Kubernetes vs Docker：关键工程注意事项

本文将从工程角度深入比较Kubernetes和Docker。首先介绍两项技术，然后从性能、部署便捷性、可扩展性、安全性以及成本效益等方面比较其特性。

核心要点

• Kubernetes和Docker都在容器化生态系统中扮演着重要角色，Docker专注于容器创建和管理，而Kubernetes擅长容器编排、可扩展性以及维护分布式系统的一致性。然而，在性能、部署便捷性、可扩展性、安全性和成本效益方面，Kubernetes优于Docker。
• Docker通过其容器隔离功能提供安全性，但它仍然容易受到内核级潜在漏洞的攻击。相比之下，Kubernetes提供高级安全功能，例如基于角色的访问控制（RBAC）、用于细粒度访问控制的网络策略以及使用SSL证书的安全通信通道，使其成为更安全的选择。
• Kubernetes由于其水平Pod自动扩展功能，可确保高效利用资源，因此更具成本效益。其高级调度算法允许在更少的服务器上运行更多应用程序。此外，其多云环境支持降低了供应商锁定风险，因此Kubernetes成为许多组织的首选。

Kubernetes和Docker：它们是什么？

Docker是一个基于软件的应用程序开发环境，它提供多种优势，例如高效的资源利用率和跨平台的标准化。它通过创建独立的“容器”来实现这些优势，各个应用程序可以在其中独立运行，而不会相互干扰。

相比之下，Kubernetes（也缩写为K8s）是一个开源平台，用于自动化在集群环境中应用程序的部署、扩展和操作。K8s在其集群管理活动中管理许多任务，包括节点之间的负载均衡、通过复制确保可用性、自动扩展Pod、高可用性、自我修复等等。

除了使用Docker之类的容器镜像管理部署之外，Kubernetes还允许您通过API管理声明的工作负载，同时提供无缝的自动扩展功能。

Kubernetes和Docker的性能比较

当涉及到哪个工具在生产环境中运行速度更快时，实际上没有可比性，因为它们处理的是不同的关注领域。

除了旨在简化开发人员/容器交互之外，它们都提供可移植性、跨平台兼容性以及资源利用率的改进。但是，多个测试结果表明，与Kubernetes相比，Docker的网络处理时间更差，尤其是在高负载下。

两种容器技术的部署便捷性比较

通过Pod部署新服务有助于保持一致性，并且由于K8s的功能（如“存活性”和“就绪探针”）而执行得更有效。

在使用分布式系统中的服务集群时，跟踪一致性、对不同容器执行运行状况检查至关重要。在这里，Kubernetes因其强大的服务发现功能而受到好评，该功能允许您管理跨多个节点的负载均衡，这对于在没有故障的情况下实现高正常运行时间至关重要。

尽管Docker团队正在努力开发Swarm作为Docker镜像的编排器，但这与它和K8s的部署效率之间实现的功能奇偶校验相差甚远。Kubernetes包含更好的容器网络策略（这意味着工作负载分段）、更好的用于故障排除的集群管理（不仅仅是端口绑定（连接复杂性降低）），从而为我们提供了具有凝聚力的编排环境。

关于可扩展性

可扩展性也是两种工具差异很大的另一个领域。

同样，这是目的的问题。Docker更侧重于根据负载独立运行每个任务通过Swarm模式扩展单个容器，而Kubernetes通过确保新的微服务在其可用后自动注册来实现集群范围的可扩展性，从而提高动态部署的效率。

Kubernetes适合快速发展的组织，因为它在与通过高级灾难/恢复功能提供的水平自动扩展相结合时的成熟度级别，称为StatefulSets。这些确保您的部署保持简单，同时观察所有相关因素，例如在故障域源外部进行的数据库备份，同时确保在副本内的传输过程中不会出现数据损坏，并为在性能驱动的请求处理规模源处服务的微服务结构提供重要的指导。

安全比较

从安全的角度比较这两个平台时，每个解决方案的授权/身份验证方式都不同。

Docker依靠其容器隔离功能来提供安全性，但它仍然容易受到内核级潜在漏洞的攻击。Kubernetes提供更高级的功能，例如基于角色的访问控制（RBAC）和网络策略，允许比Docker更细粒度的访问控制。Kubernetes还支持使用SSL证书的安全通信通道，这比大多数Docker TLS连接在Pod到Pod层上的安全性更好，后者缺乏加密功能，并且随着时间的推移可能会增加漏洞。

