اگر به تازگی با containerها و ابزارهای مدیریتی و هماهنگ سازی (orchestration) آن آشنا شده‌اید، ممکن است این سؤال برای شما پیش بیاید که تفاوت Kubernetes و Docker چیست. مقایسه این دو ابزار یک فرایند ساده نیست؛ زیرا آن‌ها نه رقیب همدیگر هستند و نه نقش‌های یکسانی دارند.

در این مقاله، با Docker و Kubernetes، تفاوت آن‌ها و نحوه ارتباط آن‌ها آشنا خواهید شد.

این یک تصور غلط رایج است که یک تقابل آشکار بین Docker و Kubernetes وجود دارد. حقیقت این است که مقایسه سر به سر آن‌ها امکان پذیر نیست؛ زیرا یک نرم افزار نمی‌تواند جایگزین نرم افزار دیگر شود.

هر دو پلتفرم از فناوری‌های کانتینری (container) محبوب هستند. Docker یک ابزار کانتینر سازی (containerization) است؛ در حالی که Kubernetes یک ابزار مدیریت و سازماندهی container است. بنابراین، بدون ابزاری که container می‌سازد (مانند یک docker container)، نمی‌توانید از Kubernetes استفاده کنید.

برای آشنایی بیشتر با Docker و Kubernetes، معماری آن‌ها و کاربرد آن‌ها، ادامه مطلب را بخوانید. این آموزش به شما کمک می‌کند تا بفهمید، چرا هیچ مقایسه واضحی بین این دو وجود ندارد.

 

این مطلب نیز ممکن است برای شما مفید باشد: Kubernetes چیست؟ آموزش Kubernetes

 

Docker چیست؟

Docker، یک پلتفرم کانتینری منبع باز است که برای ایجاد، استقرار و مدیریت برنامه‌های کاربردی در بسته‌های سبک به نام containerها استفاده می‌شود. این پلتفرم انقلابی ایجاد کرده و بسیاری از فرایندهای خسته کننده توسعه نرم افزار را حذف نموده است؛ بطوریکه امروزه Docker پیشروترین پلتفرم کانتینری است.

containerها، محیط جداگانه‌ای را برای بسته بندی برنامه‌ها ایجاد می‌کنند. از آنجا که منابع سخت افزار اصلی را مجازی می‌نمایند، سبک وزن، انعطاف پذیر و مقرون به صرفه هستند. بنابراین، یک سرور می‌تواند چندین container را میزبانی کند که هر کدام نیز یک برنامه متفاوت را اجرا می‌کنند.

اگرچه containerها شبیه ماشین‌های مجازی هستند. تفاوت آن‌ها در یک لایه مجازی سازی اضافی است؛ زیرا از هسته و سیستم عامل میزبان استفاده می‌نمایند.

 

عملکرد Docker

به منظور درک نحوه عملکرد Docker، شما باید با اجزای اصلی آن و نقشی که در پلتفرم بازی می‌کنند، آشنا شوید:

Docker daemon (dockerd): سرویسی است که روی میزبان اجرا می‌شود و درخواست‌های API Docker را شنود می‌کند. این سرویس، فرایند مداوم اشیاء Docker را مدیریت کرده و با سایر daemonها ارتباط برقرار می‌نماید.

کلاینت Docker: عنصری است که یک رابط خط فرمان (CLI) برای تعامل با Docker و اجرای دستورات dockerd فراهم می‌کند.

اشیاء Docker: عناصر لازم برای ساخت برنامه‌ها هستند. آن‌ها شامل Docker imageها، containerها، volumeها، شبکه‌ها و سایر اشیا هستند.

Docker Registries: سیستم‌های تحویل محتوا (content delivery) هستند که Docker imageها را ذخیره می‌کنند. شما می‌توانید یک رجیستری خصوصی تنظیم کرده و از آن استفاده نمایید؛ یا از Docker Hub (یک رجیستری عمومی که Docker به طور پیش فرض از آن imageها را می‌گیرد) استفاده کنید.

فرایند با یک اسکریپت دستورالعمل‌ها، به نام Dockerfile، آغاز می‌شود. این فایل، نحوه ایجاد یک Docker image را تشریح کرده و دستورات مشخص شده را به طور خودکار اجرا می‌نماید.

همه containerهای Docker از Docker imageها (که الگوهای یک برنامه را در یک زمان خاص نشان می‌دهند) ایجاد می‌شوند. کد منبع، وابستگی‌ها، کتابخانه‌ها، ابزارها و سایر فایل‌های مورد نیاز برای اجرای این برنامه، در این image بسته بندی شده‌اند.

 

هنگامی‌که یک docker container را از روی یک Docker image مشخص ایجاد می‌کنید، شما می‌توانید از آن به عنوان یک محیط پایدار برای توسعه و تست نرم افزار استفاده نمایید. containerها نمایانگر محیط‌های قابل حمل، جمع و جور و مستقل هستند که شما می‌توانید به راحتی آن‌ها را راه‌اندازی کنید. به همان سرعت که می‌توانید containerهای جدید ایجاد نمایید، شما می‌توانید containerهای قدیمی را نیز حذف کنید.

