Orkestracija kontejnera: Docker Swarm vs Kubernetes - Sveobuhvatan vodič

U današnjem brzom okruženju razvoja softvera, kontejnerizacija je postala kamen temeljac moderne arhitekture aplikacija. Platforme za orkestraciju kontejnera igraju ključnu ulogu u učinkovitom upravljanju i skaliranju tih kontejnera. Dva vodeća konkurenta u ovom području su Docker Swarm i Kubernetes. Ovaj sveobuhvatni vodič zaronit će u detaljnu usporedbu ovih platformi, istražujući njihove arhitekture, značajke, strategije implementacije i slučajeve upotrebe kako bi vam pomogao donijeti informiranu odluku za vaše specifične potrebe.

Što je orkestracija kontejnera?

Orkestracija kontejnera automatizira implementaciju, skaliranje, mrežno povezivanje i upravljanje kontejneriziranim aplikacijama. Zamislite da imate stotine ili tisuće kontejnera koji se izvode na više poslužitelja. Ručno upravljanje tim kontejnerima bila bi operativna noćna mora. Orkestracija kontejnera pruža alate i automatizaciju potrebne za rješavanje ove složenosti.

Ključne prednosti orkestracije kontejnera uključuju:

Automatizirana implementacija i skaliranje: Jednostavno implementirajte i skalirajte svoje aplikacije prema potražnji.
Visoka dostupnost: Osigurajte da vaše aplikacije ostanu dostupne čak i ako neki kontejneri ili poslužitelji zakažu.
Optimizacija resursa: Učinkovito iskoristite svoje hardverske resurse raspoređivanjem kontejnera na temelju dostupnosti resursa.
Pojednostavljeno upravljanje: Pojednostavnite upravljanje svojim kontejneriziranim aplikacijama.

Docker Swarm: Rješenje za orkestraciju izvorno za Docker

Docker Swarm je Dockerovo izvorno rješenje za orkestraciju kontejnera. Dizajniran je da bude jednostavan za korištenje i da se besprijekorno integrira s Docker ekosustavom. Swarm koristi poznati Docker CLI i API, što ga čini popularnim izborom za programere koji su već upoznati s Dockerom.

Arhitektura Docker Swarma

Klaster Docker Swarma sastoji se od dvije glavne komponente:

Upravitelji (Managers): Upravljaju klasterom i orkestriraju zadatke. Upravitelji biraju vođu (leader) za donošenje odluka i održavanje željenog stanja klastera.
Radnici (Workers): Izvršavaju zadatke koje su dodijelili upravitelji. Radnici pokreću kontejnere koji čine vaše aplikacije.

Arhitektura Swarma promiče jednostavnost i lakoću razumijevanja. Upravitelji rukuju kontrolnom razinom (control plane), dok radnici izvršavaju podatkovnu razinu (data plane). Ovo razdvajanje odgovornosti pojednostavljuje cjelokupno upravljanje klasterom.

Ključne značajke Docker Swarma

Jednostavno postavljanje i korištenje: Swarm je nevjerojatno jednostavan za postavljanje i korištenje, pogotovo ako ste već upoznati s Dockerom.
Integrirano balansiranje opterećenja: Swarm pruža ugrađeno balansiranje opterećenja, raspoređujući promet preko vaših kontejnera.
Otkrivanje servisa (Service Discovery): Swarm automatski otkriva servise unutar klastera, omogućujući kontejnerima međusobnu komunikaciju.
Postupne nadogradnje (Rolling Updates): Swarm podržava postupne nadogradnje, omogućujući vam ažuriranje aplikacija bez zastoja.
Decentralizirani dizajn: Swarm ima decentralizirani dizajn, što ga čini otpornim na kvarove.

Slučajevi upotrebe za Docker Swarm

Docker Swarm je pogodan za:

Male do srednje velike aplikacije: Swarm je dobar izbor za manje aplikacije s manje složenim zahtjevima.
Jednostavne implementacije: Swarm je idealan za jednostavne implementacije gdje je jednostavnost korištenja prioritet.
Timovi koji već koriste Docker: Swarm je prirodan izbor za timove koji su već upoznati s Docker ekosustavom.
Projekti za dokaz koncepta (Proof-of-Concept): Swarm je odlična opcija za brzo postavljanje i testiranje kontejneriziranih aplikacija.

