Konteinerių orkestravimas: Docker Swarm prieš Kubernetes – išsamus vadovas

Šiandieniniame sparčiai besivystančiame programinės įrangos kūrimo pasaulyje konteinerizacija tapo modernios programų architektūros kertiniu akmeniu. Konteinerių orkestravimo platformos atlieka gyvybiškai svarbų vaidmenį efektyviai valdant ir keičiant šių konteinerių mastelį. Du pagrindiniai konkurentai šioje srityje yra Docker Swarm ir Kubernetes. Šiame išsamiame vadove gilinsimės į detalų šių platformų palyginimą, nagrinėsime jų architektūras, funkcijas, diegimo strategijas ir naudojimo atvejus, kad padėtume jums priimti pagrįstą sprendimą pagal jūsų specifinius poreikius.

Kas yra konteinerių orkestravimas?

Konteinerių orkestravimas automatizuoja konteinerizuotų programų diegimą, mastelio keitimą, tinklų kūrimą ir valdymą. Įsivaizduokite, kad turite šimtus ar tūkstančius konteinerių, veikiančių keliuose serveriuose. Rankinis šių konteinerių valdymas būtų operacinis košmaras. Konteinerių orkestravimas suteikia įrankius ir automatizavimą, reikalingus šiam sudėtingumui valdyti.

Pagrindiniai konteinerių orkestravimo privalumai:

• Automatizuotas diegimas ir mastelio keitimas: Lengvai diekite ir keiskite savo programų mastelį pagal poreikį.
• Aukštas pasiekiamumas: Užtikrinkite, kad jūsų programos liktų pasiekiamos net sugedus kai kuriems konteineriams ar serveriams.
• Išteklių optimizavimas: Efektyviai išnaudokite savo techninės įrangos išteklius, planuodami konteinerius pagal išteklių prieinamumą.
• Supaprastintas valdymas: Supaprastinkite savo konteinerizuotų programų valdymą.

Docker Swarm: „Docker“ gimtasis orkestravimo sprendimas

Docker Swarm yra „Docker“ gimtasis konteinerių orkestravimo sprendimas. Jis sukurtas taip, kad būtų lengvai naudojamas ir sklandžiai integruotųsi su „Docker“ ekosistema. Swarm naudoja pažįstamą „Docker“ CLI ir API, todėl tai populiarus pasirinkimas kūrėjams, jau susipažinusiems su „Docker“.

Docker Swarm architektūra

Docker Swarm klasterį sudaro du pagrindiniai komponentai:

• Valdytojai (Managers): Valdo klasterį ir orkestruoja užduotis. Valdytojai išsirenka lyderį, kuris priima sprendimus ir palaiko norimą klasterio būseną.
• Vykdytojai (Workers): Vykdo valdytojų paskirtas užduotis. Vykdytojai paleidžia konteinerius, kurie sudaro jūsų programas.

Swarm architektūra skatina paprastumą ir lengvą supratimą. Valdytojai tvarko valdymo plokštumą (control plane), o vykdytojai – duomenų plokštumą (data plane). Šis atsakomybių atskyrimas supaprastina bendrą klasterio valdymą.

Pagrindinės Docker Swarm savybės

• Lengvas diegimas ir naudojimas: Swarm yra neįtikėtinai lengva įdiegti ir naudoti, ypač jei jau esate susipažinę su „Docker“.
• Integruotas apkrovos balansavimas: Swarm suteikia integruotą apkrovos balansavimą, paskirstantį srautą tarp jūsų konteinerių.
• Paslaugų atradimas: Swarm automatiškai atranda paslaugas klasterio viduje, leidžiant konteineriams bendrauti tarpusavyje.
• Tęstiniai atnaujinimai (Rolling Updates): Swarm palaiko tęstinius atnaujinimus, leidžiančius atnaujinti programas be prastovų.
• Decentralizuotas dizainas: Swarm turi decentralizuotą dizainą, todėl yra atsparus gedimams.

Docker Swarm naudojimo atvejai

Docker Swarm puikiai tinka:

• Mažoms ir vidutinėms programoms: Swarm yra geras pasirinkimas mažesnėms programoms su mažiau sudėtingais reikalavimais.
• Paprastiems diegimams: Swarm idealiai tinka paprastiems diegimams, kur prioritetas yra naudojimo paprastumas.
• Komandoms, jau naudojančioms „Docker“: Swarm yra natūralus pasirinkimas komandoms, jau susipažinusioms su „Docker“ ekosistema.
• Koncepcijos įrodymo (Proof-of-Concept) projektams: Swarm yra puikus pasirinkimas norint greitai įdiegti ir išbandyti konteinerizuotas programas.

