven über ähnliche Funk­tio­nen verfügen, un­ter­schei­den sie sich oft in den Details. Wir fassen die wich­tigs­ten Features über­sicht­lich zusammen:

Wir geben einen kurzen Überblick von OpenShift und stellen eine Reihe führender Al­ter­na­ti­ven vor. Dabei gehen wir jeweils auf die Vor- und Nachteile der Al­ter­na­ti­ve, die her­aus­ra­gends­ten Un­ter­schie­de zu OpenShift und besonders lohnende Ein­satz­sze­na­ri­en ein. Wir ver­glei­chen die folgenden Ku­ber­netes Ma­nage­ment Solutions:

• Red Hat OpenShift
• SUSE Rancher
• Canonical Ku­ber­netes
• Mirantis Ku­ber­netes Engine (vormals Docker En­ter­pri­se)
• VMware Tanzu (vormals Pivotal)
• Platform9 Managed Ku­ber­netes
• Giant Swarm
• Portainer

Mit OpenShift hat die Firma Red Hat den Vorreiter der Ku­ber­netes Ma­nage­ment Solutions ge­schaf­fen. Die Software wird für den Aufbau ver­teil­ter, ska­lie­ren­der An­wen­dungs- und Ent­wick­lungs­um­ge­bun­gen ein­ge­setzt. Seit den Anfängen von Ku­ber­netes hat Red Hat be­trächt­lich zur Ent­wick­lung der Tech­no­lo­gie bei­getra­gen. Auch das wichtige Konzept des Ku­ber­netes-Operators stammt ur­sprüng­lich von Red Hat.

Der größte Vorteil von OpenShift liegt im Funk­ti­ons­um­fang des Systems. Neben der Clus­ter­ver­wal­tung sind Tech­no­lo­gien für das komplette Ma­nage­ment des An­wen­dungs-Lifecycle in­te­griert, inklusive Ent­wick­lung, Rollout, Betrieb und Wartung. Ferner stellt Red Hat eigene Container-Re­gis­tries, sowie einen Katalog von Ope­ra­to­ren zur Verfügung.

Der große Funk­ti­ons­um­fang von OpenShift führt auch zu einer hohen Kom­ple­xi­tät der Software. In­stal­la­ti­on und Wartung von OpenShift erfordern ein fach­kun­di­ges Team, bzw. Un­ter­stüt­zung im Rahmen einer Managed-Solution. Er­schwe­rend kommt hinzu, dass die Ku­ber­netes-Dis­tri­bu­ti­on von OpenShift si­gni­fi­kant von der Upstream-Version abweicht. Ferner läuft OpenShift nur auf dem Red Hat-eigenen Be­triebs­sys­tem „Red Hat En­ter­pri­se Linux CoreOS“ (RHCOS).

Auch in Bezug auf die zum Einsatz kommenden Container-Images ist OpenShift speziell. Aufgrund der strengen Si­cher­heits­ein­stel­lun­gen lassen sich nicht alle Images aus den frei ver­füg­ba­ren Re­po­si­to­ries nutzen. Anstelle der von Ku­ber­netes bekannten Helm charts nutzt OpenShift pro­prie­tä­re An­wen­dungs-Templates zum Aufbau der In­fra­struk­tur. Mit den mächtigen OpenShift-Ope­ra­to­ren existiert jedoch mitt­ler­wei­le ein al­ter­na­ti­ver Me­cha­nis­mus.

OpenShift ist besonders geeignet, um Hybrid-Cloud Stra­te­gien um­zu­set­zen und die dafür be­nö­tig­ten con­tai­ne­ri­sier­ten An­wen­dun­gen zu bauen und zu skalieren. Or­ga­ni­sa­tio­nen, welche bereits im Red-Hat-Ökosystem be­hei­ma­tet sind, pro­fi­tie­ren besonders vom Einsatz der Software.

Die lang­jäh­ri­ge OpenShift-Al­ter­na­ti­ve Rancher wurde zum Ende des Jahres 2020 vom Be­triebs­sys­tem-Anbieter SUSE über­nom­men. Mit Rancher steht eine mächtige und dabei flexible Ku­ber­netes Ma­nage­ment Plattform bereit. Die Software er­leich­tert die Ver­wal­tung mehrerer Ku­ber­netes-Cluster über die Grenzen ver­schie­de­ner Cloud-Um­ge­bun­gen hinweg. Im Funk­ti­ons­um­fang enthalten sind unter Anderem Pro­vi­sio­nie­rung, Mo­ni­to­ring und Logging.