Primjer: Malo e-commerce poduzeće moglo bi koristiti Docker Swarm za implementaciju i upravljanje svojom web stranicom, API-jem i bazom podataka. Jednostavnost korištenja i integrirane značajke Swarma čine ga dobrim izborom za ovaj scenarij.

Kubernetes: Vodeća platforma za orkestraciju u industriji

Kubernetes (često skraćeno K8s) je open-source platforma za orkestraciju kontejnera koja je postala industrijski standard. Poznata je po svojim moćnim značajkama, skalabilnosti i fleksibilnosti.

Arhitektura Kubernetesa

Klaster Kubernetesa sastoji se od nekoliko ključnih komponenti:

Kontrolna razina (Control Plane): Upravlja klasterom i uključuje komponente kao što su API poslužitelj, planer (scheduler), upravitelj kontrolera (controller manager) i etcd (distribuirana baza podataka ključ-vrijednost).
Čvorovi (Nodes): Izvršavaju kontejnere. Svaki čvor pokreće kubelet (agent koji upravlja kontejnerima), kube-proxy (mrežni proxy) i izvršno okruženje za kontejnere (poput Dockera ili containerd-a).

Arhitektura Kubernetesa složenija je od arhitekture Docker Swarma, ali pruža višu razinu kontrole i fleksibilnosti.

Ključne značajke Kubernetesa

Automatizirane implementacije i vraćanja (Rollouts and Rollbacks): Kubernetes podržava automatizirane implementacije i vraćanja, što olakšava ažuriranje vaših aplikacija i vraćanje na prethodne verzije ako je potrebno.
Samoiscjeljivanje: Kubernetes automatski ponovno pokreće neuspjele kontejnere i premješta ih na zdrave čvorove.
Otkrivanje servisa i balansiranje opterećenja: Kubernetes pruža ugrađeno otkrivanje servisa i balansiranje opterećenja.
Horizontalno skaliranje: Kubernetes može automatski skalirati vaše aplikacije prema potražnji.
Orkestracija pohrane: Kubernetes podržava različita rješenja za pohranu, omogućujući vam upravljanje trajnom pohranom za vaše aplikacije.
Upravljanje tajnama i konfiguracijama: Kubernetes pruža sigurno upravljanje osjetljivim informacijama poput lozinki i API ključeva.
Proširivost: Kubernetes je vrlo proširiv, omogućujući vam da ga prilagodite svojim specifičnim potrebama.

Slučajevi upotrebe za Kubernetes

Kubernetes je pogodan za:

Velike i složene aplikacije: Kubernetes je dizajniran za upravljanje velikim, složenim aplikacijama sa zahtjevnim potrebama.
Mikroservisne arhitekture: Kubernetes je prirodan izbor za mikroservisne arhitekture, gdje su aplikacije sastavljene od mnogo malih, neovisnih servisa.
Aplikacije s visokim prometom: Kubernetes može s lakoćom podnijeti aplikacije s visokim prometom, zahvaljujući svojim značajkama skalabilnosti i balansiranja opterećenja.
Poslovna okruženja: Kubernetes je široko prihvaćen u poslovnim okruženjima zbog svojih robusnih značajki i podrške.
Hibridne i multi-cloud implementacije: Kubernetes se može implementirati na više pružatelja usluga u oblaku i on-premise okruženjima.

Primjer: Globalna financijska institucija mogla bi koristiti Kubernetes za implementaciju i upravljanje svojom platformom za trgovanje, sustavom za upravljanje rizikom i aplikacijama okrenutim prema klijentima. Skalabilnost, pouzdanost i sigurnosne značajke Kubernetesa ključne su za ovu vrstu aplikacije.

Docker Swarm vs Kubernetes: Detaljna usporedba

Sada, zaronimo u detaljnu usporedbu Docker Swarma i Kubernetesa kroz različite aspekte:

1. Jednostavnost korištenja

Docker Swarm: Swarm je znatno lakši za postavljanje i korištenje od Kubernetesa. Koristi poznati Docker CLI i API, što ga čini prirodnim izborom za programere koji su već upoznati s Dockerom. Postavljanje Swarm klastera je jednostavno, a implementacija aplikacija relativno laka.

