Kubernetes vs Docker：關鍵工程注意事項

本文將從工程角度深入比較Kubernetes和Docker。首先介紹兩項技術，然後從性能、部署便捷性、可擴展性、安全性以及成本效益等方面比較其特性。

核心要點

• Kubernetes和Docker都在容器化生態系統中扮演著重要角色，Docker專注於容器創建和管理，而Kubernetes擅長容器編排、可擴展性以及維護分佈式系統的一致性。然而，在性能、部署便捷性、可擴展性、安全性和成本效益方面，Kubernetes優於Docker。
• Docker通過其容器隔離功能提供安全性，但它仍然容易受到內核級潛在漏洞的攻擊。相比之下，Kubernetes提供高級安全功能，例如基於角色的訪問控制（RBAC）、用於細粒度訪問控制的網絡策略以及使用SSL證書的安全通信通道，使其成為更安全的選擇。
• Kubernetes由於其水平Pod自動擴展功能，可確保高效利用資源，因此更具成本效益。其高級調度算法允許在更少的服務器上運行更多應用程序。此外，其多雲環境支持降低了供應商鎖定風險，因此Kubernetes成為許多組織的首選。

Kubernetes和Docker：它們是什麼？

Docker是一個基於軟件的應用程序開發環境，它提供多種優勢，例如高效的資源利用率和跨平台的標準化。它通過創建獨立的“容器”來實現這些優勢，各個應用程序可以在其中獨立運行，而不會相互干擾。

相比之下，Kubernetes（也縮寫為K8s）是一個開源平台，用於自動化在集群環境中應用程序的部署、擴展和操作。 K8s在其集群管理活動中管理許多任務，包括節點之間的負載均衡、通過複製確保可用性、自動擴展Pod、高可用性、自我修復等等。

除了使用Docker之類的容器鏡像管理部署之外，Kubernetes還允許您通過API管理聲明的工作負載，同時提供無縫的自動擴展功能。

Kubernetes和Docker的性能比較

當涉及到哪個工具在生產環境中運行速度更快時，實際上沒有可比性，因為它們處理的是不同的關注領域。

除了旨在簡化開發人員/容器交互之外，它們都提供可移植性、跨平台兼容性以及資源利用率的改進。但是，多個測試結果表明，與Kubernetes相比，Docker的網絡處理時間更差，尤其是在高負載下。

兩種容器技術的部署便捷性比較

通過Pod部署新服務有助於保持一致性，並且由於K8s的功能（如“存活性”和“就緒探針”）而執行得更有效。

在使用分佈式系統中的服務集群時，跟踪一致性、對不同容器執行運行狀況檢查至關重要。在這裡，Kubernetes因其強大的服務發現功能而受到好評，該功能允許您管理跨多個節點的負載均衡，這對於在沒有故障的情況下實現高正常運行時間至關重要。

儘管Docker團隊正在努力開發Swarm作為Docker鏡像的編排器，但這與它和K8s的部署效率之間實現的功能奇偶校驗相差甚遠。 Kubernetes包含更好的容器網絡策略（這意味著工作負載分段）、更好的用於故障排除的集群管理（不僅僅是端口綁定（連接複雜性降低）），從而為我們提供了具有凝聚力的編排環境。

關於可擴展性

可擴展性也是兩種工具差異很大的另一個領域。

同樣，這是目的的問題。 Docker更側重於根據負載獨立運行每個任務通過Swarm模式擴展單個容器，而Kubernetes通過確保新的微服務在其可用後自動註冊來實現集群範圍的可擴展性，從而提高動態部署的效率。

Kubernetes適合快速發展的組織，因為它在與通過高級災難/恢復功能提供的水平自動擴展相結合時的成熟度級別，稱為StatefulSets。這些確保您的部署保持簡單，同時觀察所有相關因素，例如在故障域源外部進行的數據庫備份，同時確保在副本內的傳輸過程中不會出現數據損壞，並為在性能驅動的請求處理規模源處服務的微服務結構提供重要的指導。

安全比較

從安全的角度比較這兩個平台時，每個解決方案的授權/身份驗證方式都不同。

Docker依靠其容器隔離功能來提供安全性，但它仍然容易受到內核級潛在漏洞的攻擊。 Kubernetes提供更高級的功能，例如基於角色的訪問控制（RBAC）和網絡策略，允許比Docker更細粒度的訪問控制。 Kubernetes還支持使用SSL證書的安全通信通道，這比大多數Docker TLS連接在Pod到Pod層上的安全性更好，後者缺乏加密功能，並且隨著時間的推移可能會增加漏洞。