Pavyzdys: Mažas e. komercijos verslas gali naudoti Docker Swarm savo svetainės, API ir duomenų bazės diegimui bei valdymui. Swarm naudojimo paprastumas ir integruotos funkcijos puikiai tinka šiam scenarijui.

Kubernetes: Pramonėje pirmaujanti orkestravimo platforma

Kubernetes (dažnai trumpinamas kaip K8s) yra atvirojo kodo konteinerių orkestravimo platforma, tapusi pramonės standartu. Ji žinoma dėl savo galingų funkcijų, mastelio keitimo galimybių ir lankstumo.

Kubernetes architektūra

Kubernetes klasterį sudaro keli pagrindiniai komponentai:

• Valdymo plokštuma (Control Plane): Valdo klasterį ir apima tokius komponentus kaip API serveris, planuotojas (scheduler), valdiklių tvarkyklė (controller manager) ir etcd (paskirstyta raktų-reikšmių saugykla).
• Mazgai (Nodes): Vykdo konteinerius. Kiekviename mazge veikia kubelet (agentas, valdantis konteinerius), kube-proxy (tinklo tarpinis serveris) ir konteinerių vykdymo aplinka (pvz., Docker ar containerd).

Kubernetes architektūra yra sudėtingesnė nei Docker Swarm, tačiau ji suteikia aukštesnį kontrolės ir lankstumo lygį.

Pagrindinės Kubernetes savybės

• Automatizuoti paleidimai ir atšaukimai: Kubernetes palaiko automatizuotus paleidimus ir atšaukimus, todėl lengva atnaujinti programas ir prireikus grįžti prie ankstesnių versijų.
• Savaiminis taisymas (Self-Healing): Kubernetes automatiškai paleidžia iš naujo sugedusius konteinerius ir perplanuoja juos sveikuose mazguose.
• Paslaugų atradimas ir apkrovos balansavimas: Kubernetes suteikia integruotą paslaugų atradimą ir apkrovos balansavimą.
• Horizontalus mastelio keitimas: Kubernetes gali automatiškai keisti jūsų programų mastelį pagal poreikį.
• Saugyklų orkestravimas: Kubernetes palaiko įvairius saugyklų sprendimus, leidžiančius valdyti nuolatinę saugyklą jūsų programoms.
• Slaptažodžių ir konfigūracijos valdymas: Kubernetes užtikrina saugų jautrios informacijos, pvz., slaptažodžių ir API raktų, valdymą.
• Išplečiamumas: Kubernetes yra labai išplečiama, leidžianti pritaikyti ją pagal specifinius poreikius.

Kubernetes naudojimo atvejai

Kubernetes puikiai tinka:

• Didelėms ir sudėtingoms programoms: Kubernetes yra skirta valdyti dideles, sudėtingas programas su aukštais reikalavimais.
• Mikroservisų architektūroms: Kubernetes yra natūralus pasirinkimas mikroservisų architektūroms, kur programos susideda iš daugelio mažų, nepriklausomų paslaugų.
• Didelio srauto programoms: Kubernetes gali lengvai valdyti didelio srauto programas dėl savo mastelio keitimo ir apkrovos balansavimo funkcijų.
• Įmonių aplinkoms: Kubernetes yra plačiai pritaikomas įmonių aplinkose dėl savo tvirtų funkcijų ir palaikymo.
• Hibridiniams ir daugiadebesiams diegimams: Kubernetes gali būti diegiama keliuose debesijos tiekėjų ir vietinėse aplinkose.

Pavyzdys: Pasaulinė finansų institucija gali naudoti Kubernetes savo prekybos platformos, rizikos valdymo sistemos ir klientams skirtų programų diegimui bei valdymui. Kubernetes mastelio keitimo, patikimumo ir saugumo funkcijos yra būtinos tokio tipo programoms.

Docker Swarm prieš Kubernetes: išsamus palyginimas

Dabar panagrinėkime išsamų Docker Swarm ir Kubernetes palyginimą pagal įvairius aspektus:

1. Naudojimo paprastumas

Docker Swarm: Swarm yra žymiai lengviau įdiegti ir naudoti nei Kubernetes. Jis naudoja pažįstamą „Docker“ CLI ir API, todėl tai natūralus pasirinkimas kūrėjams, jau susipažinusiems su „Docker“. Swarm klasterio sukūrimas yra paprastas, o programų diegimas gana nesudėtingas.

Kubernetes: Kubernetes turi statesnę mokymosi kreivę nei Swarm. Ji turi sudėtingesnę architektūrą ir reikalauja gilesnio jos įvairių komponentų supratimo. Programų diegimas į Kubernetes apima įvairių YAML failų apibrėžimą, o tai gali būti iššūkis pradedantiesiems.

