تنظيم الحاويات: مقارنة بين Docker Swarm وKubernetes - دليل شامل

في مشهد تطوير البرمجيات سريع الخطى اليوم، أصبحت الحوسبة بالحاويات حجر الزاوية في بنية التطبيقات الحديثة. تلعب منصات تنظيم الحاويات دورًا حيويًا في إدارة وتوسيع نطاق هذه الحاويات بكفاءة. ومن أبرز المنافسين في هذا المجال هما Docker Swarm وKubernetes. سيقدم هذا الدليل الشامل مقارنة مفصلة بين هاتين المنصتين، مستكشفًا بنيتهما وميزاتهما واستراتيجيات النشر وحالات الاستخدام لمساعدتك في اتخاذ قرار مستنير لاحتياجاتك الخاصة.

ما هو تنظيم الحاويات؟

يقوم تنظيم الحاويات بأتمتة نشر وتوسيع نطاق وتوصيل وإدارة التطبيقات المعبأة في حاويات. تخيل أن لديك مئات أو آلاف الحاويات تعمل عبر خوادم متعددة. ستكون إدارة هذه الحاويات يدويًا كابوسًا تشغيليًا. يوفر تنظيم الحاويات الأدوات والأتمتة اللازمة للتعامل مع هذا التعقيد.

تشمل الفوائد الرئيسية لتنظيم الحاويات ما يلي:

• النشر والتوسع الآلي: نشر وتوسيع تطبيقاتك بسهولة بناءً على الطلب.
• التوافر العالي: ضمان بقاء تطبيقاتك متاحة حتى في حالة فشل بعض الحاويات أو الخوادم.
• تحسين الموارد: استخدام موارد أجهزتك بكفاءة عن طريق جدولة الحاويات بناءً على توفر الموارد.
• إدارة مبسطة: تبسيط إدارة تطبيقاتك المعبأة في حاويات.

Docker Swarm: حل تنظيم أصلي من Docker

Docker Swarm هو حل تنظيم الحاويات الأصلي من Docker. تم تصميمه ليكون سهل الاستخدام ويتكامل بسلاسة مع نظام Docker البيئي. يستفيد Swarm من واجهة سطر الأوامر (CLI) وواجهة برمجة التطبيقات (API) المألوفة لـ Docker، مما يجعله خيارًا شائعًا للمطورين المعتادين بالفعل على Docker.

بنية Docker Swarm

تتكون مجموعة Docker Swarm من مكونين رئيسيين:

• المديرون (Managers): يديرون المجموعة وينظمون المهام. ينتخب المديرون قائدًا لاتخاذ القرارات والحفاظ على الحالة المطلوبة للمجموعة.
• العمال (Workers): ينفذون المهام التي يكلفهم بها المديرون. يقوم العمال بتشغيل الحاويات التي تشكل تطبيقاتك.

تعزز بنية Swarm البساطة وسهولة الفهم. يتولى المديرون مستوى التحكم، بينما ينفذ العمال مستوى البيانات. هذا الفصل بين المهام يبسط الإدارة العامة للمجموعة.

الميزات الرئيسية لـ Docker Swarm

• سهولة الإعداد والاستخدام: Swarm سهل الإعداد والاستخدام بشكل لا يصدق، خاصة إذا كنت معتادًا بالفعل على Docker.
• موازنة التحميل المدمجة: يوفر Swarm موازنة تحميل مدمجة، موزّعًا حركة المرور عبر حاوياتك.
• اكتشاف الخدمات: يكتشف Swarm الخدمات تلقائيًا داخل المجموعة، مما يسمح للحاويات بالتواصل مع بعضها البعض.
• التحديثات المتدرجة: يدعم Swarm التحديثات المتدرجة، مما يسمح لك بتحديث تطبيقاتك دون توقف.
• تصميم لا مركزي: يتميز Swarm بتصميم لا مركزي، مما يجعله مرنًا في مواجهة الأعطال.

حالات استخدام Docker Swarm

يعتبر Docker Swarm مناسبًا جدًا لـ:

• التطبيقات الصغيرة إلى المتوسطة الحجم: يعد Swarm خيارًا جيدًا للتطبيقات الأصغر ذات المتطلبات الأقل تعقيدًا.
• عمليات النشر البسيطة: Swarm مثالي لعمليات النشر البسيطة حيث تكون سهولة الاستخدام أولوية.
• الفرق التي تستخدم Docker بالفعل: Swarm هو خيار طبيعي للفرق المألوفة بالفعل مع نظام Docker البيئي.
• مشاريع إثبات المفهوم: Swarm هو خيار رائع لإعداد واختبار التطبيقات المعبأة في حاويات بسرعة.

