Kubernetes vs. Docker: Wie wählt man die richtige Container-Lösung?

Kubernetes ist eine erstklassige Container-Orchestrierungslösung, während Docker die am weitesten verbreitete Containerisierungsplattform ist. Auch wenn sie oft als alternative Lösungen verglichen werden, sind sie keine direkten Konkurrenten. Docker ist eine Container-Technologieplattform und Kubernetes ist ein Container-Orchestrator für Plattformen wie Docker. Tatsächlich ist Kubernetes oft auf Container-Laufzeiten wie Docker angewiesen, so dass sich die beiden Technologien ergänzen.

Was ist also der Unterschied zwischen Docker und Kubernetes? Wir erläutern die Beziehung zwischen Kubernetes und Docker, räumen mit gängigen Missverständnissen auf und erklären, was Leute wirklich meinen, wenn sie Docker und Kubernetes vergleichen.

Kubernetes vs. Docker: Containerisierung verstehen 

Man kann nicht über Docker sprechen, ohne sich vorher mit Containern zu beschäftigen. 

Container lösen ein kritisches Problem bei der Anwendungsentwicklung. Wenn Entwickler Code schreiben, arbeiten sie in ihrer eigenen lokalen Entwicklungsumgebung. Aber wenn sie diesen Code in die Produktion übernehmen, treten Probleme auf. Der Code, der auf ihrem Rechner perfekt funktioniert hat, funktioniert in der Produktion aufgrund unterschiedlicher Betriebssysteme, Abhängigkeiten und Bibliotheken nicht.  

Mehrere Container lösten dieses kritische Problem der Portabilität, indem sie es ermöglichten, den Code von der zugrunde liegenden Infrastruktur zu trennen, auf der er läuft. Entwickler konnten ihre Anwendung (einschließlich aller Binaries und Bibliotheken, die sie zur korrekten Ausführung benötigt) in ein kleines Container-Image packen. In der Produktion kann dieser Container auf jedem Computer ausgeführt werden, der über eine Containerisierungsplattform verfügt.

Warum sollte man Container anstelle von virtuellen Maschinen verwenden?

Die Verwaltung von Containern und Container-Plattformen bietet viele Vorteile gegenüber der klassischen Virtualisierung. 

Container haben eine extrem kleine Stellfläche. Sie benötigen lediglich ihre Anwendung und eine Definition aller Binaries und Bibliotheken, die sie zur Ausführung benötigen. Im Gegensatz zu virtuellen Maschinen (VMs), die jeweils über eine vollständige Kopie eines Gastbetriebssystems verfügen, erfolgt die Isolierung von Containern auf der Kernel-Ebene, ohne dass ein Gastbetriebssystem erforderlich ist. 

Da Container-Images zwischengespeichert und wiederverwendet werden, können ähnliche Container vermeiden, die gleichen Abhängigkeiten auf der Festplatte zu duplizieren, was die Aufblähung der Images reduziert und weiteren Platz spart. Wenn Sie z. B. drei Anwendungen haben, die alle auf Node und Express laufen, brauchen Sie nicht drei separate Instanzen dieser Frameworks. Die Container können diese Binaries und Bibliotheken gemeinsam mit anderen Instanzen nutzen.  

Die Kapselung von Anwendungen in eigenständigen Umgebungen ermöglicht eine schnellere Bereitstellung, eine engere Parität zwischen Entwicklungsumgebungen und eine unbegrenzte Skalierbarkeit.

Was ist Docker?

Docker ist derzeit die beliebteste Containertechnologie und wird von Site Reliability Engineers (SREs), DevOps– und DevSecOps-Teams, Entwicklern, Testern und Systemadministratoren verwendet. 

Docker kam zum richtigen Zeitpunkt auf den Markt und war von Anfang an Open Source, was wahrscheinlich zu seiner derzeitigen Marktbeherrschung geführt hat. Laut Flexeras Bericht 2023 State of the Cloud verwenden 39 % der Unternehmen derzeit Docker in ihrer AWS-Umgebung, und diese Zahl nimmt weiter zu. 

Wichtige Docker-Funktionen

Wenn die meisten Leute über Docker sprechen, meinen sie die Docker Engine, die Laufzeitumgebung, mit der Sie Container erstellen und ausführen können. Aber bevor Sie einen Docker-Container ausführen können, muss er gebaut werden, beginnend mit einer Dockerfile. 

• Dockerfile: Definiert alles, was zur Erstellung eines Container-Images benötigt wird, einschließlich des Basis-Betriebssystems, der installierten Pakete, der Dateipfade und der offenen Ports.
• Docker Image: Ein portabler, statischer Blueprint, mit dem laufende Container erstellt werden können. Sobald Sie ein Dockerfile haben, können Sie mit der Erstellung eines Docker-Images beginnen, das auf der Docker Engine ausgeführt wird.
• Docker Hub: Eine öffentliche Registry zum Teilen und Wiederverwenden von Images.

Was ist Kubernetes?

