Kubernetes vs Docker?

Arbeiten als Cluster

Im Kern basiert Kubernetes auf einem Cluster von Maschinen, die diese Sammlung von Ressourcen intelligent orchestrieren. Dieser Cluster umfasst eine Control Plane, die als Gehirn fungiert, das alle Entscheidungen über die Planung und Verwaltung von Anwendungszuständen trifft, und Worker Nodes, die Maschinen sind, die die Anwendungscontainer ausführen.

Die Anwendungen selbst werden als Pods bereitgestellt, die kleinsten und grundlegendsten deploybaren Einheiten in Kubernetes, in denen ein oder mehrere Container untergebracht werden können. Benutzer deklarieren ihren gewünschten Anwendungszustand, z. B. wie viele Replikate einer Anwendung ausgeführt werden sollen, über Objekte wie Deployments.

Kubernetes arbeitet dann gewissenhaft daran, diesen gewünschten Zustand zu erreichen und aufrechtzuerhalten, indem es Pods automatisch plant, deren Integrität überwacht und Updates verwaltet. Um sicherzustellen, dass diese Anwendungen sowohl intern als auch extern zuverlässig zugänglich sind, bieten Services stabile Netzwerkendpunkte und einen Lastausgleich über die relevanten Pods hinweg.

Vorteile von Kubernetes

Die Einführung von Kubernetes bringt transformative Vorteile mit sich, in erster Linie durch die umfassende Automatisierung von Betriebsaufgaben, die den manuellen Aufwand und das Potenzial für menschliche Fehler erheblich reduziert.

Sie stellt Hochverfügbarkeit und Resilienz sicher, indem ausgefallene Container automatisch neu gestartet, auf fehlerfreien Nodes neu geplant und Anwendungsaktualisierungen problemlos verwaltet werden.

Darüber hinaus optimiert Kubernetes die Ressourcennutzung über die gesamte zugrunde liegende Infrastruktur hinweg und bietet eine beispiellose Portabilität. So können Anwendungen konsistent in verschiedenen Umgebungen ausgeführt werden - von On-Premise-Rechenzentren bis hin zu verschiedenen Public- und Hybrid-Cloud-Plattformen.

Durch die Vereinfachung dieser komplexen Betriebsabläufe versetzt Kubernetes Entwicklungsteams in die Lage, Anwendungen schneller und zuverlässiger aufzubauen und zu veröffentlichen.

Container-Deployment mit Kubernetes und Docker

Bei der Containerbereitstellung wird zunächst eine Anwendung, die mit dem gesamten Code und den zugehörigen Abhängigkeiten gepackt wurde, in einer standardisierten Einheit namens Containerimage (häufig unter Verwendung von Docker erstellt) bereitgestellt und dann in einer Zielumgebung ausgeführt.

Für einfachere Szenarien wie Entwicklung, Tests oder kleine Single-Host-Anwendungen kann das Bereitstellen von Containern direkt mit Docker-Befehlen oder Tools wie Docker Compose vollkommen ausreichend sein.

Dadurch wird eine konsistente Umgebung für die Ausführung der Anwendung bereitgestellt. Da Anwendungen jedoch immer komplexer werden und die Notwendigkeit der Resilienz und Skalierung über mehrere Server hinweg zunehmend an Bedeutung gewinnt, ist die manuelle Verwaltung dieser einzelnen Container nicht mehr praktikabel, was den Bedarf an weiterentwickelten Bereitstellungsstrategien verdeutlicht.

Hier kommen Container-Orchestrierungsplattformen wie Kubernetes ins Spiel, um komplexe Deployments in großem Maßstab zu verwalten. Kubernetes nimmt die Container-Images (wie die von Docker erstellten) und automatisiert deren gesamten Lebenszyklus auf einem Cluster von Maschinen.

Er übernimmt wichtige Aufgaben, wie z. B. das Planen von Containern auf verfügbaren Nodes, das Auf- oder Abskalieren der Anwendung je nach Bedarf, das Sicherstellen der Selbstreparatur durch das Neustarten oder Ersetzen fehlgeschlagener Container und das Verwalten von Updates oder Rollbacks ohne Ausfallzeiten.

Docker und Kubernetes: Welches ist das Richtige für dich?

