Kubernetes vs Docker?

Funcionamento em cluster

No seu núcleo, o Kubernetes opera sobre um cluster de máquinas, orquestrando de forma inteligente esta coleção de recursos. Este cluster é composto por um Plano de Controlo, que atua como o cérebro, tomando todas as decisões sobre o agendamento e a manutenção dos estados das aplicações, e Nós de Trabalho, que são as máquinas que, na verdade, executam os containers de aplicações.

As próprias aplicações são implementadas como Pods, as unidades implementáveis mais pequenas e básicas do Kubernetes, que podem alojar um ou mais containers. Os utilizadores declaram o estado pretendido da aplicação — por exemplo, quantas réplicas de uma aplicação deverão estar em execução — através de objetos tais como Implementações.

Kubernetes trabalha diligentemente para atingir e manter o estado desejado, programando automaticamente os Pods, monitorizando o seu estado de saúde e gerindo atualizações. Para garantir que estas aplicações estão acessíveis de forma fiável, tanto a nível interno como externo, os Serviços fornecem pontos finais de rede estáveis e equilíbrio de carga nos Pods relevantes.

Vantagens do Kubernetes

A adoção do Kubernetes traz benefícios transformadores, principalmente através da automatização exaustiva das tarefas operacionais, o que reduz significativamente o esforço manual e o potencial de erro humano.

Garante alta disponibilidade e resiliência ao reiniciar automaticamente containers com falhas, reprogramá-los em nós saudáveis e gerenciar atualizações de aplicativos com facilidade.

Além disso, o Kubernetes otimiza a utilização de recursos em toda a infraestrutura subjacente e oferece uma portabilidade inigualável, permitindo que as aplicações funcionem de forma consistente em diferentes ambientes — desde datacenters locais a várias plataformas de cloud pública e híbrida.

Ao simplificar estas complexidades operacionais, o Kubernetes permite que as equipas de desenvolvimento criem e lancem aplicações de forma mais rápida e fiável.

Implementação de containers com Kubernetes e Docker

A implementação de contêineres envolve, fundamentalmente, pegar um aplicativo que foi embalado com todo seu código e dependências em uma unidade padronizada chamada de imagem de contêiner (geralmente construída usando Docker) e, em seguida, executá-la em um ambiente de destino.

Para cenários mais simples, como desenvolvimento, testes ou pequenas aplicações de host único, a implementação de containers diretamente usando comandos Docker ou ferramentas como Docker Compose pode ser perfeitamente adequada.

Isso fornece um ambiente consistente para que o aplicativo seja executado. No entanto, à medida que as aplicações se tornam complexas e que se torna crítica a necessidade de resiliência e escalabilidade entre vários servidores, a gestão manual destes containers individuais torna-se impraticável, destacando a necessidade de estratégias de implementação mais avançadas.

É neste ponto que as plataformas de orquestração de containers, como o Kubernetes, desenvolvem a sua atividade para gerir implementações complexas a escala. O Kubernetes utiliza imagens de containers (como os criados por Docker) e automatiza todo o seu ciclo de vida num cluster de máquinas.

Lida com tarefas cruciais, como agendar containers em nós disponíveis, aumentar ou reduzir aplicativos com base na demanda, garantir a autorreparação, reiniciando ou substituindo contêineres com falha, e gerenciar atualizações ou rollbacks sem tempo de inatividade.

Docker vs Kubernetes: Qual é a mais adequada para você?

Um dos pontos mais comuns de confusão no mundo dos containers é o "Docker vs. Kubernetes". O que é crucial entender é que eles não são concorrentes diretos, mas sim tecnologias complementares que resolvem problemas diferentes, ainda que relacionados.

Docker trata-se principalmente de conteinerização - criação, construção e execução de containers individuais. Kubernetes, por outro lado, é sobre a orquestração de containers — gerenciar, dimensionar e automatizar uma frota de containers através de um cluster de máquinas.

A decisão de utilizar apenas o Docker ou de incluir o Kubernetes depende em grande parte da escala, da complexidade e das exigências da sua aplicação e da sua capacidade operacional.

Quando Docker (sozinho ou com Docker Compose) é frequentemente suficiente?

Em muitos cenários, a potência do Kubernetes pode revelar-se uma complexidade desnecessária. O Docker, muitas vezes combinado com o Docker Compose para gerir aplicações multi-containers num único host, pode ser a opção ideal se:

• Está em fase de desenvolvimento e teste: Docker distingue-se por criar ambientes consistentes e isolados para que os programadores criem e testem aplicações localmente. Isto assegura que o que funciona numa máquina de desenvolvimento funcione da mesma forma noutros locais.
   
• Está a executar aplicações simples e de pequena escala: Se a sua aplicação for composta por alguns containers executados num único host ou por um número muito reduzido de hosts, e se não tiver necessidades complexas de alta disponibilidade ou de escalabilidade, Docker, por si só, pode ser a solução ideal.
   
• Começa agora com a conteinerização: Aprender os princípios básicos de Docker e conteinerização é um pré-requisito para compreender a orquestração. Começar com Docker ajuda a construir esse conhecimento fundamental.

A simplicidade e o tempo de processamento mínimo são fatores essenciais: Se os seus recursos operacionais são limitados ou se tem uma forte necessidade de manter a infraestrutura o mais simples possível, os custos gerais de instalação e gestão de um cluster Kubernetes podem ultrapassar os seus benefícios.

