Docker vs. Kubernetes: Die wichtigsten Unterschiede und wie man beide nutzt

DevOps bietet eine endlose Liste von Plattformen für das Containermanagement und die Skalierung von Bereitstellungen. Kubernetes und Docker bilden jedoch zusammen das unangefochtene Traumduo für das Containermanagement und die Containerorchestrierung. Docker-Container und Kubernetes-Cluster arbeiten Hand in Hand und sind keine Konkurrenten. Docker Swarm ist jedoch eine Alternative zu Kubernetes.

In diesem Tutorial lernen Sie die wichtigsten Unterschiede zwischen Docker und Kubernetes kennen, von ihren Kerndefinitionen bis hin zu ihren Kernfunktionen. Außerdem erfahren Sie, wie Sie Minikube unter Ubuntu 24.04 installieren und damit einen Kubernetes-Cluster einrichten, der in einem Docker-Container läuft.

Was ist der Unterschied zwischen Docker und Kubernetes?

Obwohl Docker und Kubernetes häufig integriert werden, um Anwendungen in der Cloud zu containerisieren und bereitzustellen, verfügen sie über unterschiedliche Funktionen. Kubernetes bietet umfangreiche Funktionen zur Skalierung der Bereitstellung, die für die Orchestrierung mehrerer containerisierter Anwendungen erforderlich sind. Docker hingegen bietet robuste Plattformen, mit denen Entwickler Container-Images erstellen, ausführen und gemeinsam nutzen können.

Voraussetzungen

Bevor Sie mit diesem Tutorial beginnen, stellen Sie sicher, dass Sie Kubectl und Docker auf Ubuntu 24.04 installiert haben.

Was ist Kubernetes und wie funktioniert es?

Kubernetes ist eine Open-Source-Plattform, die für die Automatisierung der Anwendungsbereitstellung, Skalierung und Verwaltung von Containern zuständig ist. Kubernetes erleichtert die Bereitstellung von Anwendungen in der Cloud, indem es Funktionen wie Service Discovery, automatisierte Rollouts und Rollbacks bietet. Es stellt auch eine Reihe von Tools wie kubectl top zur Verfügung. Das Tool kubectl top liefert Ihnen Ressourcenmetriken, mit denen Sie die Ressourcennutzung leicht verfolgen können.

Kubernetes funktioniert durch die Erstellung eines Clusters von Knoten, bei denen es sich um physische oder virtuelle Maschinen handeln kann. Die Knoten werden von einem Master-Knoten gesteuert. Jeder Knoten führt eine Container-Engine wie Docker aus, um Container zu verwalten. Die Knoten sind miteinander verbunden und können skaliert werden, um bei steigendem oder sinkendem Datenverkehr mit der Last Schritt zu halten. Jeder Pod wird einem Knoten zugewiesen. Pods sind kleine ausführbare Komponenten, die Container kapseln.

Kubernetes nutzt Dienste als Mechanismus zur Erleichterung der internen und externen Kommunikation zwischen Komponenten. Kubernetes bietet auch eine Reihe von APIs, wie z. B. die Metrik-API und die Kubernetes-API. Mit ihnen können Sie den Cluster lesen und mit ihm interagieren. Die Kubernetes-API erleichtert Aufgaben wie das Erstellen neuer Pods, das Skalieren des Clusters und das Bereitstellen von Anwendungen.

Im Folgenden finden Sie vier wichtige Kubernetes-Komponenten, die Sie kennen sollten:

1. Namespace: Mit Namespaces können Sie bestimmte Kubernetes-Ressourcen gruppieren, wodurch sich Netzwerkrichtlinien oder Ressourcenbeschränkungen leicht auf gruppierte Ressourcen anwenden lassen. Sie können beispielsweise Ressourcenbeschränkungen und -anforderungen für einen bestimmten Namespace festlegen, der produktionsreife Komponenten wie Dienste und Pods gruppiert.
2. Deployments: Eine Kubernetes-Bereitstellung ist eine Sammlung von Objekten, die zusammenarbeiten, um einen Anwendungsrollout zu verwalten. Bereitstellungen bestehen aus zwei Hauptkomponenten: einem ReplicaSet und einem Pod. Ein ReplicaSet stellt sicher, dass zu jedem Zeitpunkt eine bestimmte Anzahl von Pods ausgeführt wird.
3. Services: Kubernetes wird häufig in der Microservices-Architektur verwendet, die eine große Anwendung in kleine, einfach zu implementierende Teile unterteilt. Diese Anwendungsteile können sich in verschiedenen Containern und Clustern befinden. Um effektiv zu kommunizieren, verwenden diese Teile Kubernetes-Dienste. In Kubernetes ist ein Dienst eine Gruppe von Pods, die denselben Selektor haben. Dienste haben im Vergleich zu Pods, die eine kurzlebige IP-Adresse haben, eine stabile IP-Adresse.
4. Pod: Ein Pod ist eine Gruppe von Containern, die dieselben Ressourcen, Namespaces und Dateisysteme gemeinsam nutzen. Pods können mit dem Befehl „kubectl apply“ erstellt und mit dem Befehl „kubectl get pods“ angezeigt werden.

Was ist Docker und wie funktioniert es?

Da alle fünf Jahre unzählige neue Programmiersprachen und Frameworks auf den Markt kommen, wird es mühsam, für jedes Framework eine geeignete Umgebung zu schaffen. Die Vielfalt, die mit der Implementierung vieler Frameworks einhergeht, führt zu Reibungsverlusten bei der Zusammenarbeit der Entwickler. Diese Reibungsverluste lassen sich durch die Containerisierung von Anwendungen mit Docker beseitigen.

Mit Docker kann Ihr Team zusammenarbeiten und an denselben Anwendungen und Diensten arbeiten, auch wenn Unterschiede bestehen in Bezug auf:

• Betriebssystem
• Bibliotheken und Frameworks
• Programmiersprache

Docker erreicht dies, indem es alle Abhängigkeiten, Bibliotheken und Ressourcen, die zum Ausführen einer Anwendung erforderlich sind, in einer komprimierten und ausführbaren Komponente namens Image bündelt und verpackt. Nachfolgend sind wichtige Komponenten aufgeführt, aus denen sich die Docker-Architektur zusammensetzt.

• Image: Ein Container-Image ist eine Softwareeinheit, die alle Abhängigkeiten und Bibliotheken komprimiert und enthält, die zum Ausführen einer Anwendung auf einem beliebigen Betriebssystem erforderlich sind. Ein Container-Image wird mithilfe einer Dockerfile-Datei erstellt. Diese Datei enthält Angaben zu Abhängigkeiten und Anweisungen, die zum Konfigurieren und Erstellen eines Images verwendet werden.
• Container: Ein Docker-Container ist eine laufende Instanz eines Docker-Images. Es handelt sich um eine leichtgewichtige und isolierte Ausführungsumgebung, die nur das enthält, was für die Funktion der Anwendung erforderlich ist. Docker-Container ermöglichen eine Prozessisolierung, die den Umfang von Sicherheitsverletzungen und die Angriffsfläche begrenzt.
• Docker Daemon: Der Docker Daemon, auch bekannt als dockerd, ist für alle Aufgaben im Zusammenhang mit dem Netzwerk, dem Speicher und der Image-Verwaltung der Container verantwortlich. Stellen Sie sich ihn als den zentralen Container-Vermittler vor. Der Docker-Daemon ist für das Abrufen und Löschen von Images verantwortlich. Auch der Lebenszyklus der Container wird vom Docker-Daemon koordiniert.
• Docker-CLI: Die Docker-Befehlszeile bietet eine Schnittstelle, die Befehle von Benutzern empfängt und diese über eine REST-API an den Docker-Daemon sendet. Jeder von Ihnen ausgeführte Docker-Befehl wurde von der Docker-CLI verarbeitet und in API-Aufrufe übersetzt.
• Docker Compose: Um mehrere Container effizient auszuführen und zu verwalten, benötigen Sie Docker Compose. Dieses Tool ermöglicht es Ihnen, mehrere Container mit einer einzigen Konfigurationsdatei zu verwalten. Docker Compose verwendet eine docker-compose.yml-Datei, um mehrere Container auf deklarative Weise zu konfigurieren.
• DockerHub-Registries: Eine Image-Registry wie DockerHub ermöglicht es Entwicklern, private oder öffentliche Images zu veröffentlichen, zu teilen und herunterzuladen. DockerHub ist die wichtigste Docker-Registry. Alle offiziellen Images, die Sie benötigen, finden Sie auf DockerHub. Benutzer können ihre Images auch veröffentlichen und als privat und für ausgewählte Benutzer zugänglich einstellen.