مثال: قد تستخدم شركة تجارة إلكترونية صغيرة Docker Swarm لنشر وإدارة موقعها الإلكتروني وواجهة برمجة التطبيقات وقاعدة البيانات الخاصة بها. سهولة الاستخدام والميزات المدمجة في Swarm تجعله مناسبًا لهذا السيناريو.

Kubernetes: منصة التنظيم الرائدة في الصناعة

Kubernetes (يُختصر غالبًا بـ K8s) هو منصة تنظيم حاويات مفتوحة المصدر أصبحت المعيار الصناعي. تشتهر بميزاتها القوية وقابليتها للتوسع ومرونتها.

بنية Kubernetes

تتكون مجموعة Kubernetes من عدة مكونات رئيسية:

• مستوى التحكم (Control Plane): يدير المجموعة ويتضمن مكونات مثل خادم API، والجدول (scheduler)، ومدير التحكم (controller manager)، و etcd (مخزن قيم-مفاتيح موزع).
• العُقد (Nodes): تنفذ الحاويات. تعمل كل عقدة على تشغيل kubelet (وكيل يدير الحاويات)، و kube-proxy (وكيل شبكة)، ووقت تشغيل الحاويات (مثل Docker أو containerd).

تعتبر بنية Kubernetes أكثر تعقيدًا من بنية Docker Swarm، لكنها توفر مستوى أعلى من التحكم والمرونة.

الميزات الرئيسية لـ Kubernetes

• عمليات النشر والتراجع الآلية: يدعم Kubernetes عمليات النشر والتراجع الآلية، مما يسهل تحديث تطبيقاتك والعودة إلى الإصدارات السابقة إذا لزم الأمر.
• الشفاء الذاتي: يقوم Kubernetes بإعادة تشغيل الحاويات الفاشلة تلقائيًا وإعادة جدولتها على عُقد سليمة.
• اكتشاف الخدمات وموازنة التحميل: يوفر Kubernetes اكتشافًا مدمجًا للخدمات وموازنة تحميل.
• التوسع الأفقي: يمكن لـ Kubernetes توسيع نطاق تطبيقاتك تلقائيًا بناءً على الطلب.
• تنظيم التخزين: يدعم Kubernetes حلول تخزين متنوعة، مما يسمح لك بإدارة التخزين الدائم لتطبيقاتك.
• إدارة الأسرار والتكوينات: يوفر Kubernetes إدارة آمنة للمعلومات الحساسة مثل كلمات المرور ومفاتيح API.
• قابلية التوسعة: Kubernetes قابل للتوسعة بشكل كبير، مما يسمح لك بتخصيصه لتلبية احتياجاتك الخاصة.

حالات استخدام Kubernetes

يعتبر Kubernetes مناسبًا جدًا لـ:

• التطبيقات الكبيرة والمعقدة: تم تصميم Kubernetes لإدارة التطبيقات الكبيرة والمعقدة ذات المتطلبات الصعبة.
• بنى الخدمات المصغرة: يعد Kubernetes مناسبًا بشكل طبيعي لبنى الخدمات المصغرة، حيث تتكون التطبيقات من العديد من الخدمات الصغيرة والمستقلة.
• التطبيقات ذات حركة المرور العالية: يمكن لـ Kubernetes التعامل مع التطبيقات ذات حركة المرور العالية بسهولة، بفضل ميزات التوسع وموازنة التحميل.
• بيئات الشركات: يتم اعتماد Kubernetes على نطاق واسع في بيئات الشركات نظرًا لميزاته القوية ودعمه.
• عمليات النشر الهجينة ومتعددة السحابات: يمكن نشر Kubernetes عبر عدة مزودي خدمات سحابية وفي البيئات المحلية.

مثال: قد تستخدم مؤسسة مالية عالمية Kubernetes لنشر وإدارة منصة التداول الخاصة بها، ونظام إدارة المخاطر، والتطبيقات الموجهة للعملاء. تعد ميزات التوسع والموثوقية والأمان في Kubernetes ضرورية لهذا النوع من التطبيقات.

Docker Swarm مقابل Kubernetes: مقارنة تفصيلية

الآن، دعنا نتعمق في مقارنة تفصيلية بين Docker Swarm وKubernetes عبر جوانب مختلفة:

1. سهولة الاستخدام

Docker Swarm: يعد Swarm أسهل بكثير في الإعداد والاستخدام من Kubernetes. فهو يستفيد من واجهة سطر الأوامر (CLI) وواجهة برمجة التطبيقات (API) المألوفة لـ Docker، مما يجعله خيارًا طبيعيًا للمطورين المعتادين بالفعل على Docker. يعد إعداد مجموعة Swarm أمرًا بسيطًا، ونشر التطبيقات بسيط نسبيًا.