Kubernetes: Kubernetes ima strmiju krivulju učenja od Swarma. Ima složeniju arhitekturu i zahtijeva dublje razumijevanje njegovih različitih komponenti. Implementacija aplikacija na Kubernetes uključuje definiranje različitih YAML datoteka, što može biti izazovno za početnike.

2. Skalabilnost

Docker Swarm: Swarm se može skalirati do razumne mjere, ali nije toliko skalabilan kao Kubernetes. Pogodan je za manje do srednje velike aplikacije. Skalabilnost Swarma ograničena je njegovim decentraliziranim dizajnom i dodatnim opterećenjem upravljanja velikim brojem čvorova.

Kubernetes: Kubernetes je visoko skalabilan i može s lakoćom podnijeti velike, složene aplikacije. Dizajniran je za skaliranje na tisuće čvorova i može upravljati ogromnim brojem kontejnera. Kubernetesove napredne mogućnosti raspoređivanja i upravljanja resursima omogućuju mu učinkovito korištenje resursa i skaliranje aplikacija prema potražnji.

3. Značajke

Docker Swarm: Swarm nudi osnovni skup značajki za orkestraciju kontejnera, uključujući otkrivanje servisa, balansiranje opterećenja i postupne nadogradnje. Međutim, nedostaju mu neke od naprednih značajki koje se nalaze u Kubernetesu, kao što su samoiscjeljivanje, orkestracija pohrane i upravljanje tajnama.

Kubernetes: Kubernetes se može pohvaliti bogatim skupom značajki za orkestraciju kontejnera, uključujući automatizirane implementacije i vraćanja, samoiscjeljivanje, otkrivanje servisa i balansiranje opterećenja, horizontalno skaliranje, orkestraciju pohrane, upravljanje tajnama i konfiguracijama te proširivost. Njegov sveobuhvatan skup značajki čini ga pogodnim za širok raspon aplikacija.

4. Zajednica i ekosustav

Docker Swarm: Swarm ima manju zajednicu i ekosustav u usporedbi s Kubernetesom. Iako ga podržava Docker, nema istu razinu podrške zajednice i integracija trećih strana kao Kubernetes.

Kubernetes: Kubernetes ima masivnu i živahnu zajednicu i ekosustav. Podržava ga velik broj tvrtki i pojedinaca, a postoji i ogroman niz alata i integracija dostupnih za Kubernetes. Snažna podrška zajednice i bogat ekosustav čine Kubernetes popularnim izborom za poslovna okruženja.

5. Mrežno povezivanje

Docker Swarm: Swarm koristi Dockerove ugrađene mrežne mogućnosti, koje su relativno jednostavne. Podržava preklapajuće mreže (overlay networks) za međusobnu komunikaciju kontejnera i pruža osnovno balansiranje opterećenja.

Kubernetes: Kubernetes ima napredniji mrežni model, koji omogućuje složene mrežne konfiguracije. Podržava različite mrežne dodatke (plugins), kao što su Calico, Flannel i Cilium, koji pružaju napredne mrežne značajke poput mrežnih pravila (network policies) i servisnih mreža (service meshes).

6. Nadzor i zapisivanje (logging)

Docker Swarm: Swarmu nedostaju ugrađene mogućnosti nadzora i zapisivanja. Morate ga integrirati s vanjskim alatima poput Prometheusa i Grafane za nadzor i zapisivanje.

Kubernetes: Kubernetes pruža osnovne mogućnosti nadzora i zapisivanja, ali se obično integrira s vanjskim alatima poput Prometheusa, Grafane, Elasticsearcha i Kibane za sveobuhvatniji nadzor i zapisivanje.

7. Sigurnost

Docker Swarm: Swarm nudi osnovne sigurnosne značajke, kao što je TLS enkripcija za komunikaciju između čvorova. Međutim, nedostaju mu neke od naprednih sigurnosnih značajki koje se nalaze u Kubernetesu, poput sigurnosnih pravila za podove (pod security policies) i mrežnih pravila.

Kubernetes: Kubernetes pruža robustan skup sigurnosnih značajki, uključujući sigurnosna pravila za podove, mrežna pravila, kontrolu pristupa temeljenu na ulogama (RBAC) i upravljanje tajnama. Ove značajke pomažu osigurati sigurnost vaših kontejneriziranih aplikacija.