Neben der ob­li­ga­to­ri­schen Cluster-Ver­wal­tung in­te­griert Rancher eine Reihe in­ter­es­san­ter Tech­no­lo­gien. So steht mit der „Rancher Ku­ber­netes Engine“ (RKE) eine eigene Ku­ber­netes-Dis­tri­bu­ti­on bereit, welche komplett als Open Source ver­öf­fent­licht wird. Für den Einsatz auf „Edge“- und IoT-Geräten existiert ferner die minimale K3s-Dis­tri­bu­ti­on, mit der sich auch Single Node-Cluster rea­li­sie­ren lassen. Durch­gän­gi­ge Zu­griffs­kon­trol­len nach dem „Open Policy Agency“ (OPA) Standard und die „Longhorn“ Storage-Engine runden das Angebot ab.

Rancher eignet sich besonders gut dafür, mehrere Ku­ber­netes-Cluster mit einer zen­tra­li­sier­ten Ober­flä­che zu verwalten. Dabei lassen sich Nut­zer­rech­te zen­tra­li­siert über mehrere Cluster hinweg vergeben.

Mit Canonical Ku­ber­netes steht eine weitere Ku­ber­netes Ma­nage­ment Solution eines bekannten Be­triebs­sys­tem-Anbieters zur Verfügung. Das von Canonical ent­wi­ckel­te Ubuntu-Linux dient als Grundlage für die Ku­ber­netes-Dis­tri­bu­tio­nen der großen Cloud-Anbieter wie Google Ku­ber­netes Engine (GKE), Amazon Elastic Ku­ber­netes Service (EKS) und Azure Ku­ber­netes Service (AKS). So er­mög­licht Canonical Ku­ber­netes den Aufbau von Clustern, welche sich über Cloud-Grenzen hinweg er­stre­cken.

Die stärksten Vorteile von Canonical Ku­ber­netes sind die hohe Fle­xi­bi­li­tät und die geringen Kosten beim Einsatz. Mit „Charmed Ku­ber­netes“ steht ein span­nen­der, Operator-basierter Ansatz zum Aufbau der In­fra­struk­tur bereit. Mit den so­ge­nann­ten „Charms“ lassen sich Ku­ber­netes-, Container- und VM-basierte An­wen­dun­gen nahtlos über Hybrid Cloud-Um­ge­bun­gen hinweg in­te­grie­ren und verwalten. Als Be­triebs­sys­tem kommt alleinig Ubuntu zum Einsatz.

Canonical Ku­ber­netes läuft auf dem brei­tes­ten Spektrum an Hardware. So werden die Pro­zes­sor­ar­chi­tek­tu­ren x86, ARM, IBM POWER und IBM Z un­ter­stützt; neben CPUs lassen sich auch GPUs nutzen. Für den Einsatz auf Desktop- und Edge-Geräten gibt es die minimale „MicroK8s“ Ku­ber­netes-Dis­tri­bu­ti­on, welche besonders Res­sour­cen-sparsam ist.

Die Firma Mirantis kaufte die „Docker En­ter­pri­se Edition“ von Docker Inc. im Jahr 2019. Seitdem wurde die Tech­no­lo­gie unter dem Namen „Mirantis Ku­ber­netes Engine“ neu aufgelegt. Die Ver­wur­ze­lung der Software im Docker-Universum lässt sich bis heute nach­voll­zie­hen. So wird neben Ku­ber­netes als Cluster-Manager auch Docker Swarm un­ter­stützt.

Die Mirantis Ku­ber­netes Engine besetzt einige in­ter­es­san­te Nischen. So wird neben dem ob­li­ga­to­ri­schen Linux auch Windows als auf den Knoten laufendes Be­triebs­sys­tem un­ter­stützt. In­ter­es­san­ter­wei­se lassen sich Linux- und Windows-Knoten pro­blem­los mischen, und dasselbe gilt für Knoten mit Ku­ber­netes bzw. Docker Swarm. Das Produkt richtet sich an große Kunden. So mangelt es leider an einer le­ben­di­gen Community; die kos­ten­freie Test­ver­si­on erfordert eine Re­gis­trie­rung.