Kubernetes: لدى Kubernetes منحنى تعلم أكثر حدة من Swarm. لديه بنية أكثر تعقيدًا ويتطلب فهمًا أعمق لمكوناته المختلفة. يتضمن نشر التطبيقات على Kubernetes تحديد ملفات YAML مختلفة، مما قد يكون تحديًا للمبتدئين.

2. قابلية التوسع

Docker Swarm: يمكن لـ Swarm التوسع إلى حد معقول، لكنه ليس قابلاً للتوسع مثل Kubernetes. إنه مناسب للتطبيقات الصغيرة إلى المتوسطة الحجم. قابلية التوسع في Swarm محدودة بتصميمه اللامركزي والنفقات الإضافية لإدارة عدد كبير من العُقد.

Kubernetes: Kubernetes قابل للتوسع بشكل كبير ويمكنه التعامل مع التطبيقات الكبيرة والمعقدة بسهولة. تم تصميمه للتوسع إلى آلاف العُقد ويمكنه إدارة عدد هائل من الحاويات. تتيح إمكانيات الجدولة المتقدمة وإدارة الموارد في Kubernetes الاستفادة من الموارد بكفاءة وتوسيع نطاق التطبيقات بناءً على الطلب.

3. الميزات

Docker Swarm: يقدم Swarm مجموعة أساسية من الميزات لتنظيم الحاويات، بما في ذلك اكتشاف الخدمات وموازنة التحميل والتحديثات المتدرجة. ومع ذلك، فإنه يفتقر إلى بعض الميزات المتقدمة الموجودة في Kubernetes، مثل الشفاء الذاتي وتنظيم التخزين وإدارة الأسرار.

Kubernetes: يفتخر Kubernetes بمجموعة غنية من الميزات لتنظيم الحاويات، بما في ذلك عمليات النشر والتراجع الآلية، والشفاء الذاتي، واكتشاف الخدمات وموازنة التحميل، والتوسع الأفقي، وتنظيم التخزين، وإدارة الأسرار والتكوينات، وقابلية التوسعة. مجموعته الشاملة من الميزات تجعله مناسبًا لمجموعة واسعة من التطبيقات.

4. المجتمع والنظام البيئي

Docker Swarm: لدى Swarm مجتمع ونظام بيئي أصغر مقارنة بـ Kubernetes. على الرغم من أنه مدعوم من Docker، إلا أنه لا يتمتع بنفس مستوى دعم المجتمع وتكاملات الطرف الثالث مثل Kubernetes.

Kubernetes: لدى Kubernetes مجتمع ونظام بيئي ضخم ونابض بالحياة. إنه مدعوم من عدد كبير من الشركات والأفراد، وهناك مجموعة واسعة من الأدوات والتكاملات المتاحة لـ Kubernetes. الدعم المجتمعي القوي والنظام البيئي الغني يجعلان Kubernetes خيارًا شائعًا لبيئات الشركات.

5. الشبكات

Docker Swarm: يستخدم Swarm إمكانيات الشبكات المدمجة في Docker، وهي بسيطة نسبيًا. يدعم شبكات التراكب (overlay networks) للتواصل بين الحاويات ويوفر موازنة تحميل أساسية.

Kubernetes: لدى Kubernetes نموذج شبكات أكثر تقدمًا، مما يسمح بتكوينات شبكة معقدة. يدعم العديد من ملحقات الشبكات، مثل Calico وFlannel وCilium، التي توفر ميزات شبكات متقدمة مثل سياسات الشبكة وشبكات الخدمة (service meshes).

6. المراقبة والتسجيل

Docker Swarm: يفتقر Swarm إلى إمكانيات المراقبة والتسجيل المدمجة. تحتاج إلى التكامل مع أدوات خارجية مثل Prometheus وGrafana للمراقبة والتسجيل.

Kubernetes: يوفر Kubernetes إمكانيات مراقبة وتسجيل أساسية، ولكنه عادةً ما يتم دمجه مع أدوات خارجية مثل Prometheus وGrafana وElasticsearch وKibana لمراقبة وتسجيل أكثر شمولاً.

7. الأمان

Docker Swarm: يقدم Swarm ميزات أمان أساسية، مثل تشفير TLS للاتصال بين العُقد. ومع ذلك، فإنه يفتقر إلى بعض ميزات الأمان المتقدمة الموجودة في Kubernetes، مثل سياسات أمان الـ Pod وسياسات الشبكة.

Kubernetes: يوفر Kubernetes مجموعة قوية من ميزات الأمان، بما في ذلك سياسات أمان الـ Pod، وسياسات الشبكة، والتحكم في الوصول المستند إلى الدور (RBAC)، وإدارة الأسرار. تساعد هذه الميزات في ضمان أمان تطبيقاتك المعبأة في حاويات.

8. التكلفة

Docker Swarm: يعتبر Swarm بشكل عام أقل تكلفة في التشغيل من Kubernetes، خاصة بالنسبة لعمليات النشر الأصغر. يتطلب موارد أقل وله بنية أبسط، مما يترجم إلى تكاليف بنية تحتية أقل.