8. Trošak

Docker Swarm: Swarm je općenito jeftiniji za rad od Kubernetesa, posebno za manje implementacije. Zahtijeva manje resursa i ima jednostavniju arhitekturu, što se prevodi u niže troškove infrastrukture.

Kubernetes: Kubernetes može biti skuplji za rad od Swarma, posebno za velike implementacije. Zahtijeva više resursa i ima složeniju arhitekturu, što se prevodi u veće troškove infrastrukture. Međutim, prednosti Kubernetesa, kao što su skalabilnost i bogatstvo značajki, često nadmašuju trošak za mnoge organizacije.

Odabir prave platforme za orkestraciju

Izbor između Docker Swarma i Kubernetesa ovisi o vašim specifičnim potrebama i zahtjevima. Evo sažetka koji će vam pomoći u odluci:

Odaberite Docker Swarm ako:

Trebate jednostavnu platformu za orkestraciju koja je laka za korištenje.
Već ste upoznati s Dockerom i želite iskoristiti svoje postojeće znanje.
Imate malu do srednje veliku aplikaciju s manje složenim zahtjevima.
Dajete prednost jednostavnosti korištenja i brzom postavljanju nad naprednim značajkama i skalabilnosti.

Odaberite Kubernetes ako:

Trebate visoko skalabilnu platformu za orkestraciju bogatu značajkama.
Imate veliku i složenu aplikaciju sa zahtjevnim potrebama.
Gradite mikroservisnu arhitekturu.
Trebate napredne značajke poput samoiscjeljivanja, orkestracije pohrane i upravljanja tajnama.
Zahtijevate robusnu i sigurnu platformu za poslovna okruženja.

Razmatranja za globalnu publiku: Prilikom odabira platforme za orkestraciju za globalnu publiku, razmotrite sljedeće:

Globalna dostupnost: Osigurajte da je odabrana platforma dostupna u više regija diljem svijeta. Pružatelji usluga u oblaku poput AWS-a, Google Clouda i Azurea nude upravljane Kubernetes servise u različitim regijama.
Mrežna latencija: Optimizirajte implementaciju svoje aplikacije kako biste smanjili mrežnu latenciju za korisnike na različitim geografskim lokacijama. Razmislite o implementaciji svoje aplikacije u više regija i korištenju mreže za isporuku sadržaja (CDN) za keširanje statičkog sadržaja.
Rezidentnost podataka: Pridržavajte se propisa o rezidentnosti podataka u različitim zemljama. Pohranite podatke u regiji u kojoj se moraju pohraniti.
Višejezična podrška: Osigurajte da vaša aplikacija podržava više jezika.
Lokalizacija: Prilagodite svoju aplikaciju specifičnim kulturnim i jezičnim preferencijama ciljane publike.

Primjer: Globalna platforma za e-učenje mogla bi odabrati Kubernetes za upravljanje svojim online tečajevima, uslugama video streaminga i sustavom za autentifikaciju korisnika. Skalabilnost i globalna dostupnost Kubernetesa ključne su za opsluživanje velike i raznolike korisničke baze diljem svijeta. Platforma može implementirati svoju aplikaciju u više regija kako bi smanjila mrežnu latenciju i pridržavala se propisa o rezidentnosti podataka.

Zaključak

Docker Swarm i Kubernetes su obje moćne platforme za orkestraciju kontejnera, svaka sa svojim snagama i slabostima. Docker Swarm je lakši za korištenje i dobro prilagođen jednostavnijim implementacijama, dok Kubernetes nudi sveobuhvatniji skup značajki i dizajniran je za upravljanje velikim i složenim aplikacijama. Pažljivim razmatranjem vaših specifičnih potreba i zahtjeva, možete odabrati pravu platformu za orkestraciju kako biste pojednostavili implementacije svojih kontejneriziranih aplikacija i ubrzali svoje DevOps putovanje.

Konačno, najbolji izbor ovisi o vašoj specifičnoj situaciji. Procijenite vještine svog tima, složenost svojih aplikacija i svoje dugoročne ciljeve prije donošenja odluke. Razmislite o početku s Docker Swarmom za jednostavnije projekte i prijelazu na Kubernetes kako vaše potrebe rastu i postaju složenije. Ne zaboravite uzeti u obzir globalni doseg vaše aplikacije prilikom dizajniranja i implementacije vaših kontejneriziranih rješenja.