Einer der häufigsten Verwirrungspunkte in der Welt der Container ist der „Docker vs. Kubernetes“ Frage. Entscheidend ist zu verstehen, dass sie keine direkten Konkurrenten sind, sondern komplementäre Technologien, die unterschiedliche, wenn auch miteinander verbundene, Probleme lösen.

Docker befasst sich in erster Linie mit Containerisierung - Erstellen, Erstellen und Ausführen einzelner Container. Bei Kubernetes hingegen geht es um Container-Orchestrierung - Management, Skalierung und Automatisierung einer Gruppe von Containern über einen Cluster von Maschinen hinweg.

Die Entscheidung, ob Sie Docker allein verwenden oder Kubernetes einführen möchten, hängt maßgeblich von der Größe, Komplexität und den Anforderungen Ihrer Anwendung und Ihrer Betriebskapazität ab.

Wann ist Docker (allein oder mit Docker Compose) oft ausreichend?

In vielen Szenarien könnte die Leistungsfähigkeit von Kubernetes eine unnötige Komplexität darstellen. Docker, oft in Kombination mit Docker Compose für die Verwaltung von Multi-Container-Anwendungen auf einem einzigen Host, kann die richtige Lösung sein, wenn:

• Sie befinden sich in Entwicklung und Testen: Docker zeichnet sich durch die Schaffung konsistenter und isolierter Umgebungen aus, in denen Entwickler Anwendungen lokal erstellen und testen können. Es stellt sicher, dass die auf dem Computer eines Entwicklers ausgeführten Aktionen an anderer Stelle genauso funktionieren.
   
• Sie verwenden einfache, kleine Anwendungen: Wenn Ihre Anwendung aus wenigen Containern besteht, die auf einem einzigen Host oder einer sehr kleinen Anzahl von Hosts ausgeführt werden, und Sie keine komplexen Anforderungen an Hochverfügbarkeit oder Skalierung haben, ist Docker allein möglicherweise vollkommen ausreichend.
   
• Man fängt gerade erst mit Containerisierung an: Die Grundlagen von Docker und Containerisierung zu erlernen ist eine Grundvoraussetzung für das Verständnis von Orchestrierung. Mit Docker zu beginnen, hilft, dieses Grundlagenwissen aufzubauen.

Einfachheit und minimaler Overhead: Wenn Ihre Betriebsressourcen begrenzt sind oder es dringend erforderlich ist, die Infrastruktur so einfach wie möglich zu halten, kann der Aufwand für Einrichtung und Verwaltung eines Kubernetes-Clusters dessen Vorteile überwiegen.

In diesen Fällen bietet Docker die Hauptvorteile der Containerisierung - Portabilität, Konsistenz und Isolation - ohne die zusätzliche Lernkurve und die betrieblichen Anforderungen einer vollständigen Orchestrierungsplattform.

Wann ist Kubernetes die richtige Wahl (oft mit Docker)?

Wenn Ihre Anwendungslandschaft wächst und Ihre Anforderungen immer anspruchsvoller werden, bietet Kubernetes Funktionen, die weit über das hinausgehen, was Docker allein bieten kann:

• Umfangreiche Anwendungen für die Produktion: Wenn Sie komplexe Anwendungen mit mehreren Microservices auf mehreren Servern einsetzen, ist Kubernetes dafür konzipiert.
   
• Hochverfügbarkeit und Fehlertoleranz: Kubernetes kann ausgefallene Container automatisch neu starten, Container von ausgefallenen Nodes neu planen und Workloads verteilen, um sicherzustellen, dass Ihre Anwendung verfügbar bleibt, selbst wenn Teile Ihrer Infrastruktur ausfallen.
   
• Automatisierte Skalierung: Kubernetes kann die Anwendung (die Anzahl der laufenden Container) automatisch auf- oder abskalieren, je nach CPU-Auslastung, Speichernutzung oder benutzerdefinierten Metriken, um so die Leistung bei Lastspitzen sicherzustellen und Ressourcen in geräuschärmeren Zeiten zu sparen.
   
• Komplexe Bereitstellungsstrategien: Wenn Sie anspruchsvolle Deployment-Muster wie rollierende Updates (ohne Ausfallzeiten), Blue/Green Deployments oder Canary Releases implementieren müssen, bietet Kubernetes die Tools, um diese effektiv zu verwalten.
   