Die Tech­no­lo­gie ist besonders geeignet für größere Or­ga­ni­sa­tio­nen, welche einen starken Fokus auf die Ent­wick­ler­er­fah­rung legen. Besteht bereits eine auf Docker Swarm oder Windows-Knoten ba­sie­ren­de In­fra­struk­tur, lässt sich diese mithilfe der Mirantis Ku­ber­netes Engine relativ leicht um Ku­ber­netes erweitern.

Mit VMware Tanzu steht eine Ku­ber­netes-Plattform des Vir­tua­li­sie­rungs-Spe­zia­lis­ten VMware zur Verfügung. Das Produkt entstand aus der Übernahme der Firma Pivotal durch VMware Ende 2019. Mit VMware Tanzu lassen sich Ku­ber­netes-Cluster auf VMwares vSphere-In­fra­struk­tur aufbauen. Das in­te­grier­te „Tanzu Mission Control“ ist eine zen­tra­li­sier­te Ober­flä­che zur Ver­wal­tung ver­teil­ter Ku­ber­netes-Cluster. Neben Funk­tio­na­li­tä­ten für Ent­wick­lung und Betrieb con­tai­ne­ri­sier­ter An­wen­dun­gen sind Mo­ni­to­ring und Logging, sowie Netzwerk- und Storage-Ver­wal­tung enthalten.

Die Vorteile von VMware Tanzu liegen vor allem in den in­te­grier­ten Werk­zeu­gen. Zum einen gibt es den „VMware Tanzu Ap­pli­ca­ti­on Catalog“, welcher einen kon­ti­nu­ier­lich ge­pfleg­ten Katalog von Open Source Kom­po­nen­ten und An­wen­dun­gen enthält. Ferner existiert mit „Harbor“ eine eigene Container Registry. Diese sichert ver­schie­de­ne Build-Artefakte mittels Rollen-basierter Zu­griffs­kon­trol­len ab. Die in Harbor ge­spei­cher­ten Container-Images werden auf Si­cher­heits­lü­cken und Schwach­stel­len überprüft und als sicher signiert. Der Fokus beim Einsatz von VMware Tanzu liegt klar auf dem Einsatz auf vSphere-In­fra­struk­tur. Die Un­ter­stüt­zung für andere Cloud-Platt­for­men ist weniger stark aus­ge­feilt.

Besonders geeignet ist VMware Tanzu für Un­ter­neh­men, welche bereits in der vSphere-In­fra­struk­tur be­hei­ma­tet sind. Neben der kom­mer­zi­el­len Version existiert mit der „VMware Tanzu Community Edition“ eine frei ver­füg­ba­re Version. Diese lässt sich her­un­ter­la­den und auf Linux-, Windows- und Mac-Rechnern in­stal­lie­ren.

Die Firma Platform9 wurde von ehe­ma­li­gen VMware-In­ge­nieu­ren gegründet. Kern­kon­zept der Plattform ist, eta­blier­te Open Source-Software wie Ku­ber­netes unter einem Software-as-a-Service (SaaS) Modell für Kunden zu betreiben. So wird es möglich, über ver­schie­de­ne Cloud-Um­ge­bun­gen verteilte Ku­ber­netes-Cluster zen­tra­li­siert zu verwalten. Platform9 übernimmt dabei die Pflege der Ku­ber­netes-In­stal­la­tio­nen, wodurch die operative Kom­ple­xi­tät auf Kun­den­sei­te gesenkt wird.

Der größte Vorteil der Plattform liegt im „Fully managed“ Be­triebs­mo­dell. Auf Kun­den­sei­te muss man sich nicht länger mit Be­triebs­sys­tem- oder Ku­ber­netes-Updates her­um­schla­gen. Positiv fallen die über­sicht­li­che Preis­struk­tur, um­fang­rei­che Do­ku­men­ta­ti­on und eine kos­ten­freie Test­ver­si­on auf. Auch wenn die Web-Ober­flä­che schon etwas in die Tage gekommen ist, sind die stan­dard­mä­ßig zu er­war­ten­den Features vorhanden: Mit der Software „Pro­me­theus“ werden die Cluster kon­ti­nu­ier­lich auf ihre Ge­sund­heit überprüft, Logs werden zentral gesammelt und aus­ge­wer­tet. In öf­fent­li­chen Helm Re­po­si­to­ries ver­füg­ba­re An­wen­dun­gen lassen sich pro­blem­los in­stal­lie­ren.