Kubernetes: يمكن أن يكون Kubernetes أكثر تكلفة في التشغيل من Swarm، خاصة بالنسبة لعمليات النشر الكبيرة. يتطلب موارد أكثر وله بنية أكثر تعقيدًا، مما يترجم إلى تكاليف بنية تحتية أعلى. ومع ذلك، فإن فوائد Kubernetes، مثل قابلية التوسع وثراء الميزات، غالبًا ما تفوق التكلفة بالنسبة للعديد من المنظمات.

اختيار منصة التنظيم المناسبة

يعتمد الاختيار بين Docker Swarm وKubernetes على احتياجاتك ومتطلباتك الخاصة. إليك ملخص لمساعدتك في اتخاذ القرار:

• اختر Docker Swarm إذا:
• كنت بحاجة إلى منصة تنظيم بسيطة وسهلة الاستخدام.
• كنت معتادًا بالفعل على Docker وترغب في الاستفادة من معرفتك الحالية.
• لديك تطبيق صغير إلى متوسط الحجم بمتطلبات أقل تعقيدًا.
• تعطي الأولوية لسهولة الاستخدام والإعداد السريع على الميزات المتقدمة وقابلية التوسع.
• اختر Kubernetes إذا:
• كنت بحاجة إلى منصة تنظيم قابلة للتوسع بشكل كبير وغنية بالميزات.
• لديك تطبيق كبير ومعقد بمتطلبات صعبة.
• تقوم ببناء بنية خدمات مصغرة.
• تحتاج إلى ميزات متقدمة مثل الشفاء الذاتي وتنظيم التخزين وإدارة الأسرار.
• تتطلب منصة قوية وآمنة لبيئات الشركات.

اعتبارات للجمهور العالمي: عند اختيار منصة تنظيم لجمهور عالمي، ضع في اعتبارك ما يلي:

• التوافر العالمي: تأكد من أن المنصة المختارة متاحة في مناطق متعددة حول العالم. يقدم مزودو الخدمات السحابية مثل AWS وGoogle Cloud وAzure خدمات Kubernetes مُدارة في مناطق مختلفة.
• زمن استجابة الشبكة: قم بتحسين نشر تطبيقك لتقليل زمن استجابة الشبكة للمستخدمين في مواقع جغرافية مختلفة. فكر في نشر تطبيقك عبر مناطق متعددة واستخدام شبكة توصيل المحتوى (CDN) لتخزين المحتوى الثابت مؤقتًا.
• إقامة البيانات: امتثل للوائح إقامة البيانات في مختلف البلدان. قم بتخزين البيانات في المنطقة التي يُطلب تخزينها فيها.
• دعم متعدد اللغات: تأكد من أن تطبيقك يدعم لغات متعددة.
• التوطين: قم بتكييف تطبيقك مع التفضيلات الثقافية واللغوية المحددة لجمهورك المستهدف.

مثال: قد تختار منصة تعليم إلكتروني عالمية Kubernetes لإدارة دوراتها عبر الإنترنت وخدمات بث الفيديو ونظام مصادقة المستخدمين. تعد قابلية التوسع والتوافر العالمي لـ Kubernetes أمرًا بالغ الأهمية لخدمة قاعدة مستخدمين كبيرة ومتنوعة حول العالم. يمكن للمنصة نشر تطبيقها عبر مناطق متعددة لتقليل زمن استجابة الشبكة والامتثال للوائح إقامة البيانات.

الخاتمة

يعد كل من Docker Swarm وKubernetes منصتي تنظيم حاويات قويتين، ولكل منهما نقاط قوة وضعف. Docker Swarm أسهل في الاستخدام ومناسب تمامًا لعمليات النشر الأبسط، بينما يقدم Kubernetes مجموعة ميزات أكثر شمولاً وهو مصمم لإدارة التطبيقات الكبيرة والمعقدة. من خلال التفكير بعناية في احتياجاتك ومتطلباتك الخاصة، يمكنك اختيار منصة التنظيم المناسبة لتبسيط عمليات نشر تطبيقاتك المعبأة في حاويات وتسريع رحلتك في DevOps.

في النهاية، يعتمد الخيار الأفضل على وضعك الخاص. قم بتقييم مهارات فريقك، وتعقيد تطبيقاتك، وأهدافك طويلة المدى قبل اتخاذ قرار. فكر في البدء بـ Docker Swarm للمشاريع الأبسط والانتقال إلى Kubernetes مع نمو احتياجاتك وتصبح أكثر تعقيدًا. تذكر أن تأخذ في الاعتبار النطاق العالمي لتطبيقك عند تصميم ونشر حلولك المعبأة في حاويات.