Die wichtigsten Unterschiede zwischen Docker und Kubernetes.

Kernfunktion und Zweck

Docker bietet eine Plattform und Tools, die zum Erstellen und Ausführen von Containern erforderlich sind. Im Gegensatz zu Kubernetes, das Container und Anwendungen verwaltet, verwaltet Docker nur Container und Images. Docker arbeitet auf Containerebene.

Kubernetes bietet eine Plattform, die die Container-Orchestrierung erleichtert und einen gesamten Cluster von Containern über verteilte Systeme hinweg verwaltet. Kubernetes arbeitet auf Anwendungs- und Clusterebene.

Gemeinschaft und Ökosystem

Da Kubernetes und Docker die De-facto-Plattformen in ihren jeweiligen Funktionsbereichen sind, verfügen sie über große Communities und Ökosysteme. Das Ökosystem von Docker ist eher auf Entwickler ausgerichtet, während Kubernetes sich an Systemadministratoren und DevOps-Ingenieure richtet. Beide verfügen über zahlreiche Content-Ersteller, die sich auf die Erstellung kostenloser Tutorials und Kurse für Anfänger und Fortgeschrittene spezialisiert haben.

Kubernetes wird vollständig von der Cloud Native Computing Foundation (CNCF) unterstützt, die verschiedene zertifizierte Kubernetes-Kurse reguliert und fördert. CNCF-Kurszertifikate genießen auf dem DevOps-Arbeitsmarkt hohes Ansehen.

Docker bietet viele kostenlose Tools wie Docker Compose zur Definition von Multi-Container-Anwendungen, Docker Swarm für die Orchestrierung und ein umfangreiches Repository mit Images auf DockerHub. Kubernetes hingegen verfügt über eine endlose Liste kostenloser Open-Source-Tools wie Helm-Charts und Sicherheitsscan-Tools wie Kubescape. Die endlose Liste der Kubernetes-Tools können Sie auf der GitHub-Seite von Kubetools einsehen.

Skalierungsprozesse und Management

Im Vergleich zu Kubernetes verfügt Docker allein nicht über umfangreiche Skalierungsmechanismen. Sie können zwar Docker Swarm zu Ihrer Docker-Konfiguration hinzufügen, aber Docker Swarm ist nicht so leistungsfähig wie Kubernetes. Kubernetes bietet erweiterte Skalierungsfunktionen und lässt sich leicht mit umfangreichen CI/CD-Tools wie Travis CI verbinden.

Kubernetes gilt als der König der Skalierungsprozesse. Es verfügt über verschiedene Konzepte zur Skalierung von Pods, Clustern und Ressourcen. Kubernetes verwendet vier Mechanismen zur Skalierung von Ressourcen und Pods.

1. Horizontale Pod-Autoskalierung: Kubernetes passt die Anzahl der Pods in einer Bereitstellung basierend auf der Ressourcenauslastung an.
2. Vertikale Pod-Autoskalierung: Anstatt die Anzahl der Pods zu erhöhen oder zu verringern, optimiert Kubernetes den Pod, um den Rückgang oder Anstieg des Ressourcenbedarfs besser zu bewältigen.
3. Automatische Skalierung: Kubernetes kann Anwendungen basierend auf vordefinierten Metriken wie CPU-Auslastung und Speicherverbrauch automatisch nach oben oder unten skalieren.
4. Cluster-Autoscaling: Kubernetes passt die Größe des Clusters an, indem es je nach Gesamtressourcenbedarf Knoten hinzufügt oder entfernt.

