Konteinerite orkestreerimine: Docker Swarm vs Kubernetes – põhjalik juhend

Tänapäeva kiire tempoga tarkvaraarenduse maastikul on konteineriseerimisest saanud kaasaegse rakendusarhitektuuri nurgakivi. Konteinerite orkestreerimisplatvormid mängivad nende konteinerite tõhusal haldamisel ja skaleerimisel olulist rolli. Kaks juhtivat tegijat selles valdkonnas on Docker Swarm ja Kubernetes. See põhjalik juhend süveneb nende platvormide üksikasjalikku võrdlusesse, uurides nende arhitektuure, funktsioone, paigaldusstrateegiaid ja kasutusjuhte, et aidata teil teha oma spetsiifilistele vajadustele vastav teadlik otsus.

Mis on konteinerite orkestreerimine?

Konteinerite orkestreerimine automatiseerib konteineriseeritud rakenduste paigaldamise, skaleerimise, võrgunduse ja haldamise. Kujutage ette, et teil on sadu või tuhandeid konteinereid, mis töötavad mitmes serveris. Nende konteinerite käsitsi haldamine oleks operatsiooniline õudusunenägu. Konteinerite orkestreerimine pakub vajalikud tööriistad ja automatiseerimise selle keerukuse haldamiseks.

Konteinerite orkestreerimise peamised eelised on järgmised:

• Automatiseeritud paigaldus ja skaleerimine: Saate oma rakendusi hõlpsalt paigaldada ja skaleerida vastavalt nõudlusele.
• Kõrge kättesaadavus: Tagage oma rakenduste kättesaadavus isegi siis, kui mõned konteinerid või serverid ebaõnnestuvad.
• Ressursside optimeerimine: Kasutage oma riistvaralisi ressursse tõhusalt, ajastades konteinereid vastavalt ressursside kättesaadavusele.
• Lihtsustatud haldus: Muutke oma konteineriseeritud rakenduste haldamine sujuvamaks.

Docker Swarm: Dockeri-põhine orkestreerimislahendus

Docker Swarm on Dockeri enda konteinerite orkestreerimislahendus. See on loodud lihtsaks kasutamiseks ja integreerub sujuvalt Dockeri ökosüsteemiga. Swarm kasutab tuttavat Dockeri käsurealiidest (CLI) ja API-d, mis teeb sellest populaarse valiku arendajatele, kes on Dockeriga juba harjunud.

Docker Swarmi arhitektuur

Docker Swarmi klaster koosneb kahest põhikomponendist:

• Haldurid (Managers): Haldavad klastrit ja orkestreerivad ülesandeid. Haldurid valivad juhi, kes teeb otsuseid ja säilitab klastri soovitud oleku.
• Töötajad (Workers): Täidavad haldurite määratud ülesandeid. Töötajad käitavad konteinereid, mis moodustavad teie rakendused.

Swarmi arhitektuur soodustab lihtsust ja arusaadavust. Haldurid tegelevad juhtimistasandiga (control plane), samas kui töötajad täidavad andmetasandit (data plane). See ülesannete eraldamine lihtsustab klastri üldist haldamist.

Docker Swarmi peamised omadused

• Lihtne seadistamine ja kasutamine: Swarmi on uskumatult lihtne seadistada ja kasutada, eriti kui olete juba Dockeriga tuttav.
• Integreeritud koormuse jaotamine: Swarm pakub sisseehitatud koormuse jaotamist, jaotades liikluse teie konteinerite vahel.
• Teenuste avastamine: Swarm avastab automaatselt klastri sees olevad teenused, võimaldades konteineritel omavahel suhelda.
• Järkjärgulised uuendused (Rolling updates): Swarm toetab järkjärgulisi uuendusi, mis võimaldab teil oma rakendusi uuendada ilma seisakuteta.
• Detsentraliseeritud disain: Swarmil on detsentraliseeritud disain, mis muudab selle rikete suhtes vastupidavaks.

Docker Swarmi kasutusjuhud

Docker Swarm sobib hästi:

• Väikestele ja keskmise suurusega rakendustele: Swarm on hea valik väiksematele, vähem keerukate nõuetega rakendustele.
• Lihtsatele paigaldustele: Swarm on ideaalne lihtsateks paigaldusteks, kus kasutusmugavus on prioriteet.
• Meeskondadele, kes juba kasutavad Dockerit: Swarm on loomulik valik meeskondadele, kes on juba Dockeri ökosüsteemiga tuttavad.
• Kontseptsiooni tõestamise (Proof-of-Concept) projektidele: Swarm on suurepärane võimalus konteineriseeritud rakenduste kiireks seadistamiseks ja testimiseks.