2. Mastelio keitimas

Docker Swarm: Swarm gali keisti mastelį iki protingo lygio, tačiau ji nėra tokia lanksti kaip Kubernetes. Ji tinka mažesnėms ir vidutinėms programoms. Swarm mastelio keitimo galimybes riboja jos decentralizuotas dizainas ir didelio mazgų skaičiaus valdymo pridėtinės išlaidos.

Kubernetes: Kubernetes yra labai lanksti mastelio keitimo atžvilgiu ir gali lengvai valdyti dideles, sudėtingas programas. Ji sukurta keisti mastelį iki tūkstančių mazgų ir gali valdyti didžiulį skaičių konteinerių. Kubernetes pažangios planavimo ir išteklių valdymo galimybės leidžia efektyviai naudoti išteklius ir keisti programų mastelį pagal poreikį.

3. Savybės

Docker Swarm: Swarm siūlo pagrindinį konteinerių orkestravimo funkcijų rinkinį, įskaitant paslaugų atradimą, apkrovos balansavimą ir tęstinius atnaujinimus. Tačiau jai trūksta kai kurių pažangių funkcijų, esančių Kubernetes, pvz., savaiminio taisymo, saugyklų orkestravimo ir slaptažodžių valdymo.

Kubernetes: Kubernetes gali pasigirti gausiu konteinerių orkestravimo funkcijų rinkiniu, įskaitant automatizuotus paleidimus ir atšaukimus, savaiminį taisymą, paslaugų atradimą ir apkrovos balansavimą, horizontalų mastelio keitimą, saugyklų orkestravimą, slaptažodžių ir konfigūracijos valdymą bei išplečiamumą. Jos išsamus funkcijų rinkinys daro ją tinkama plačiam programų spektrui.

4. Bendruomenė ir ekosistema

Docker Swarm: Swarm turi mažesnę bendruomenę ir ekosistemą, palyginti su Kubernetes. Nors ją palaiko „Docker“, ji neturi tokio paties lygio bendruomenės palaikymo ir trečiųjų šalių integracijų kaip Kubernetes.

Kubernetes: Kubernetes turi didžiulę ir gyvybingą bendruomenę bei ekosistemą. Ją palaiko daugybė įmonių ir asmenų, o Kubernetes yra prieinamas didžiulis įrankių ir integracijų spektras. Stiprus bendruomenės palaikymas ir turtinga ekosistema daro Kubernetes populiariu pasirinkimu įmonių aplinkose.

5. Tinklų kūrimas (Networking)

Docker Swarm: Swarm naudoja „Docker“ integruotas tinklų kūrimo galimybes, kurios yra gana paprastos. Ji palaiko perdangos tinklus (overlay networks) tarpkonteineriniam ryšiui ir teikia pagrindinį apkrovos balansavimą.

Kubernetes: Kubernetes turi pažangesnį tinklų kūrimo modelį, leidžiantį sudėtingas tinklo konfigūracijas. Ji palaiko įvairius tinklų priedus (plugins), tokius kaip Calico, Flannel ir Cilium, kurie teikia pažangias tinklų funkcijas, pvz., tinklo politikas ir paslaugų tinklus (service meshes).

6. Stebėsena ir žurnalų registravimas

Docker Swarm: Swarm trūksta integruotų stebėsenos ir žurnalų registravimo galimybių. Jums reikia integruotis su išoriniais įrankiais, tokiais kaip Prometheus ir Grafana, stebėsenai ir žurnalų registravimui.

Kubernetes: Kubernetes teikia pagrindines stebėsenos ir žurnalų registravimo galimybes, tačiau paprastai ji integruojama su išoriniais įrankiais, tokiais kaip Prometheus, Grafana, Elasticsearch ir Kibana, siekiant išsamesnės stebėsenos ir žurnalų registravimo.

7. Saugumas

Docker Swarm: Swarm siūlo pagrindines saugumo funkcijas, tokias kaip TLS šifravimas ryšiui tarp mazgų. Tačiau jai trūksta kai kurių pažangių saugumo funkcijų, esančių Kubernetes, pvz., pod'ų saugumo politikų (pod security policies) ir tinklo politikų (network policies).

Kubernetes: Kubernetes teikia tvirtą saugumo funkcijų rinkinį, įskaitant pod'ų saugumo politikas, tinklo politikas, vaidmenimis pagrįstą prieigos kontrolę (RBAC) ir slaptažodžių valdymą. Šios funkcijos padeda užtikrinti jūsų konteinerizuotų programų saugumą.

8. Kaina

Docker Swarm: Swarm paprastai yra pigesnė eksploatuoti nei Kubernetes, ypač mažesniems diegimams. Ji reikalauja mažiau išteklių ir turi paprastesnę architektūrą, o tai reiškia mažesnes infrastruktūros išlaidas.

