比較容器化工具：了解 Docker、Kubernetes 在應用程序部署和管理方面的差異

基本概述

Docker 是一個流行的容器化平臺，允許開發人員在容器中創建、部署和運行應用程序。 Docker 提供了一組工具和 API，使開發人員能夠構建和管理容器化應用程序，包括 Docker Engine、Docker Hub 和 Docker Compose。

Kubernetes 是一個開源容器編排平臺，可自動執行容器化應用程序的部署、擴展和管理。 Kubernetes 提供了一組 API 和工具，使開發人員能夠跨多個主機和環境大規模部署和管理容器化應用程序。

什么是 Docker

Docker 是一個開源平臺，使開發人員能夠在容器內自動部署和管理應用程序。它提供了一種將應用程序及其依賴項打包到稱為容器的標準化單元中的方法，該單元可以在任何兼容的系統上運行，而無需擔心操作系統或底層基礎設施的差異。

作為開發人員或 DevOps 工程師，應該了解以下幾個重要的 Docker 概念：

1、容器化

Docker 利用容器化技術創建隔離的環境（稱為容器）來運行應用程序。容器是輕量級的，封裝了運行應用程序所需的應用程序代碼、運行時、系統工具、庫和依賴項。這使得應用程序能夠在不同的環境中一致地運行，確保無論底層系統如何，它們的行為都是相同的。

2、Docker 鏡像

Docker 鏡像充當創建容器的模板。它是一個只讀快照，包含應用程序代碼和所有必要的依賴項。 Docker 鏡像是使用 Dockerfile 創建的， Dockerfile 是一個文本文件，指定構建鏡像的步驟。 Dockerfile 中的每個步驟代表鏡像中的一個層，從而實現鏡像的高效存儲和共享。

3、Docker Engine

Docker Engine 是 Docker 的核心組件，負責構建和運行基于 Docker 鏡像的容器。 Docker 引擎包括管理容器的服務器和允許用戶與 Docker 交互的命令行界面（CLI）。

4、Docker Registry

Docker 鏡像可以存儲在 Registry 中，例如 Docker Hub 或私有 Registry 。Registry 是 Docker 鏡像的集中存儲庫，可以輕松地在不同系統之間共享和分發鏡像。開發人員可以從 Registry 中提取預構建的鏡像，或推送自己的自定義鏡像供其他人使用。

5、容器生命周期

為了運行應用程序，Docker 從鏡像創建容器。容器是隔離的，有自己的文件系統、進程和網絡接口。它們可以根據需要啟動、停止、暫停和刪除。 Docker 提供了一組命令和 API 來管理容器的生命周期，從而可以輕松擴展、更新和監控。

6、容器編排

雖然 Docker 本身提供了容器管理功能，但它還可以與 Kubernetes 等容器編排平臺無縫協作。這些平臺支持管理大型容器集群，處理負載平衡、擴展和跨多個主機的自動部署等任務。

Docker 利用容器化技術簡化了應用程序的打包、分發和運行過程。它幫助開發人員實現應用程序的一致性、可移植性和可擴展性，使其成為現代軟件開發和部署工作流程中的流行選擇。

下圖顯示了 Docker 的關鍵組件及其工作原理：

什么是 Kubernetes？

Docker 和 Kubernetes 就像兄弟一樣，經常被一起提及，但它們卻有很大不同。 Kubernetes 是一個開源容器編排平臺，可自動執行容器化應用程序的部署、擴展和管理。它提供了一個框架，用于跨機器集群運行和協調多個容器，從而更輕松地管理復雜的分布式系統。

以下是每個開發人員或 DevOps 都應該學習和了解的重要 Kubernetes 或 K8 概念：

1、集群架構

Kubernetes 以集群架構運行，由一個主節點和多個工作節點組成。主節點管理集群并協調整體操作，而工作節點負責運行容器。

2、Pod

Kubernetes 中的基本部署單元是 Pod。 Pod 是一個或多個容器的邏輯組，這些容器位于同一位置并共享相同的資源，例如網絡命名空間和存儲。Pod 內的容器可以使用 localhost 相互通信。 Pod 被視為臨時單元，可以輕松創建、更新或終止。