Näide: Väike e-kaubanduse ettevõte võib kasutada Docker Swarmi oma veebisaidi, API ja andmebaasi paigaldamiseks ja haldamiseks. Swarmi kasutusmugavus ja integreeritud funktsioonid teevad sellest hea valiku sellise stsenaariumi jaoks.

Kubernetes: valdkonna juhtiv orkestreerimisplatvorm

Kubernetes (sageli lühendatult K8s) on avatud lähtekoodiga konteinerite orkestreerimisplatvorm, millest on saanud valdkonna standard. See on tuntud oma võimsate funktsioonide, skaleeritavuse ja paindlikkuse poolest.

Kubernetese arhitektuur

Kubernetese klaster koosneb mitmest võtmekomponendist:

• Juhtimistasand (Control Plane): Haldab klastrit ja sisaldab komponente nagu API server, ajastaja (scheduler), kontrollerihaldur (controller manager) ja etcd (hajutatud võtme-väärtuse andmehoidla).
• Sõlmed (Nodes): Käitavad konteinereid. Igas sõlmes töötab kubelet (agent, mis haldab konteinereid), kube-proxy (võrguproksi) ja konteinerite käituskeskkond (nagu Docker või containerd).

Kubernetese arhitektuur on keerulisem kui Docker Swarmi oma, kuid see pakub kõrgemat kontrolli ja paindlikkuse taset.

Kubernetese peamised omadused

• Automatiseeritud kasutuselevõtud ja tagasipööramised: Kubernetes toetab automatiseeritud kasutuselevõtte (rollouts) ja tagasipööramisi (rollbacks), mis teeb rakenduste uuendamise ja vajadusel eelmiste versioonide juurde naasmise lihtsaks.
• Enesetervendamine: Kubernetes taaskäivitab automaatselt ebaõnnestunud konteinerid ja ajastab need ümber tervetele sõlmedele.
• Teenuste avastamine ja koormuse jaotamine: Kubernetes pakub sisseehitatud teenuste avastamist ja koormuse jaotamist.
• Horisontaalne skaleerimine: Kubernetes saab teie rakendusi automaatselt skaleerida vastavalt nõudlusele.
• Andmesalvestuse orkestreerimine: Kubernetes toetab erinevaid andmesalvestuslahendusi, mis võimaldab teil hallata oma rakenduste jaoks püsivat salvestusruumi.
• Saladuste ja konfiguratsiooni haldamine: Kubernetes pakub turvalist haldust tundlikule teabele, nagu paroolid ja API-võtmed.
• Laiendatavus: Kubernetes on väga laiendatav, mis võimaldab teil seda kohandada vastavalt oma spetsiifilistele vajadustele.

Kubernetese kasutusjuhud

Kubernetes sobib hästi:

• Suurtele ja keerukatele rakendustele: Kubernetes on loodud suurte, keerukate ja nõudlike rakenduste haldamiseks.
• Mikroteenuste arhitektuuridele: Kubernetes on loomulik valik mikroteenuste arhitektuuridele, kus rakendused koosnevad paljudest väikestest, iseseisvatest teenustest.
• Suure liiklusega rakendustele: Kubernetes suudab tänu oma skaleeritavuse ja koormuse jaotamise funktsioonidele hõlpsasti toime tulla suure liiklusega rakendustega.
• Ettevõtte keskkondadele: Kubernetes on laialdaselt kasutusel ettevõtte keskkondades tänu oma robustsetele funktsioonidele ja toele.
• Hübriid- ja mitmikpilve paigaldustele: Kubernetest saab paigaldada mitme pilveteenuse pakkuja ja kohapealsete keskkondade vahel.

Näide: Globaalne finantsasutus võib kasutada Kubernetest oma kauplemisplatvormi, riskijuhtimissüsteemi ja kliendile suunatud rakenduste paigaldamiseks ja haldamiseks. Kubernetese skaleeritavus, töökindlus ja turvafunktsioonid on sellist tüüpi rakenduste jaoks hädavajalikud.

Docker Swarm vs Kubernetes: üksikasjalik võrdlus

Nüüd süveneme Docker Swarmi ja Kubernetese üksikasjalikku võrdlusesse erinevate aspektide lõikes:

1. Kasutusmugavus

Docker Swarm: Swarmi on oluliselt lihtsam seadistada ja kasutada kui Kubernetest. See kasutab tuttavat Dockeri käsurealiidest ja API-d, mis teeb sellest loomuliku valiku arendajatele, kes on Dockeriga juba harjunud. Swarmi klastri seadistamine on otsekohene ja rakenduste paigaldamine on suhteliselt lihtne.

