В чем разница между Docker и Kubernetes

Разберемся, каковы отличия виртуальных машин от контейнеров, на чем базируется популярность Docker, что собой представляет Kubernetes, и каковы вообще тенденции на рынке IT по этому вопросу. Обе технологии представляют собой метод виртуализации и применяются для развертывания приложений, но между ними есть ряд фундаментальных отличий, которые вскрываются только при глубоком анализе и сравнении. Давайте разбираться.

Docker – что это и как работает

Docker – это программная платформа, на которой разрабатывают, развертывают и запускают приложения в виде портативных и независимых контейнеров, которые способны функционировать в облачной среде или локально. Эта платформа позволяет на одном сервере или хостинге запускать одновременно множество самодостаточных контейнеров, которые делят с хостом пространство памяти ядра.

Контейнеры функционируют на ядре ОС, которую установил хостинг-провайдер, а изоляция пользовательского окружения осуществляется на уровне ОС. И в этом заключается фундаментальное отличие от аппаратных методов виртуализации. Говоря о Docker, нужно понимать, что специфика этой платформы оптимально подходит для развертывания одного приложения в одном контейнере. Для контейнеризации используются средства операционки – в случае с Linux это cgroups и namespace. Отсюда вытекают все преимущества и недостатки Docker как метода виртуализации.

Преимущества Docker

1. Контейнеры оптимально подходят для развертывания отдельных приложений со всеми их зависимостями, библиотеками и конфигурационными файлами. За счет этого процедура переноса приложения от одной инфраструктуры к другой значительно проще. Если упростить, то приложение, развернутое в контейнере Docker – это самодостаточная локальная инфраструктура, которую можно в любой момент легко перенести из системы разработки в среду тестирования, а затем и в продуктивную среду. При этом программистам не нужно будет беспокоиться о зависимостях, так как контейнер содержит в себе всё необходимое для обеспечения работы приложения.
2. Простота миграции. Логичным образом вытекает из предыдущего пункта – перенесенный контейнер не нужно заново настраивать после переноса на новый инстанс.
3. Процессы, происходящие в контейнерах, никак не влияют на основную операционную систему, за счет чего обеспечивается повышенная безопасность. Опять же, благодаря контейнерам Докер исключается вероятность того, что развернутые приложения во время тестирования как-то негативно повлияют на работу ядра системы.
4. Упрощение и автоматизация. Процесс развертывания приложений в контейнерах может быть полностью автоматизирован, что исключает влияние человеческого фактора на работу.
5. Контейнеры Docker оптимально подходят для микросервисной архитектуры – это вариант организации разработки, при котором приложение делят на несколько отдельных и независимых компонентов. По сравнению с монолитной архитектурой, где все части системы находятся в сильной зависимости друг от друга, микросервисная архитектура упрощает работу над расширением функциональных возможностей приложения, ведь, внося изменения в работу одних компонентов, вы не рискуете сломать другие, которые зависимы от них.
6. Не требует конфигурировать среду для запуска – она поставляется вместе с приложением.

Контейнеры Docker получили массовое распространение за счет того, что позволяют изолированно развертывать приложения и тестировать их. Эту платформу часто используют специалисты, занимающиеся разработкой механизмов защиты от вирусов, программ-маскировщиков, червей, троянов, блокировщиков и другого вредоносного кода. Запустив такой софт в контейнере, вы не рискуете навредить основной операционной системе и другим контейнерам, запущенным на том же хостинге.

Недостатки API Docker

Во-первых, если возникнет необходимость обновить рантайм языка или версии компилятора в «старом» контейнере, это может спровоцировать целую прорву случайных и несвязанных друг с другом проблем, вплоть до того, что разработчикам придется вручную менять все зависимости на более современные аналоги.

Второй момент, который отмечают многие системные администраторы с большим опытом – ограниченная обратная совместимость в некоторых направлениях, что может вызвать некоторые проблемы при разработке и тестировании. Например, образы, созданные более новой версией docker-демона, могут отказываться работать на старых docker-демонах. И если у вас обширный парк серверов с множеством контейнеров на разных версиях платформы, это может стать проблемой.