 

کاربرد Docker

Docker به عنوان یک ابزار کاربردی برای بسته بندی برنامه‌های کاربردی در واحدهای سبک و قابل حمل (containerها) استفاده می‌شود. از آنجایی که یک container شامل همه کتابخانه‌ها و وابستگی‌های مورد نیاز برای یک برنامه خاص است، توسعه دهندگان می‌توانند به آسانی نمونه‌های برنامه جدید را در هر کجا که دوست دارند بسته بندی، انتقال و اجرا نمایند.

علاوه‌براین، Docker و سایر راه حل‌های مجازی سازی در DevOps بسیار مهم هستند و به توسعه دهندگان اجازه می‌دهند سریع‌تر و کارآمدتر کد را آزمایش کرده و به کار گیرند. استفاده از containerها با فعال کردن تحویل مداوم نرم افزار به تولید (CD یا continuous delivery)، DevOps را ساده می‌کند.

containerها محیط‌های مستقلی هستند؛ به این معنی که توسعه دهندگان می‌توانند برنامه‌ای را راه‌اندازی کرده و اطمینان حاصل کنند که بدون توجه به میزبان و سخت افزار اصلی، به همان صورت که برنامه ریزی شده اجرا می‌شود. این امر به ویژه هنگام کار بر روی سرورهای مختلف مفید است؛ زیرا به شما امکان می‌دهد، ویژگی‌های جدید را آزمایش کرده و ثبات محیط را تضمین نمایید.

 

مزایا و معایب Docker

در این بخش، مزایا و معایب اصلی استفاده از Docker را بررسی می‌کنیم.

مزایا:

ایجاد نمونه‌های جدید container ساده و سریع است.

در محیط‌های مختلف سازگاری دارد.

به دلیل داشتن محیط‌های مستقل، اشکال زدایی (debugging) ساده‌تر انجام می‌شود.

حوزه پشتیبانی وسیعی دارد.

containerها سبک‌تر هستند و از منابع کمتری نسبت به ماشین‌های مجازی استفاده می‌کنند.

از CI/CD پشتیبانی می‌کند.

خودکارسازی کارهای تکراری را انجام می‌دهد.

 

معایب:

در صورت عدم ایمن سازی مناسب containerها، مشکلات امنیتی احتمالی وجود دارد.

مسائل احتمالی عملکرد در محیط‌های غیر بومی وجود دارد.

از آنجا که containerها از هسته میزبان استفاده می‌کنند، در واقع آن‌ها محیط‌های کاملاً مستقل نیستند.

دارای محدودیت‌های سازگاری بین پلتفرم‌ها هستند.

برای برنامه‌هایی که نیاز به رابط‌های غنی دارند، مناسب نیستند.

 

Kubernetes چیست؟

مدیریت تعداد زیادی containerها در محیط‌های مختلف، اگر بخواهد به صورت دستی انجام شود، یک کار خسته کننده است. Kubernetes (که به عنوان k8s نیز شناخته می‌شود) مقیاس بندی، استقرار و مدیریت برنامه‌ها را خودکار می‌کند. این ابزار، یک سیستم هماهنگ سازی منبع باز برای خودکارسازی مدیریت containerها است.

با چارچوبی همچون Kubernetes، شما می‌توانید سیستم‌های توزیع شده containerها را بدون نگرانی از خراب شدن اجرا کنید. بدین معنی که می‌توانید برنامه‌های چند containerای را مستقر کرده و از همگام سازی و کارآمد بودن منابع اطمینان حاصل نمایید.

 

عملکرد Kubernetes

اجزای اصلی Kubernetes و نقش آن‌ها در این ابزار مدیریتی شامل موارد زیر است:

Kubernetes cluster، مجموعه‌ای از ماشین‌های گره یا node برای اجرای برنامه‌های کانتینری است. cluster از یک صفحه کنترل و یک یا چند ماشین محاسبه کننده تشکیل شده است.

Manifest file، یک فایل اصلی است که چارچوب کلی را برای یک Kubernetes cluster مشخص می‌کند و موارد مورد نیاز شما برای cluster را به نرم افزار دستور می‌دهد.

Kubectl، رابط خط فرمان است که برای ارتباط با سرور API استفاده می‌شود. این رابط، دستورالعمل‌ها را به سرور ارائه داده، منابع را مستقیماً مدیریت می‌کند و در صورت نیاز containerها را اضافه و حذف می‌نماید.

Master node، مسئول متعادل کردن workloadها و ایجاد و حفظ ارتباطات درون cluster است. علاوه‌براین، وظایفی را نیز به گره‌های کارگر یا همان worker nodes اختصاص داده و آن‌ها را مدیریت می‌کند.