Kubernetes: Kubernetesel on järsem õppimiskõver kui Swarmil. Sellel on keerulisem arhitektuur ja see nõuab sügavamat arusaamist selle erinevatest komponentidest. Rakenduste paigaldamine Kubernetesse hõlmab erinevate YAML-failide määratlemist, mis võib algajatele olla väljakutse.

2. Skaleeritavus

Docker Swarm: Swarm suudab skaleeruda mõistlikus ulatuses, kuid see ei ole nii skaleeritav kui Kubernetes. See sobib väiksematele ja keskmise suurusega rakendustele. Swarmi skaleeritavust piirab selle detsentraliseeritud disain ja suure hulga sõlmede haldamisega kaasnev lisakoormus.

Kubernetes: Kubernetes on väga skaleeritav ja suudab hõlpsasti toime tulla suurte ja keerukate rakendustega. See on loodud skaleeruma tuhandete sõlmedeni ja suudab hallata tohutut arvu konteinereid. Kubernetese täiustatud ajastamis- ja ressursihaldusvõimalused võimaldavad tal tõhusalt ressursse kasutada ja rakendusi vastavalt nõudlusele skaleerida.

3. Funktsioonid

Docker Swarm: Swarm pakub konteinerite orkestreerimiseks põhilisi funktsioone, sealhulgas teenuste avastamist, koormuse jaotamist ja järkjärgulisi uuendusi. Siiski puuduvad mõned Kuberneteses leiduvad täiustatud funktsioonid, nagu enesetervendamine, andmesalvestuse orkestreerimine ja saladuste haldamine.

Kubernetes: Kubernetes pakub rikkalikku funktsioonide komplekti konteinerite orkestreerimiseks, sealhulgas automatiseeritud kasutuselevõtud ja tagasipööramised, enesetervendamine, teenuste avastamine ja koormuse jaotamine, horisontaalne skaleerimine, andmesalvestuse orkestreerimine, saladuste ja konfiguratsiooni haldamine ning laiendatavus. Selle laiahaardeline funktsioonide komplekt muudab selle sobivaks paljudele erinevatele rakendustele.

4. Kogukond ja ökosüsteem

Docker Swarm: Swarmil on väiksem kogukond ja ökosüsteem võrreldes Kubernetesega. Kuigi seda toetab Docker, ei ole sellel samal tasemel kogukonna tuge ja kolmandate osapoolte integratsioone kui Kubernetesel.

Kubernetes: Kubernetesel on massiivne ja elav kogukond ning ökosüsteem. Seda toetab suur hulk ettevõtteid ja üksikisikuid ning Kubernetese jaoks on saadaval lai valik tööriistu ja integratsioone. Tugev kogukonna toetus ja rikkalik ökosüsteem muudavad Kubernetese populaarseks valikuks ettevõtte keskkondades.

5. Võrgundus

Docker Swarm: Swarm kasutab Dockeri sisseehitatud võrgundusvõimalusi, mis on suhteliselt lihtsad. See toetab ülekattevõrke (overlay networks) konteineritevaheliseks suhtluseks ja pakub põhilist koormuse jaotamist.

Kubernetes: Kubernetesel on täiustatum võrgundusmudel, mis võimaldab keerukaid võrgukonfiguratsioone. See toetab erinevaid võrgunduspluginaid, nagu Calico, Flannel ja Cilium, mis pakuvad täiustatud võrgundusfunktsioone, nagu võrgupoliitikad ja teenusevõrgud (service meshes).

6. Monitooring ja logimine

Docker Swarm: Swarmil puuduvad sisseehitatud monitooringu- ja logimisvõimalused. Monitooringuks ja logimiseks peate integreerima väliste tööriistadega nagu Prometheus ja Grafana.

Kubernetes: Kubernetes pakub põhilisi monitooringu- ja logimisvõimalusi, kuid põhjalikumaks monitooringuks ja logimiseks integreeritakse see tavaliselt väliste tööriistadega nagu Prometheus, Grafana, Elasticsearch ja Kibana.

7. Turvalisus

Docker Swarm: Swarm pakub põhilisi turvafunktsioone, nagu TLS-krüpteerimine sõlmedevaheliseks suhtluseks. Siiski puuduvad mõned Kuberneteses leiduvad täiustatud turvafunktsioonid, nagu podide turvapoliitikad ja võrgupoliitikad.

Kubernetes: Kubernetes pakub robustset turvafunktsioonide komplekti, sealhulgas podide turvapoliitikaid, võrgupoliitikaid, rollipõhist juurdepääsukontrolli (RBAC) ja saladuste haldamist. Need funktsioonid aitavad tagada teie konteineriseeritud rakenduste turvalisuse.