Als spezielle Nische bewirbt Platform9 Te­le­kom­mu­ni­ka­ti­ons­dienst­leis­ter, welche große Mengen von Edge-Geräten in Ku­ber­netes-Clustern vereinen. Ferner er­mög­licht die Plattform, parallel zu modernen, con­tai­ne­ri­sier­ten An­wen­dun­gen „Legacy“-Apps auf Basis vir­tu­el­ler Maschinen zu betreiben.

Bei Giant Swarm handelt es sich um eine „Fully-managed“-Ku­ber­netes-Plattform. Die Software übernimmt die Ver­wal­tung der Ku­ber­netes-Umgebung, un­ab­hän­gig davon, welche un­ter­lie­gen­de Cloud-In­fra­struk­tur zum Einsatz kommt. Für den Kunden rücken so die auf Ku­ber­netes laufenden An­wen­dun­gen und Dienste in den Vor­der­grund. Die Ma­nage­ment- und Worker-Cluster lassen sich auf Amazon AWS, Microsoft Azure oder „On-premises“ auf eigener Re­chen­in­fra­struk­tur betreiben.

Die Plattform verwaltet und optimiert den kom­plet­ten Lifecycle con­tai­ne­ri­sier­ter An­wen­dun­gen und ist schnell ein­satz­fä­hig. Im Gegensatz zu OpenShift lässt sich eine Giant Swarm In­stal­la­ti­on innerhalb eines Tages ein­rich­ten. Da eine un­ver­än­der­te Ku­ber­netes-Dis­tri­bu­ti­on zum Einsatz kommt, ist es relativ einfach, Teile der In­fra­struk­tur zwischen Cloud-Um­ge­bun­gen zu bewegen. So wird die Gefahr eines Vendor Lock-Ins ver­rin­gert. Negativ fällt auf, dass es kein ein­heit­li­ches Preis­mo­dell gibt. Statt­des­sen kommt ein auf den je­wei­li­gen Kunden zu­ge­schnit­te­ner An­ge­bots­preis zum Tragen.

Giant Swarm eignet sich besonders zur Steuerung ver­teil­ter Mi­cro­ser­vice-Ar­chi­tek­tu­ren. So lassen sich wi­der­stands­fä­hi­ge, agile Systeme aufbauen und skalieren. Dabei übernimmt die Software die auf­wen­di­ge Ver­wal­tung der un­ter­lie­gen­den In­fra­struk­tur.

Im Gegensatz zu den bereits genannten OpenShift-Al­ter­na­ti­ven verfolgt Portainer ein anderes Konzept. Es handelt sich nicht um eine Fully-managed-Plattform oder eigene Ku­ber­netes-Dis­tri­bu­ti­on. Statt­des­sen kommt eine grafische Be­nut­zer­ober­flä­che zum Einsatz, welche die Ver­wal­tung exis­tie­ren­der Ku­ber­netes-De­ploy­ments ver­ein­heit­licht. DevOps Teams erhalten die Mög­lich­keit, Multi Cluster-Um­ge­bun­gen zentral zu verwalten, kon­fi­gu­rie­ren und ab­zu­si­chern. Auf der Ent­wick­ler-Ebene werden De­ploy­ment, Ver­wal­tung und Trou­ble­shoo­ting con­tai­ne­ri­sier­ter An­wen­dun­gen er­leich­tert.

Der größte Vorteil von Portainer liegt in der Fle­xi­bi­li­tät der Software. So lassen sich neben Ku­ber­netes auch Docker Swarm und Docker zur Cluster- bzw. Container-Ver­wal­tung nutzen. Portainer basiert auf Open Source-Software und wird in einer frei ver­füg­ba­ren Community Version, sowie als bezahlte Version mit En­ter­pri­se-Support angeboten. In­stal­lie­ren lässt sich die Software in Cloud-Um­ge­bun­gen, auf Edge-Geräten, oder auf eigener „on-premises“ Re­chen­in­fra­struk­tur. Da Portainer relativ neu ist, lässt die Do­ku­men­ta­ti­on noch zu wünschen übrig.

Portainer ist besonders geeignet, um die Ver­wal­tung exis­tie­ren­der Cluster-In­fra­struk­tu­ren zu zen­tra­li­sie­ren und zu ver­ein­heit­li­chen. Sofern neben Ku­ber­netes auch Docker- bzw. Docker-Swarm basierte Systeme zum Einsatz kommen, lassen sich diese pro­blem­los verwalten.