Worker node، ماشین‌هایی برای استقرار workloadها و storage volumeها هستند. یک Kubernetes cluster متشکل از یک گره اصلی و چندین گره کارگر است که هر کدام وظیفه خود را دارند.

Pod، ساده‌ترین شیء Kubernetes است که از چندین container متعلق به یک گره تشکیل شده است. containerهای مستقر در pod یکسان، منابع مشترکی مانند نام میزبان، آدرس IP و IPC خود را به اشتراک می‌گذارند.

 

هر cluster در Kubernetes دارای دو قسمت است: صفحه کنترل و گره‌ها (ماشین‌های فیزیکی یا مجازی). در حالی که صفحه کنترل cluster را مدیریت می‌کند تا اطمینان حاصل شود که در وضعیت تعیین شده است، گره‌ها podهایی را شامل چندین container اجرا کننده یک برنامه اجرا می‌کنند.

توسعه دهندگان به صفحه کنترل دستور می‌دهند که دستوراتی روی گره‌ها اجرا شود. سپس صفحه کنترل کار را به یک گره خاص اختصاص می‌دهد. در نهایت، یک pod در داخل گره به طور خودکار برای انجام کار بر اساس workload و منابع مورد نیاز انتخاب می‌شود.

 

کاربردهای Kubernetes

این پلتفرم برای مدیریت برنامه‌های کاربردی متشکل از چندین container که نیاز به همگام سازی و نگهداری دارند، استفاده می‌شود. بنابراین، نقش اصلی آن جایگزینی عملکردهای دستی تکراری با فرآیندهای خودکار است که توسط پلتفرم orchestration اداره می‌شوند.

علاوه بر این، k8s به شما امکان می‌دهد که برنامه‌های کاربردی را در چندین سیستم عامل ایجاد و اجرا نمایید. بنابراین، توسعه دهندگان از آن برای جلوگیری از قفل شدن زیرساخت‌ها استفاده می‌کنند. ابزار orchestration می‌تواند containerهای فیزیکی یا مجازی را در مدل on-permise و cloud مدیریت و اجرا کرده و انعطاف پذیری منابع بیشتری را فراهم نماید.

خودکارسازی اجرا و مقیاس بندی، به تحویل و تست سریع‌تر کمک می‌کند و با کوتاه کردن چرخه عمر توسعه نرم افزار از ادغام مداوم و تحویل مستمر پشتیبانی می‌نماید. به همین دلیل، اغلب توسط تیم‌های DevOpsای استفاده می‌شود که با معماری microservice کار می‌کنند.

 

مزایا و معایب Kubernetes

مزایا و معایب اصلی Kubernetes در ادامه بررسی شده است.

مزایا:

به روزرسانی‌های rolling، استقرارهای canary، مقیاس خودکار افقی و سایر عملیات استقرار را ساده می‌کند.

با خودکارسازی فرآیندها به تسریع تحویل و بهبود بهره‌وری عمومی کمک می‌نماید.

توانایی آن برای اجرا در چندین محیط، قفل‌های زیرساختی را حذف می‌کند.

زمینه را برای کار با برنامه‌های cloud-native فراهم می‌کند.

ویژگی‌های آن از در دسترس بودن بالا، زمان خرابی کم و در کل برنامه‌های پایدارتر پشتیبانی می‌کند.

 

معایب:

پیچیدگی پلتفرم آن برای برنامه‌های کوچک‌تر کارآمد نیست.

انتقال یک برنامه بدون container به پلتفرم Kubernetes می‌تواند بسیار چالش برانگیز باشد.

به دلیل پیچیدگی، منحنی یادگیری تندی دارد که ممکن است در ابتدا بهره وری را کاهش دهد.

 

چگونه Docker و Kubernetes با هم کار می‌کنند؟

پس از مطالعه نحوه عملکرد هر دو ابزار container، قابل درک است که چرا نمی‌توان آن‌ها را با هم مقایسه کرد. به جای ویژگی‌های متضاد، باید آن‌ها را به عنوان مکمل ببینید. Docker و Kubernetes با هم کار می‌کنند تا راهی کارآمد برای توسعه و اجرای برنامه‌ها ارائه دهند.

به طور خلاصه، شما برنامه‌ها را با Docker در داخل containerها بسته بندی و ارسال می‌کنید و آن‌ها را با Kubernetes مستقر و مقیاس بندی می‌نمایید. استفاده از هر دو فناوری به شما کمک می‌کند، برنامه‌هایی را اجرا کنید که مقیاس پذیرتر، مستقل از محیط و قوی‌تر هستند.

نکته مهم: پشتیبانی از Docker runtime در نسخه بعدی Kubernetes (که در اواخر سال 2021 منتشر می‌شود) حذف می‌شود. با این حال، همه Docker imageها با سایر container runtimeهای پشتیبانی شده به کار خود ادامه می‌دهند.

 

 

 

منبع:

phoenixnap