So verwenden Sie Docker mit Kubernetes

Die einfachste Möglichkeit, Docker mit Kubernetes zu verwenden, besteht darin, mit Minikube einen lokalen Kubernetes-Cluster zu erstellen. Minikube ist ein kostenloses Tool, mit dem Entwickler lokale Cluster zu Lern- und Testzwecken erstellen können. Minikube kann Docker als Treiber festlegen, was bedeutet, dass Minikube einen Kubernetes-Cluster innerhalb eines Docker-Containers erstellt und ausführt.

Der Hauptvorteil der lokalen Verwendung von Docker und Kubernetes besteht darin, dass Sie viele Ressourcen erstellen können, ohne hohe Kosten befürchten zu müssen. Auf diese Weise können Sie Kubernetes-Ressourcen wie Pods und Dienste testen, bevor Sie sie in einer Produktionsumgebung implementieren.

Da das Testen von Ressourcen mit Minikube kostenlos ist, können Kubernetes- und Docker-Anfänger Kubernetes-Konzepte wie NetworkPolicies und Container-Management ohne zusätzliche Kosten üben.

So installieren Sie Minikube unter Ubuntu 24.04

Befolgen Sie die folgenden Schritte, um Minikube unter Ubuntu 24.04 zu installieren:

Verwenden Sie den folgenden Befehl, um Linux-Pakete zu aktualisieren.

sudo apt update -y

Führen Sie den folgenden Befehl aus, um die Minikube-Binärdatei herunterzuladen.

curl -LO https://github.com/kubernetes/minikube/releases/latest/download/minikube-linux-amd64

Verwenden Sie anschließend den folgenden Befehl, um die Minikube-Binärdatei im Verzeichnis /usr/local/bin/ zu installieren. Der Befehl rm minikube-linux-amd64 entfernt die Binärdatei, die zur Installation von Minikube verwendet wurde. Durch das Entfernen dieser Datei wird Speicherplatz freigegeben, da sie nicht mehr benötigt wird.

sudo install minikube-linux-amd64 /usr/local/bin/minikube && rm minikube-linux-amd64

Führen Sie den folgenden Befehl aus, um zu überprüfen, ob Minikube erfolgreich installiert wurde.

minikube version

 Wenn Minikube auf Ihrem Rechner installiert ist, erhalten als Ausgabe vie Versionsnummer von Minikube .

Wie einen lokalen Kubernetes-Cluster mit Docker und Minikube erstellen

Sobald Minikube erfolgreich installiert wurde, verwenden Sie den folgenden Befehl, um einen Kubernetes-Cluster zu starten, der in einem Docker-Container bereitgestellt wird.

minikube start --driver=docker

 Sie erhalten erhalten als Ausgabe vie Versionsnummer von Minikube .

Nachdem der Cluster erstellt wurde, können Sie nun beliebige Kubernetes-Ressourcen erstellen und erkunden.

Fazit

Kubernetes und Docker sind komplementäre DevOps-Plattformen, die zusammenarbeiten, um Anwendungen zu containerisieren und zu orchestrieren. Docker spielt eine wichtige Rolle bei der Verwaltung von Containern und der Verteilung von Container-Images. Kubernetes hingegen spielt eine wichtige Rolle bei der Wartung und Skalierung von Containern.

Kubernetes und Docker sind beide ressourcenintensive Plattformen, wenn es um das Ressourcenmanagement geht. Die Implementierung zuverlässiger und effizienter Cloud-Lösungsanbieter und Netzwerkmechanismen ist von entscheidender Bedeutung. Cloud-Lösungsanbieter wie Cherry Servers ermöglichen es Ihnen, Docker-Images zu erstellen und Ihre selbstverwalteten Kubernetes-Cluster mühelos mit leistungsstarken dedizierten Servern zu skalieren – ideal für containerisierte Workloads.

Der Betrieb von Kubernetes und Docker ist immer unkompliziert, wenn keine Infrastrukturprobleme vorliegen. Erstellen Sie also ein Cherry Servers-Konto und entdecken Sie Cloud-Lösungen, die für den effizienten Betrieb von Kubernetes und Docker erforderlich sind.