Nestes casos, Docker fornece as principais vantagens da conteinerização — portabilidade, consistência e isolamento — sem a curva de aprendizagem adicionada e as exigências operacionais de uma plataforma de orquestração completa.

Quando é que o Kubernetes se torna a escolha certa (frequentemente com Docker)?

À medida que a sua paisagem aplicativa cresce e que as suas necessidades se tornam mais exigentes, o Kubernetes oferece capacidades que vão muito além do que apenas o Docker pode oferecer:

• Aplicações de produção em larga escala: Se está a implementar aplicações complexas com múltiplos microsserviços em vários servidores, o Kubernetes foi especialmente concebido para isso.
   
• Alta disponibilidade e tolerância a falhas: O Kubernetes pode reiniciar automaticamente os containers com falhas, reprogramar containers a partir de nós com falhas e distribuir cargas de trabalho para garantir que a sua aplicação permaneça disponível, mesmo que partes da sua infraestrutura fiquem indisponíveis.
   
• Dimensionamento automatizado: O Kubernetes pode aumentar ou reduzir automaticamente o tamanho da sua aplicação (o número de containers em execução) com base na utilização da CPU, no consumo de memória ou em métricas personalizadas, assegurando assim desempenhos durante picos de carga e poupando recursos em períodos mais calmos.
   
• Estratégias de implementação complexas: Se precisar de implementar padrões de implementação sofisticados, como atualizações contínuas (sem interrupções), implementações "azuis/verdes" ou lançamentos canários, o Kubernetes disponibiliza as ferramentas para gerir estes dispositivos de forma eficaz.
   
• Deteção do serviço e repartição de carga: O Kubernetes tem mecanismos integrados para que os containers encontrem e comuniquem entre si, bem como para distribuir o tráfego de rede entre várias instâncias da sua aplicação.
   
• Uma gestão eficaz dos recursos: O Kubernetes agenda de forma inteligente containers em nós do seu cluster, otimizando a utilização de recursos.

Gerir aplicações com estado: Embora o Kubernetes reconheça a existência de aplicações sem estado, inicialmente oferece mecanismos robustos (como PersistentVolumes e StatefulSets) para gerir aplicações que requerem dados persistentes.

A Realidade "Ambos/E"

É importante reiterar que o Kubernetes orquestra containers. Ele precisa de um tempo de execução do container para realmente executar os containers nos nós. Docker é um dos containers de tempo de execução mais populares e amplamente utilizados que o Kubernetes pode gerir.

Assim, em muitas implementações Kubernetes, Docker ainda está presente, construindo imagens de containers que o Kubernetes depois implementa e gere.

No entanto, Docker não cumpre integralmente a CRI (Container Runtime Interface) do Kubernetes. Isto significa que não está perfeitamente integrado no Kubernetes e pode introduzir uma complexidade operacional. O Kubernetes optou por utilizar runtime compatíveis com CRI, como o containers e o CRI-O.

Embora o Kubernetes tenha alargado o seu suporte a outros tempos de execução (como o containers, que por sua vez teve origem no Docker, e no CRI-O), as imagens construídas com a construção do docker são compatíveis com a OCI e podem ser executadas por qualquer tempo de execução compatível com a OCI gerido pelo Kubernetes. Principais fatores para a sua decisão:

• Escala e complexidade: Quantos containers e serviços tem? Qual é o nível de disponibilidade e de recuperação automatizada?
   
• Experiência de equipa: Kubernetes tem uma curva de aprendizagem mais acentuada. A sua equipa dispõe das competências e do tempo para a gerir, ou será melhor optar por um serviço Kubernetes gerido por um fornecedor cloud?
   
• Infraestrutura Onde será executada a sua candidatura? Os fornecedores cloud oferecem serviços Kubernetes geridos que simplificam a configuração e a manutenção.
   
• Crescimento futuro: Considere não só as suas necessidades atuais, mas também os aspetos em que prevê a sua aplicação e a sua infraestrutura no futuro. Começar com Docker de forma mais simples e adotar Kubernetes mais tarde é um caminho válido.

Em última análise, a escolha não é apenas Docker ou Kubernetes. Trata-se de compreender o que cada ferramenta faz melhor e de selecionar a combinação certa para as suas necessidades específicas.

Para muitos, a jornada começa com Docker para o desenvolvimento e implementações simples e evolui para incluir o Kubernetes enquanto as aplicações evoluem e requerem uma orquestração mais robusta na produção.

Casos de uso e aplicações para Docker e Kubernetes

Docker é amplamente utilizado para criar ambientes consistentes de desenvolvimento, testes e construção utilizando containers cloud, embalando aplicações individuais ou microsserviços com todas as suas dependências, de forma a facilitar a portabilidade em diferentes máquinas e a simplificar os gasodutos CI/CD, permitindo uma entrega de software fiável e replicável.

O Kubernetes é predominantemente aplicado em ambientes de produção para orquestrar e gerir aplicações complexas em containers (muitas vezes construídas com Docker) à escala, permitindo a implementação automática, uma escalabilidade robusta, autorreparação para uma alta disponibilidade e uma gestão eficiente de arquiteturas de microsserviços em clusters de servidores.