In den Details von Kubernetes kann man sich leicht verlieren, aber letzten Endes ist das, was Kubernetes tut, ziemlich einfach. Kubernetes ist eine leistungsstarke Plattform für die Container-Orchestrierung, die bei Google entwickelt wurde und jetzt von der Cloud Native Computing Foundation (CNCF) verwaltet wird. Sie automatisiert die Bereitstellung, Skalierung und Verwaltung von containerisierten Anwendungen über Cluster von Rechnern.

Sie können beispielsweise entscheiden, wie Ihr System aussehen soll (drei Kopien von Container-Image A und zwei Kopien von Container-Image B), und Kubernetes setzt dies um. Kubernetes vergleicht den gewünschten Zustand mit dem tatsächlichen Zustand, und wenn diese nicht übereinstimmen, unternimmt es Schritte, um sie zu korrigieren.

Kubernetes ist der Marktführer und das standardisierte Mittel zur Orchestrierung von Containern und zur Bereitstellung von verteilten Anwendungen. Es kann in einer öffentlichen Cloud oder vor Ort betrieben werden, ist hochgradig modular, Open Source und hat eine lebendige Community. Unternehmen jeder Größe investieren in Kubernetes, und viele Cloud-Computing-Anbieter bieten Kubernetes als Service an. Sumo Logic bietet Unterstützung für alle Orchestrierungstechnologien, darunter Kubernetes-basierte Anwendungen.

Schlüsselkomponenten der Kubernetes-Architektur

Kubernetes besteht aus vielen Komponenten, die nichts voneinander wissen – und denen das auch egal ist. Die Komponenten kommunizieren miteinander über den API-Server. Jede Komponente arbeitet mit ihrer eigenen Funktion und stellt Metriken zur Verfügung, die wir später zur Überwachung sammeln können. Wir können die Komponenten in drei Hauptteile aufteilen.

• Steuerebene: Die Steuerebene oder der Master Node orchestriert die Clusteraktivitäten über Komponenten wie den API-Server, den Scheduler und den Controller Manager.
• Nodes: Maschinen (physisch oder virtuell), die Arbeitslasten ausführen und die kollektive Rechenleistung des Kubernetes-Clusters ausmachen. Die Nodes sind die physische Infrastruktur, auf der Ihre Anwendung läuft, und auf denen Container bereitgestellt werden.
• Pods: Die kleinste einsetzbare Einheit im Kubernetes-Cluster, die oft einen einzelnen Container enthält. Bei der Definition Ihres Clusters werden Limits für Pods festgelegt, die definieren, welche Ressourcen, CPU und Speicher sie benötigen, um zu laufen. Der Scheduler verwendet diese Definition, um zu entscheiden, auf welchen Nodes die Pods platziert werden sollen. Wenn sich mehr als ein Container in einem Pod befindet, ist es schwierig, die benötigten Ressourcen abzuschätzen, und der Scheduler kann die Pods nicht angemessen platzieren.

Docker vs. Kubernetes: Brauchen Sie beides?

Während man Docker auch ohne Kubernetes verwenden kann, ist Kubernetes auf eine Container-Runtime angewiesen – etwa Docker, containerd oder CRI-O –, um zu funktionieren. In den meisten Produktionsumgebungen ist Kubernetes + Docker eine gängige Kombination.

Docker ohne Kubernetes ist in der Entwicklung üblich, aber Kubernetes ohne Docker (mit einer anderen Container-Laufzeit) wird in der Produktion immer beliebter.

Docker Compose vs. Kubernetes

Docker Compose und Kubernetes sind beides Frameworks für die Container-Orchestrierung. Der Hauptunterschied zwischen ihnen besteht darin, dass Kubernetes Container auf mehreren virtuellen oder realen Computern ausführen kann, während Docker Compose Container nur auf einem einzigen Host-Rechner ausführen kann.

Kubernetes vs. Docker Swarm

Wenn die meisten Leute über Kubernetes vs. Docker sprechen, meinen sie in Wirklichkeit Kubernetes vs. Docker. Docker Swarm. Docker Swarm ist das native Container-Orchestrierungstool von Docker, das den Vorteil hat, eng in das Docker-Ökosystem integriert zu sein und eine eigene API zu verwenden. 

Wie die meisten Scheduler, kann Docker Swarm eine große Anzahl von Containern verwalten, die über Server-Cluster verteilt sind. Sein Filter- und Planungssystem ermöglicht die Auswahl der optimalen Nodes in einem Cluster für die Bereitstellung von Containern.

Warum Orchestrierungssysteme wichtig sind

Mit der zunehmenden Verbreitung von Docker-Containern hat sich ein neues Problem ergeben:

• Wie kann man mehrere Container koordinieren und planen? 
• Wie kann man eine Anwendung nahtlos und ohne Ausfallzeiten aktualisieren? 
• Wie überwacht man den Zustand einer Anwendung, wie erkennt man, wenn etwas schief läuft, und wie kann man sie nahtlos neu starten?

Um diese Herausforderungen zu lösen, sind Container-Orchestrierungsplattformen wie Kubernetes, Mesos und Docker Swarm entstanden. Diese Tools sorgen dafür, dass sich ein Cluster von Rechnern wie ein einziger großer Rechner verhält, was in einer groß angelegten Umgebung unerlässlich ist.