8. Maksumus

Docker Swarm: Swarmi opereerimine on üldiselt odavam kui Kubernetese oma, eriti väiksemate paigalduste puhul. See nõuab vähem ressursse ja on lihtsama arhitektuuriga, mis tähendab madalamaid infrastruktuurikulusid.

Kubernetes: Kubernetese opereerimine võib olla kallim kui Swarmi oma, eriti suurte paigalduste puhul. See nõuab rohkem ressursse ja on keerulisema arhitektuuriga, mis tähendab kõrgemaid infrastruktuurikulusid. Siiski kaaluvad Kubernetese eelised, nagu skaleeritavus ja funktsioonirikkus, paljude organisatsioonide jaoks sageli kulud üles.

Õige orkestreerimisplatvormi valimine

Valik Docker Swarmi ja Kubernetese vahel sõltub teie spetsiifilistest vajadustest ja nõuetest. Siin on kokkuvõte, mis aitab teil otsustada:

• Valige Docker Swarm, kui:
• Vajate lihtsat ja kergesti kasutatavat orkestreerimisplatvormi.
• Olete juba Dockeriga tuttav ja soovite kasutada oma olemasolevaid teadmisi.
• Teil on väike või keskmise suurusega rakendus vähem keerukate nõuetega.
• Peate prioriteediks kasutusmugavust ja kiiret seadistamist, mitte täiustatud funktsioone ja skaleeritavust.
• Valige Kubernetes, kui:
• Vajate väga skaleeritavat ja funktsioonirikast orkestreerimisplatvormi.
• Teil on suur ja keeruline rakendus nõudlike nõuetega.
• Ehitad mikroteenuste arhitektuuri.
• Vajate täiustatud funktsioone nagu enesetervendamine, andmesalvestuse orkestreerimine ja saladuste haldamine.
• Vajate robustset ja turvalist platvormi ettevõtte keskkondadele.

Kaalutlused globaalsele sihtrühmale: Globaalsele sihtrühmale orkestreerimisplatvormi valimisel arvestage järgmisega:

• Globaalne kättesaadavus: Veenduge, et valitud platvorm on saadaval mitmes piirkonnas üle maailma. Pilveteenuse pakkujad nagu AWS, Google Cloud ja Azure pakuvad hallatud Kubernetese teenuseid erinevates piirkondades.
• Võrgu latentsus: Optimeerige oma rakenduse paigaldust, et minimeerida võrgu latentsust kasutajatele erinevates geograafilistes asukohtades. Kaaluge oma rakenduse paigaldamist mitmesse piirkonda ja sisuedastusvõrgu (CDN) kasutamist staatilise sisu vahemällu salvestamiseks.
• Andmete paiknemine: Järgige andmete paiknemise regulatsioone erinevates riikides. Hoidke andmeid piirkonnas, kus nende hoidmine on nõutav.
• Mitmekeelne tugi: Veenduge, et teie rakendus toetab mitut keelt.
• Lokaliseerimine: Kohandage oma rakendus sihtrühma spetsiifiliste kultuuriliste ja keeleliste eelistustega.

Näide: Globaalne e-õppe platvorm võib valida Kubernetese oma veebikursuste, videostriimimisteenuste ja kasutajate autentimissüsteemi haldamiseks. Kubernetese skaleeritavus ja globaalne kättesaadavus on olulised suure ja mitmekesise kasutajaskonna teenindamiseks üle maailma. Platvorm saab oma rakenduse paigaldada mitmesse piirkonda, et minimeerida võrgu latentsust ja järgida andmete paiknemise regulatsioone.

Kokkuvõte

Docker Swarm ja Kubernetes on mõlemad võimsad konteinerite orkestreerimisplatvormid, millel mõlemal on omad tugevused ja nõrkused. Docker Swarm on lihtsamini kasutatav ja sobib hästi lihtsamateks paigaldusteks, samas kui Kubernetes pakub laiahaardelisemat funktsioonide komplekti ja on mõeldud suurte ja keerukate rakenduste haldamiseks. Hoolikalt oma spetsiifilisi vajadusi ja nõudeid kaaludes saate valida õige orkestreerimisplatvormi, et oma konteineriseeritud rakenduste paigaldusi sujuvamaks muuta ja oma DevOps-teekonda kiirendada.

Lõppkokkuvõttes sõltub parim valik teie konkreetsest olukorrast. Hinnake oma meeskonna oskusi, oma rakenduste keerukust ja pikaajalisi eesmärke enne otsuse tegemist. Kaaluge alustamist Docker Swarmiga lihtsamate projektide jaoks ja üleminekut Kubernetesele, kui teie vajadused kasvavad ja muutuvad keerukamaks. Ärge unustage oma konteineriseeritud lahenduste kavandamisel ja paigaldamisel arvesse võtta oma rakenduse globaalset ulatust.