成本效益比較

雖然這兩個容器化平台都是開源工具，但在企業級組織中有效實施它們時，會涉及一些費用。

這兩種技術都需要適當的硬件資源，例如具有擴展RAM/SDD內存配置的節點或服務器（物理和虛擬）。在與微服務架構一起運行時，需要考慮大量可用的持久存儲。

此外，由於Kubernetes已被各種雲服務（例如Google雲平台或Microsoft Azure）中的各種科技公司廣泛採用，並支持多雲環境，因此其成本效率模型降低了供應商鎖定風險。這使IT部門能夠啟動更流暢的部署，而不是受限於一個供應商。這意味著Kubernetes已經從Docker Swarm手中奪取了市場份額，而Docker Swarm並非採用多雲方法構建，迫使IT部門依賴於單個供應商。

Kubernetes還被證明由於其水平Pod自動擴展功能而更具成本效益。此功能可以根據需求擴展Pod，確保有效利用資源。

此外，Kubernetes由於其高級調度算法而更有效地利用資源，這意味著您可以在更少的服務器上運行更多應用程序。在成本效益方面，Kubernetes是明顯的贏家。

總結

總之，Docker和Kubernetes在容器化生態系統中服務於不同的目的。

Docker專注於簡化容器的創建和管理，而Kubernetes擅長容器編排、可擴展性和維護分佈式系統的一致性。

在性能、部署便捷性、可擴展性、安全性和成本效益方面，Kubernetes已被證明是許多組織的首選。但是，在選擇合適的容器化平台之前，務必仔細評估您組織的特定需求和要求。最終，最佳解決方案將取決於您的獨特用例以及您希望通過容器化實現的目標。

關於Kubernetes和Docker的常見問題解答（FAQ）

Kubernetes和Docker的主要區別是什麼？

Kubernetes和Docker都是用於容器編排的開源技術。 Docker是一個平台，使開發人員能夠構建、打包和分發容器中的應用程序。另一方面，Kubernetes是一個容器編排平台，用於自動化容器化應用程序的部署、擴展和管理。 Docker專注於單個容器的生命週期，而Kubernetes專注於容器集群的生命週期。

Kubernetes和Docker可以一起工作嗎？

是的，Kubernetes和Docker可以一起工作。 Kubernetes可以管理和編排Docker容器，從而更輕鬆地管理複雜的、多容器應用程序。這種組合允許更有效的資源使用、更好的可擴展性和改進的應用程序可用性。

選擇Kubernetes和Docker時，關鍵考慮因素是什麼？

在Kubernetes和Docker之間進行選擇時，您應該考慮諸如應用程序的複雜性、需要運行的規模、團隊的專業知識以及您的特定用例等因素。 Kubernetes通常更適合大型、複雜的應用程序，而Docker可能更適合簡單、小型應用程序。

Kubernetes如何提高應用程序的可擴展性？

Kubernetes通過根據需求自動調整正在運行的容器數量來提高應用程序的可擴展性。它還支持服務發現和負載均衡，這有助於將負載分佈到多個容器並提高應用程序性能。

使用Docker進行容器化的優勢是什麼？

Docker為容器化提供了多種優勢。它簡化了打包和分發應用程序的過程，確保它們在不同的環境中一致運行。 Docker容器也很輕量級並且啟動速度快，這使得它們非常適合微服務架構和持續部署實踐。

Kubernetes如何處理服務發現和負載均衡？

Kubernetes通過其內置服務處理服務發現和負載均衡。這些服務為集群中的每個Pod提供穩定的網絡端點，允許其他Pod發現並與它們通信。 Kubernetes還支持多種負載均衡方法，包括輪詢、會話關聯和自定義方法。

使用Kubernetes和Docker時的安全注意事項是什麼？

Kubernetes和Docker都具有內置的安全功能，但它們也需要仔細配置才能確保應用程序的安全。這包括設置網絡策略、管理用戶權限、保護容器鏡像以及定期更新軟件以修補任何安全漏洞。

Kubernetes如何處理故障恢復？

Kubernetes通過其自我修復功能處理故障恢復。如果容器或Pod失敗，Kubernetes可以自動重新啟動它或將其重新調度到集群中的另一個節點。它還可以替換和重新調度沒有響應的節點。

Kubernetes和Docker的資源管理功能是什麼？

Kubernetes和Docker都提供資源管理功能。 Docker允許您限制單個容器的CPU和內存使用量。 Kubernetes將此功能擴展到容器集群，允許您在應用程序級別管理資源。

如何開始使用Kubernetes和Docker？

要開始使用Kubernetes和Docker，您可以從各自的網站下載並安裝軟件。這兩個平台還提供廣泛的文檔和教程來幫助您入門。此外，還有許多在線課程和社區，您可以在其中了解更多關於這些技術的信息。

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