成本效益比较

虽然这两个容器化平台都是开源工具，但在企业级组织中有效实施它们时，会涉及一些费用。

这两种技术都需要适当的硬件资源，例如具有扩展RAM/SDD内存配置的节点或服务器（物理和虚拟）。在与微服务架构一起运行时，需要考虑大量可用的持久存储。

此外，由于Kubernetes已被各种云服务（例如Google云平台或Microsoft Azure）中的各种科技公司广泛采用，并支持多云环境，因此其成本效率模型降低了供应商锁定风险。这使IT部门能够启动更流畅的部署，而不是受限于一个供应商。这意味着Kubernetes已经从Docker Swarm手中夺取了市场份额，而Docker Swarm并非采用多云方法构建，迫使IT部门依赖于单个供应商。

Kubernetes还被证明由于其水平Pod自动扩展功能而更具成本效益。此功能可以根据需求扩展Pod，确保有效利用资源。

此外，Kubernetes由于其高级调度算法而更有效地利用资源，这意味着您可以在更少的服务器上运行更多应用程序。在成本效益方面，Kubernetes是明显的赢家。

总结

总之，Docker和Kubernetes在容器化生态系统中服务于不同的目的。

Docker专注于简化容器的创建和管理，而Kubernetes擅长容器编排、可扩展性和维护分布式系统的一致性。

在性能、部署便捷性、可扩展性、安全性和成本效益方面，Kubernetes已被证明是许多组织的首选。但是，在选择合适的容器化平台之前，务必仔细评估您组织的特定需求和要求。最终，最佳解决方案将取决于您的独特用例以及您希望通过容器化实现的目标。

关于Kubernetes和Docker的常见问题解答（FAQ）

Kubernetes和Docker的主要区别是什么？

Kubernetes和Docker都是用于容器编排的开源技术。Docker是一个平台，使开发人员能够构建、打包和分发容器中的应用程序。另一方面，Kubernetes是一个容器编排平台，用于自动化容器化应用程序的部署、扩展和管理。Docker专注于单个容器的生命周期，而Kubernetes专注于容器集群的生命周期。

Kubernetes和Docker可以一起工作吗？

是的，Kubernetes和Docker可以一起工作。Kubernetes可以管理和编排Docker容器，从而更轻松地管理复杂的、多容器应用程序。这种组合允许更有效的资源使用、更好的可扩展性和改进的应用程序可用性。

选择Kubernetes和Docker时，关键考虑因素是什么？

在Kubernetes和Docker之间进行选择时，您应该考虑诸如应用程序的复杂性、需要运行的规模、团队的专业知识以及您的特定用例等因素。Kubernetes通常更适合大型、复杂的应用程序，而Docker可能更适合简单、小型应用程序。

Kubernetes如何提高应用程序的可扩展性？

Kubernetes通过根据需求自动调整正在运行的容器数量来提高应用程序的可扩展性。它还支持服务发现和负载均衡，这有助于将负载分布到多个容器并提高应用程序性能。

使用Docker进行容器化的优势是什么？

Docker为容器化提供了多种优势。它简化了打包和分发应用程序的过程，确保它们在不同的环境中一致运行。Docker容器也很轻量级并且启动速度快，这使得它们非常适合微服务架构和持续部署实践。

Kubernetes如何处理服务发现和负载均衡？

Kubernetes通过其内置服务处理服务发现和负载均衡。这些服务为集群中的每个Pod提供稳定的网络端点，允许其他Pod发现并与它们通信。Kubernetes还支持多种负载均衡方法，包括轮询、会话关联和自定义方法。

使用Kubernetes和Docker时的安全注意事项是什么？

Kubernetes和Docker都具有内置的安全功能，但它们也需要仔细配置才能确保应用程序的安全。这包括设置网络策略、管理用户权限、保护容器镜像以及定期更新软件以修补任何安全漏洞。

Kubernetes如何处理故障恢复？

Kubernetes通过其自我修复功能处理故障恢复。如果容器或Pod失败，Kubernetes可以自动重新启动它或将其重新调度到集群中的另一个节点。它还可以替换和重新调度没有响应的节点。

Kubernetes和Docker的资源管理功能是什么？

Kubernetes和Docker都提供资源管理功能。Docker允许您限制单个容器的CPU和内存使用量。Kubernetes将此功能扩展到容器集群，允许您在应用程序级别管理资源。

如何开始使用Kubernetes和Docker？

要开始使用Kubernetes和Docker，您可以从各自的网站下载并安装软件。这两个平台还提供广泛的文档和教程来帮助您入门。此外，还有许多在线课程和社区，您可以在其中了解更多关于这些技术的信息。

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