3、Replica 和部署

Replica 定義了在任何給定時間運行的相同 Pod 副本的所需數量，通過自動管理和維護所需數量的 Pod 實例來確保高可用性和可擴展性。部署是一種更高級別的抽象，允許以聲明方式管理和更新副本集，從而實現應用程序版本的無縫滾動更新和回滾。

4、服務

Kubernetes 服務提供穩定的網絡端點來連接到一組 Pod，支持負載平衡并將 Pod 內的容器公開給其他服務或外部客戶端。服務抽象了底層的 Pod 實例，允許應用程序與其他組件進行通信，而無需擔心它們的動態特性。

5、標簽 Labels 和選擇器

Kubernetes 使用標簽 Labels 和選擇器來實現靈活、動態的對象分組和選擇。標簽是附加到 Pod、部署、服務和其他 Kubernetes 對象的鍵值對。選擇器用于根據對象的標簽過濾和匹配對象，從而可以進行有針對性的操作并對相關資源進行分組。

6、縮放和自動縮放

Kubernetes 允許通過調整 pod 副本 （Replica）的數量來擴展應用程序。 Pod 水平自動擴展 （HPA）是一項根據資源利用率指標（例如 CPU 或內存使用情況）自動擴展 Pod 副本 （Replica） 數量的功能。

7、容器網絡

Kubernetes 還管理 Pod 和節點之間的網絡。每個 Pod 都有自己的 IP 地址，Pod 內的容器可以使用localhost. Kubernetes 提供了網絡插件，可以促進容器網絡并實現跨 Pod 和集群的通信。

8、集群管理

Kubernetes 提供廣泛的集群管理功能，包括滾動更新、機密管理、配置管理和運行狀況監控。它提供了一種聲明式方法來定義系統的所需狀態，使 Kubernetes 能夠持續監控實際狀態并將其與所需狀態進行協調。

9、 Container 存放

Kubernetes 支持各種存儲選項，包括持久卷和存儲類。持久卷提供了一種將存儲與 Pod 生命周期分離的方法，從而實現跨 Pod 和容器重啟的數據持久化和共享。

通過抽象化大規模管理容器的復雜性，Kubernetes 使開發人員能夠專注于應用程序邏輯而不是基礎設施管理。它提供了一個強大且可擴展的平臺，用于部署和管理容器化應用程序，使其成為構建現代云原生系統的流行選擇。

下圖展示了 K8 或 Kubernetes 的不同組件以及它們如何協同工作：

Docker、Kubernetes 之間有什么區別？

以下是 Docker、Kubernetes 之間的主要區別，對它們的不同點進行了比較，主要是這些工具提供的功能和功能，例如容器化和容器管理等。

1、容器引擎

Docker 主要是用于構建、運行和分發容器的容器運行時和引擎。Kubernetes 是一個編排平臺，旨在管理跨機器集群的容器化應用程序。

2、容器格式

Docker 使用自己的容器格式，稱為 Docker 容器。 Kubernetes 可以使用多種容器格式，但 Docker 容器是最常見的選擇。

3、編排

Docker 擁有內置的編排工具 Docker Swarm，它允許管理一組用于運行容器的 Docker 節點。Kubernetes 提供了用于管理容器化應用程序的高級編排功能，包括擴展、負載平衡、自動化部署和自我修復。

4、集群管理

Docker 本身不支持管理容器集群。Kubernetes 是專門為管理容器集群而設計的，并提供擴展、升級、監控和管理容器化應用程序的功能。

5、安全

對于安全性比較，Docker 提供了基本的隔離和安全功能，但其主要重點是運行單個容器。 Kubernetes 提供高級安全功能，例如網絡策略、秘密管理和 RBAC。

6、用戶界面

相比 UI，Docker 提供了用戶友好的 CLI 和基于 Web 的圖形界面（Docker Desktop）來管理容器。 Kubernetes 有一個名為 CLI 工具 kubectl和一個基于 Web 的儀表板（Kubernetes Dashboard），用于管理容器和集群。