Оркестрація контейнерів: Docker Swarm проти Kubernetes — повний посібник

У сучасному динамічному світі розробки програмного забезпечення контейнеризація стала наріжним каменем сучасної архітектури додатків. Платформи оркестрації контейнерів відіграють життєво важливу роль в ефективному керуванні та масштабуванні цих контейнерів. Двома провідними конкурентами в цій галузі є Docker Swarm та Kubernetes. Цей вичерпний посібник заглибиться в детальне порівняння цих платформ, досліджуючи їхні архітектури, функції, стратегії розгортання та сценарії використання, щоб допомогти вам прийняти обґрунтоване рішення для ваших конкретних потреб.

Що таке оркестрація контейнерів?

Оркестрація контейнерів автоматизує розгортання, масштабування, мережеву взаємодію та керування контейнеризованими додатками. Уявіть, що у вас є сотні або тисячі контейнерів, що працюють на кількох серверах. Ручне керування цими контейнерами було б операційним кошмаром. Оркестрація контейнерів надає інструменти та автоматизацію, необхідні для подолання цієї складності.

Ключові переваги оркестрації контейнерів включають:

Автоматизоване розгортання та масштабування: Легко розгортайте та масштабуйте ваші додатки відповідно до попиту.
Висока доступність: Забезпечте доступність ваших додатків, навіть якщо деякі контейнери або сервери вийдуть з ладу.
Оптимізація ресурсів: Ефективно використовуйте ваші апаратні ресурси, плануючи контейнери на основі доступності ресурсів.
Спрощене керування: Оптимізуйте керування вашими контейнеризованими додатками.

Docker Swarm: Нативне рішення для оркестрації від Docker

Docker Swarm — це нативне рішення для оркестрації контейнерів від Docker. Воно розроблене для простоти використання та безшовної інтеграції з екосистемою Docker. Swarm використовує знайомий Docker CLI та API, що робить його популярним вибором для розробників, які вже комфортно працюють з Docker.

Архітектура Docker Swarm

Кластер Docker Swarm складається з двох основних компонентів:

Менеджери (Managers): Керують кластером та оркеструють завдання. Менеджери обирають лідера для ухвалення рішень та підтримки бажаного стану кластера.
Робітники (Workers): Виконують завдання, призначені менеджерами. Робітники запускають контейнери, з яких складаються ваші додатки.

Архітектура Swarm сприяє простоті та легкості розуміння. Менеджери відповідають за площину керування, тоді як робітники виконують площину даних. Такий поділ обов'язків спрощує загальне керування кластером.

Ключові особливості Docker Swarm

Просте налаштування та використання: Swarm неймовірно легко налаштовувати та використовувати, особливо якщо ви вже знайомі з Docker.
Інтегроване балансування навантаження: Swarm надає вбудоване балансування навантаження, розподіляючи трафік між вашими контейнерами.
Виявлення сервісів (Service Discovery): Swarm автоматично виявляє сервіси в межах кластера, дозволяючи контейнерам спілкуватися один з одним.
Поступові оновлення (Rolling Updates): Swarm підтримує поступові оновлення, що дозволяє оновлювати ваші додатки без простою.
Децентралізований дизайн: Swarm має децентралізований дизайн, що робить його стійким до збоїв.

Сценарії використання Docker Swarm

Docker Swarm добре підходить для:

Малих та середніх додатків: Swarm є хорошим вибором для невеликих додатків з менш складними вимогами.
Простих розгортань: Swarm ідеально підходить для простих розгортань, де пріоритетом є простота використання.
Команд, які вже використовують Docker: Swarm є природним вибором для команд, які вже знайомі з екосистемою Docker.
Проєктів для перевірки концепції (Proof-of-Concept): Swarm є чудовим варіантом для швидкого налаштування та тестування контейнеризованих додатків.

Приклад: Невеликий інтернет-магазин може використовувати Docker Swarm для розгортання та керування своїм вебсайтом, API та базою даних. Простота використання та інтегровані функції Swarm роблять його хорошим вибором для цього сценарію.

Kubernetes: Провідна платформа оркестрації в галузі

Kubernetes (часто скорочується як K8s) — це платформа оркестрації контейнерів з відкритим кодом, яка стала галузевим стандартом. Вона відома своїми потужними функціями, масштабованістю та гнучкістю.

Архітектура Kubernetes

Кластер Kubernetes складається з кількох ключових компонентів:

Площина керування (Control Plane): Керує кластером і включає такі компоненти, як API-сервер, планувальник (scheduler), менеджер контролерів та etcd (розподілене сховище ключ-значення).
Вузли (Nodes): Виконують контейнери. Кожен вузол запускає kubelet (агент, що керує контейнерами), kube-proxy (мережевий проксі) та середовище виконання контейнерів (наприклад, Docker або containerd).

Архітектура Kubernetes складніша за архітектуру Docker Swarm, але вона забезпечує вищий рівень контролю та гнучкості.