• Service Discovery und Loadbalancing: Kubernetes verfügt über integrierte Mechanismen zum Finden und Kommunizieren von Containern miteinander und zum Verteilen des Netzwerktraffics auf mehrere Instanzen Ihrer Anwendung.
   
• Effizientes Ressourcenmanagement: Kubernetes plant Container intelligent auf Nodes in Ihrem Cluster und optimiert so die Ressourcennutzung.

Verwalten von statusbehafteten Anwendungen: Obwohl Kubernetes zunächst eher für stateless Anwendungen bekannt war, bietet es robuste Mechanismen (wie PersistentVolumes und StatefulSets) für die Verwaltung von Anwendungen, die persistente Daten erfordern.

Die „Beides/Und“-Realität

Es ist wichtig, zu betonen, dass Kubernetes Container orchestriert. Es benötigt eine Container-Laufzeit, um die Container tatsächlich auf den Knoten auszuführen. Docker ist eine der beliebtesten und am weitesten verbreiteten Container-Laufzeiten, die Kubernetes verwalten kann.

In vielen Kubernetes-Deployments ist Docker also immer noch präsent und erstellt die Container-Images, die Kubernetes dann deployt und verwaltet.

Docker ist jedoch nicht vollständig konform mit dem CRI (Container Runtime Interface) von Kubernetes. Das bedeutet, dass es nicht nahtlos in Kubernetes integriert ist und unter Umständen zu betrieblicher Komplexität führt. Kubernetes hat sich in Richtung CRI-konformer Laufzeiten wie Container und CRI-O entwickelt.

Während Kubernetes seine Unterstützung für andere Laufzeiten (wie Container, die wiederum von Docker und CRI-O stammen) erweitert hat, sind die mit Docker Build erstellten Images OCI-konform und können von jeder OCI-konformen, von Kubernetes verwalteten Laufzeit ausgeführt werden. Wichtigste Entscheidungsfaktoren:

• Größe und Komplexität: Wie viele Container und Dienste haben Sie? Wie wichtig sind Verfügbarkeit und automatische Wiederherstellung?
   
• Team-Expertise: Kubernetes hat eine steilere Lernkurve. Verfügt Ihr Team über die Fähigkeiten und die Zeit, diese zu verwalten, oder wäre ein Managed Kubernetes Service von einem Cloud-Anbieter die bessere Option?
   
• digitalen Infrastruktur Wo wird die Anwendung ausgeführt? Cloud-Anbieter bieten verwaltete Kubernetes-Dienste an, die Einrichtung und Wartung vereinfachen.
   
• Zukünftiges Wachstum: Berücksichtigen Sie nicht nur Ihre aktuellen Anforderungen, sondern auch, wo Sie Ihre zukünftigen Anwendungs- und Infrastrukturziele planen. Einfacher mit Docker zu beginnen und Kubernetes später zu übernehmen ist ein gültiger Pfad.

Letztendlich haben Sie nicht die Wahl zwischen Docker oder Kubernetes. Es geht darum zu verstehen, was jedes Tool am besten kann, und die richtige Kombination für Ihre spezifischen Anforderungen auszuwählen.

Für viele beginnt der Weg mit Docker für die Entwicklung und einfache Deployments und entwickelt sich weiter hin zu Kubernetes, wenn Anwendungen skalieren und eine robustere Orchestrierung in der Produktion erfordern.

Use Cases und Anwendungen für Docker und Kubernetes

Docker wird häufig für die Erstellung konsistenter Entwicklungs-, Test- und Buildumgebungen mit Cloud-Containern verwendet. Einzelne Anwendungen oder Microservices werden mit all ihren Abhängigkeiten verpackt, um eine einfache Portabilität über verschiedene Maschinen hinweg zu ermöglichen und CI/CD-Pipelines durch die Ermöglichung einer zuverlässigen und wiederholbaren Softwarebereitstellung zu optimieren.

Kubernetes wird hauptsächlich in Produktionsumgebungen eingesetzt, um komplexe, containerisierte Anwendungen (häufig unter Verwendung von Docker) in großem Maßstab zu orchestrieren und zu verwalten. Dies ermöglicht eine automatisierte Bereitstellung, robuste Skalierung, automatische Korrektur für hohe Verfügbarkeit und effizientes Management von Microservice-Architekturen über Server-Cluster hinweg.