Kubernetes: Kubernetes gali būti brangesnė eksploatuoti nei Swarm, ypač dideliems diegimams. Ji reikalauja daugiau išteklių ir turi sudėtingesnę architektūrą, o tai reiškia didesnes infrastruktūros išlaidas. Tačiau Kubernetes privalumai, tokie kaip mastelio keitimas ir funkcijų gausa, daugeliui organizacijų dažnai atsveria kainą.

Tinkamos orkestravimo platformos pasirinkimas

Pasirinkimas tarp Docker Swarm ir Kubernetes priklauso nuo jūsų specifinių poreikių ir reikalavimų. Štai santrauka, padėsianti jums apsispręsti:

• Rinkitės Docker Swarm, jei:
• Jums reikia paprastos ir lengvai naudojamos orkestravimo platformos.
• Jau esate susipažinę su „Docker“ ir norite panaudoti turimas žinias.
• Turite mažą ar vidutinę programą su mažiau sudėtingais reikalavimais.
• Pirmenybę teikiate naudojimo paprastumui ir greitam įdiegimui, o ne pažangioms funkcijoms ir mastelio keitimui.
• Rinkitės Kubernetes, jei:
• Jums reikia labai lanksčios mastelio keitimo ir funkcijų gausios orkestravimo platformos.
• Turite didelę ir sudėtingą programą su aukštais reikalavimais.
• Kuriate mikroservisų architektūrą.
• Jums reikia pažangių funkcijų, tokių kaip savaiminis taisymas, saugyklų orkestravimas ir slaptažodžių valdymas.
• Jums reikalinga tvirta ir saugi platforma įmonių aplinkoms.

Svarstymai pasaulinei auditorijai: Renkantis orkestravimo platformą pasaulinei auditorijai, atsižvelkite į šiuos dalykus:

• Pasaulinis pasiekiamumas: Užtikrinkite, kad pasirinkta platforma būtų prieinama keliuose regionuose visame pasaulyje. Debesijos tiekėjai, tokie kaip AWS, Google Cloud ir Azure, siūlo valdomas Kubernetes paslaugas įvairiuose regionuose.
• Tinklo delsa: Optimizuokite savo programos diegimą, kad sumažintumėte tinklo delsą vartotojams skirtingose geografinėse vietovėse. Apsvarstykite galimybę diegti savo programą keliuose regionuose ir naudoti turinio pristatymo tinklą (CDN) statiniam turiniui talpinti.
• Duomenų rezidencija: Laikykitės duomenų rezidencijos taisyklių skirtingose šalyse. Saugokite duomenis regione, kuriame reikalaujama juos saugoti.
• Daugiakalbis palaikymas: Užtikrinkite, kad jūsų programa palaikytų kelias kalbas.
• Lokalizacija: Pritaikykite savo programą prie specifinių kultūrinių ir lingvistinių tikslinės auditorijos pageidavimų.

Pavyzdys: Pasaulinė e. mokymosi platforma gali pasirinkti Kubernetes savo internetinių kursų, vaizdo transliacijų paslaugų ir vartotojų autentifikavimo sistemos valdymui. Kubernetes mastelio keitimo galimybės ir pasaulinis pasiekiamumas yra labai svarbūs aptarnaujant didelę ir įvairią vartotojų bazę visame pasaulyje. Platforma gali diegti savo programą keliuose regionuose, kad sumažintų tinklo delsą ir atitiktų duomenų rezidencijos reikalavimus.

Išvada

Tiek Docker Swarm, tiek Kubernetes yra galingos konteinerių orkestravimo platformos, kiekviena turinti savo privalumų ir trūkumų. Docker Swarm yra lengviau naudojama ir puikiai tinka paprastesniems diegimams, o Kubernetes siūlo išsamesnį funkcijų rinkinį ir yra skirta didelėms bei sudėtingoms programoms valdyti. Atidžiai įvertinę savo specifinius poreikius ir reikalavimus, galite pasirinkti tinkamą orkestravimo platformą, kuri supaprastins jūsų konteinerizuotų programų diegimą ir paspartins jūsų DevOps kelionę.

Galų gale, geriausias pasirinkimas priklauso nuo jūsų konkrečios situacijos. Prieš priimdami sprendimą, įvertinkite savo komandos įgūdžius, programų sudėtingumą ir ilgalaikius tikslus. Apsvarstykite galimybę pradėti nuo Docker Swarm paprastesniems projektams ir pereiti prie Kubernetes, kai jūsų poreikiai augs ir taps sudėtingesni. Nepamirškite atsižvelgti į savo programos pasaulinį pasiekiamumą, kurdami ir diegdami savo konteinerizuotus sprendimus.