Ключові особливості Kubernetes

Автоматизовані розгортання та відкати: Kubernetes підтримує автоматизовані розгортання та відкати, що полегшує оновлення ваших додатків та повернення до попередніх версій у разі потреби.
Самовідновлення: Kubernetes автоматично перезапускає контейнери, що вийшли з ладу, та переплановує їх на здорових вузлах.
Виявлення сервісів та балансування навантаження: Kubernetes надає вбудоване виявлення сервісів та балансування навантаження.
Горизонтальне масштабування: Kubernetes може автоматично масштабувати ваші додатки відповідно до попиту.
Оркестрація сховища: Kubernetes підтримує різні рішення для зберігання даних, дозволяючи вам керувати постійним сховищем для ваших додатків.
Керування секретами та конфігурацією: Kubernetes забезпечує безпечне керування конфіденційною інформацією, такою як паролі та API-ключі.
Розширюваність: Kubernetes є високо розширюваною платформою, що дозволяє налаштовувати її відповідно до ваших конкретних потреб.

Сценарії використання Kubernetes

Kubernetes добре підходить для:

Великих та складних додатків: Kubernetes призначений для керування великими, складними додатками з високими вимогами.
Мікросервісних архітектур: Kubernetes є природним вибором для мікросервісних архітектур, де додатки складаються з багатьох невеликих, незалежних сервісів.
Додатків з високим трафіком: Kubernetes може легко обробляти додатки з високим трафіком завдяки своїй масштабованості та функціям балансування навантаження.
Корпоративних середовищ: Kubernetes широко використовується в корпоративних середовищах завдяки своїм надійним функціям та підтримці.
Гібридних та багатохмарних розгортань: Kubernetes можна розгортати в різних хмарних провайдерах та локальних середовищах.

Приклад: Глобальна фінансова установа може використовувати Kubernetes для розгортання та керування своєю торговою платформою, системою управління ризиками та додатками для клієнтів. Масштабованість, надійність та функції безпеки Kubernetes є важливими для такого типу додатків.

Docker Swarm проти Kubernetes: Детальне порівняння

Тепер давайте заглибимося в детальне порівняння Docker Swarm та Kubernetes за різними аспектами:

1. Простота використання

Docker Swarm: Swarm значно простіше налаштовувати та використовувати, ніж Kubernetes. Він використовує знайомий Docker CLI та API, що робить його природним вибором для розробників, які вже комфортно працюють з Docker. Налаштування кластера Swarm є простим, а розгортання додатків відносно легким.

Kubernetes: Kubernetes має крутішу криву навчання, ніж Swarm. Він має складнішу архітектуру і вимагає глибшого розуміння його різноманітних компонентів. Розгортання додатків у Kubernetes включає визначення різних YAML-файлів, що може бути складним для початківців.

2. Масштабованість

Docker Swarm: Swarm може масштабуватися до певного рівня, але він не такий масштабований, як Kubernetes. Він підходить для додатків малого та середнього розміру. Масштабованість Swarm обмежена його децентралізованою конструкцією та накладними витратами на керування великою кількістю вузлів.

Kubernetes: Kubernetes є високомасштабованим і може легко обробляти великі, складні додатки. Він розроблений для масштабування до тисяч вузлів і може керувати величезною кількістю контейнерів. Розширені можливості планування та керування ресурсами Kubernetes дозволяють ефективно використовувати ресурси та масштабувати додатки відповідно до попиту.

3. Функціональність

Docker Swarm: Swarm пропонує базовий набір функцій для оркестрації контейнерів, включаючи виявлення сервісів, балансування навантаження та поступові оновлення. Однак йому не вистачає деяких розширених функцій, наявних у Kubernetes, таких як самовідновлення, оркестрація сховища та керування секретами.

Kubernetes: Kubernetes може похвалитися багатим набором функцій для оркестрації контейнерів, включаючи автоматизовані розгортання та відкати, самовідновлення, виявлення сервісів та балансування навантаження, горизонтальне масштабування, оркестрацію сховища, керування секретами та конфігурацією, а також розширюваність. Його всеосяжний набір функцій робить його придатним для широкого спектра додатків.

4. Спільнота та екосистема

Docker Swarm: Swarm має меншу спільноту та екосистему порівняно з Kubernetes. Хоча його підтримує Docker, він не має такого ж рівня підтримки спільноти та сторонніх інтеграцій, як Kubernetes.

Kubernetes: Kubernetes має величезну та активну спільноту та екосистему. Його підтримує велика кількість компаній та приватних осіб, і існує величезний набір інструментів та інтеграцій, доступних для Kubernetes. Сильна підтримка спільноти та багата екосистема роблять Kubernetes популярним вибором для корпоративних середовищ.

5. Мережа

Docker Swarm: Swarm використовує вбудовані мережеві можливості Docker, які є відносно простими. Він підтримує оверлейні мережі для міжконтейнерної комунікації та надає базове балансування навантаження.

Kubernetes: Kubernetes має більш просунуту мережеву модель, що дозволяє створювати складні мережеві конфігурації. Він підтримує різні мережеві плагіни, такі як Calico, Flannel та Cilium, які надають розширені мережеві функції, такі як мережеві політики та сервісні сітки (service meshes).