Третий момент – docker не позволяет штатными средствами настраивать порядок загрузки контейнеров. Да, вы можете это компенсировать сторонними инструментами, но это нельзя назвать удобным.

И последнее – Докер не обеспечивает 100% изоляцию контейнеров друг от друга в плане потребления ресурсов. Из-за этого, когда на хостинге размещено множество контейнеров, между ними может возникать конкуренция за IOPS, кэш-память процессора, ОЗУ и т.д. Как следствие, вы можете столкнуться с существенным снижением быстродействия на выделенных серверах.

Kubernetes – что это

Kubernetes – программное обеспечение с открытым исходным кодом, которое применяют для оркестровки приложений в контейнерах. Проще говоря, Kubernetes позволяет автоматизировать развертывание, расширение и координацию ПО на кластере.

Этот оркестратор был разработан в компании Google, и сегодня он повсеместно используется для работы со всеми системами контейнеризации с поддержкой Container Runtime Interface. В том числе и Docker.

Важно понимать, что Kubernetes не противопоставляется Docker, это абсолютно разные технологии, которые зачастую лишь дополняют друг друга. Docker является контейнерной площадкой, а Kubernetes – это инструмент оркестровки, то есть для управления всеми узлами и автоматизации всех ключевых процессов, начиная с выкатки обновлений и заканчивая распределением нагрузки и маршрутизацией трафика. В каком-то смысле Kubernetes компенсирует недостатки Docker, делая работу с контейнерами намного более удобной и безопасной.

Как работает Kubernetes

Оркестратор контейнеров Kubernetes состоит из нескольких компонентов, выполняющими определенные функции:

1. API-сервер, используется для горизонтального масштабирования, является основным компонентом.
2. Etcd – отвечает за хранение данных в формате «ключ-значение».
3. Kube-scheduler – компонент плоскости управления.
4. Kube-controller-manager – запускает процессы контроллера.
5. Cloud-controller-manager – запускает циклы контроллера.

Это лишь основные компоненты, приведенные для общего понимания, как работает оркестратор. Эти компоненты не влияют на работу друг друга, они работают по pull-модели. И если с одним из компонентов что-то происходит, это не скажется на работе всех прочих.

Kubernetes – это портативная расширяемая платформа, идеально подходящая для построения платформ промышленного уровня. Инструмент оснащен всеми необходимыми механизмами для управления контейнезированными приложениями и сервисами. Этот оркестратор облегчает автоматизацию и декларативную настройку ПО.

Применение Kubernetes в связке с Docker или другими системами контейнеризации обеспечивает такие дополнительные возможности:

1. Мониторинг сервисов и распределение нагрузки между контейнерами – это как раз то, о чем мы говорили в разделе про недостатки Докер.
2. Оркестрация хранилища.
3. Автоматизация обновлений и откатов контейнеров до прежних версий при необходимости. Значительно облегчает разработку, экономит время и деньги IT-компании.
4. Автоматизация таких задач как перезапуск отказавших контейнеров и завершение работы тех из них, что не выполняют возложенные разработчиком функции.
5. Обеспечение конфиденциальности за счет инструментов для управления паролями, SSH-ключами и OAuth-токенами.

Данная платформа содержит все необходимые компоненты для обеспечения оркестрации с централизованным контролем на каждом этапе. И если у вас небольшое количество контейнеров, то необходимости в таком инструменте нет, достаточно базовых функций и возможностей Docker. Но если на вашем хостинге размещены десятки или даже сотни контейнеров, над которыми нужен централизованный контроль, то развертывание Kubernetes имеет смысл, а порой и вовсе является обязательным.

На этом мы заканчиваем наш материал. Мы постарались дать максимально развернутый ответ на вопрос, в чем разница между Docker и Kubernetes. Спасибо за внимание и до новых встреч.