6. Моніторинг та логування

Docker Swarm: Swarm не має вбудованих можливостей моніторингу та логування. Вам потрібно інтегруватися із зовнішніми інструментами, такими як Prometheus та Grafana, для моніторингу та логування.

Kubernetes: Kubernetes надає базові можливості моніторингу та логування, але його зазвичай інтегрують із зовнішніми інструментами, такими як Prometheus, Grafana, Elasticsearch та Kibana, для більш комплексного моніторингу та логування.

7. Безпека

Docker Swarm: Swarm пропонує базові функції безпеки, такі як шифрування TLS для зв'язку між вузлами. Однак йому не вистачає деяких розширених функцій безпеки, наявних у Kubernetes, таких як політики безпеки подів та мережеві політики.

Kubernetes: Kubernetes надає надійний набір функцій безпеки, включаючи політики безпеки подів, мережеві політики, контроль доступу на основі ролей (RBAC) та керування секретами. Ці функції допомагають забезпечити безпеку ваших контейнеризованих додатків.

8. Вартість

Docker Swarm: Swarm, як правило, дешевший в експлуатації, ніж Kubernetes, особливо для невеликих розгортань. Він вимагає менше ресурсів і має простішу архітектуру, що призводить до нижчих витрат на інфраструктуру.

Kubernetes: Kubernetes може бути дорожчим в експлуатації, ніж Swarm, особливо для великих розгортань. Він вимагає більше ресурсів і має складнішу архітектуру, що призводить до вищих витрат на інфраструктуру. Однак переваги Kubernetes, такі як масштабованість та багатство функцій, часто переважують вартість для багатьох організацій.

Вибір правильної платформи оркестрації

Вибір між Docker Swarm та Kubernetes залежить від ваших конкретних потреб та вимог. Ось резюме, яке допоможе вам прийняти рішення:

Обирайте Docker Swarm, якщо:

Вам потрібна проста та легка у використанні платформа оркестрації.
Ви вже знайомі з Docker і хочете використовувати свої наявні знання.
У вас є додаток малого або середнього розміру з менш складними вимогами.
Ви надаєте пріоритет простоті використання та швидкому налаштуванню над розширеними функціями та масштабованістю.

Обирайте Kubernetes, якщо:

Вам потрібна високомасштабована та багатофункціональна платформа оркестрації.
У вас великий і складний додаток з високими вимогами.
Ви будуєте мікросервісну архітектуру.
Вам потрібні розширені функції, такі як самовідновлення, оркестрація сховища та керування секретами.
Вам потрібна надійна та безпечна платформа для корпоративних середовищ.

Рекомендації для глобальної аудиторії: При виборі платформи оркестрації для глобальної аудиторії враховуйте наступне:

Глобальна доступність: Переконайтеся, що обрана платформа доступна в багатьох регіонах по всьому світу. Хмарні провайдери, такі як AWS, Google Cloud та Azure, пропонують керовані сервіси Kubernetes у різних регіонах.
Мережева затримка: Оптимізуйте розгортання вашого додатку, щоб мінімізувати мережеву затримку для користувачів у різних географічних локаціях. Розгляньте можливість розгортання вашого додатку в кількох регіонах та використання мережі доставки контенту (CDN) для кешування статичного контенту.
Резидентність даних: Дотримуйтесь правил щодо резидентності даних у різних країнах. Зберігайте дані в регіоні, де їх необхідно зберігати.
Багатомовна підтримка: Переконайтеся, що ваш додаток підтримує кілька мов.
Локалізація: Адаптуйте ваш додаток до конкретних культурних та мовних уподобань вашої цільової аудиторії.

Приклад: Глобальна платформа електронного навчання може обрати Kubernetes для керування своїми онлайн-курсами, сервісами потокового відео та системою автентифікації користувачів. Масштабованість та глобальна доступність Kubernetes є вирішальними для обслуговування великої та різноманітної бази користувачів по всьому світу. Платформа може розгортати свій додаток у кількох регіонах, щоб мінімізувати мережеву затримку та дотримуватися правил резидентності даних.

Висновок

Docker Swarm і Kubernetes є потужними платформами оркестрації контейнерів, кожна зі своїми сильними та слабкими сторонами. Docker Swarm простіший у використанні та добре підходить для простіших розгортань, тоді як Kubernetes пропонує більш комплексний набір функцій і призначений для керування великими та складними додатками. Ретельно враховуючи ваші конкретні потреби та вимоги, ви можете вибрати правильну платформу оркестрації, щоб оптимізувати розгортання ваших контейнеризованих додатків та прискорити ваш шлях у DevOps.

Зрештою, найкращий вибір залежить від вашої конкретної ситуації. Оцініть навички вашої команди, складність ваших додатків та ваші довгострокові цілі, перш ніж приймати рішення. Розгляньте можливість почати з Docker Swarm для простіших проєктів і перейти на Kubernetes, коли ваші потреби зростуть і стануть складнішими. Не забудьте враховувати глобальне охоплення вашого додатку при проєктуванні та розгортанні ваших контейнеризованих рішень.