Die Wahrheit ist, dass Container in einer realen Produktionsumgebung nicht einfach in großem Umfang zu verwalten sind. Container in großem Umfang brauchen ein Orchestrierungssystem, damit sie Folgendes tun können:

• gleichzeitig ein großes Volumen an Containern und Benutzern verwalten. Eine Anwendung kann Tausende von Containern und Benutzern haben, die gleichzeitig miteinander interagieren. Die Verwaltung dieser Interaktionen erfordert daher ein umfassendes Gesamtsystem, das speziell für diesen Zweck entwickelt wurde.
• Service Discovery und die Kommunikation zwischen Containern und Benutzern verwalten. Wie kann ein Benutzer einen Container finden und mit ihm in Kontakt bleiben? Jeden Microservice mit eigenen, eingebauten Funktionen für die Service Discovery auszustatten, wäre bestenfalls repetitiv und höchst ineffizient. In der Praxis würde dies wahrscheinlich zu einer unerträglichen Verlangsamung (oder einem Stillstand) in großem Maßstab führen.
• Lasten effizient ausgleichen. In einer nicht orchestrierten Ad-hoc-Umgebung basiert die Auslastung auf Containerebene wahrscheinlich größtenteils auf den aktuellen Benutzeranforderungen, was zu einer stark unausgewogenen Auslastung auf Serverebene führt. Logjams entstehen durch die ineffiziente Zuweisung und begrenzte Verfügbarkeit von Containern und Systemressourcen. Load Balancing ersetzt dieses Halbchaos durch Ordnung und effiziente Ressourcenzuweisung.
• Authentifizierung und Sicherheit. Ein Orchestrierungssystem wie Kubernetes erleichtert die Handhabung von Authentifizierung und Sicherheit auf der Infrastrukturebene statt auf Anwendungsebene und ermöglicht die einheitliche Anwendung von Richtlinien über alle Plattformen hinweg.
• Bereitstellung auf mehreren Plattformen. Die Orchestrierung übernimmt die ansonsten sehr komplexe Aufgabe, den Betrieb von Containern, die Verfügbarkeit von Microservices und die Synchronisation in einer Multi-Plattform- und Multi-Cloud-Umgebung zu koordinieren.

Ein Orchestrierungssystem dient als dynamische, umfassende Infrastruktur für eine Container-basierte Anwendung. Es ermöglicht ihr den Betrieb in einer geschützten, hoch organisierten Umgebung und verwaltet gleichzeitig ihre Interaktionen mit der Außenwelt.

Kubernetes ist heute dank seiner modularen Architektur und seiner lebendigen Community die erste Wahl für Container-Orchestrierung. 

Die Beziehung zwischen Docker und Kubernetes

Kubernetes und Docker sind beide umfassende De-facto-Lösungen für die intelligente Verwaltung von containerisierten Anwendungen und bieten leistungsstarke Funktionen. Dies hat zu einiger Verwirrung geführt. „Kubernetes“ wird jetzt manchmal als Abkürzung für eine ganze Container-Umgebung verwendet, die auf Kubernetes basiert. In Wirklichkeit sind sie nicht direkt vergleichbar, haben unterschiedliche Wurzeln und lösen unterschiedliche Dinge.

Docker ist eine Plattform und ein Tool zum Erstellen, Verteilen und Ausführen von Docker-Containern. Es umfasst Tools wie Docker Desktop, Docker CLI und Docker Daemon. 

Kubernetes hingegen ist ein Container-Orchestrierungssystem für Docker-Container, das umfangreicher ist als Docker Swarm und Cluster von Knoten in großem Maßstab koordiniert. Es basiert auf dem Konzept der Pods, den Planungseinheiten (die einen oder mehrere Container enthalten können) im Kubernetes-Ökosystem. Sie sind auf verschiedene Nodes verteilt, um eine hohe Verfügbarkeit zu gewährleisten. Man kann ein Docker-Build problemlos auf einem Kubernetes-Cluster ausführen, aber Kubernetes selbst ist keine vollständige Lösung und soll benutzerdefinierte Plugins enthalten.

Kubernetes und Docker sind grundverschiedene Technologien, aber arbeiten sehr gut zusammen. Beide erleichtern die Verwaltung und Bereitstellung von Containern in einer verteilten Architektur.

Kann man Docker ohne Kubernetes verwenden?

Docker wird in der Regel ohne Kubernetes verwendet. Obwohl Kubernetes viele Vorteile bietet, ist es bekanntermaßen komplex, und es gibt viele Szenarien, in denen der Aufwand, Kubernetes aufzusetzen, unnötig oder unerwünscht ist.

In Entwicklungsumgebungen ist es üblich, Docker ohne einen Container-Orchestrator wie Kubernetes zu verwenden. In Produktionsumgebungen überwiegen die Vorteile der Verwendung eines Container-Orchestrators nicht die Kosten der zusätzlichen Komplexität. Darüber hinaus bieten viele öffentliche Cloud-Dienste wie AWS, GCP und Azure einige Orchestrierungsfunktionen, so dass der Kompromiss der zusätzlichen Komplexität nicht notwendig ist.

Kann man Kubernetes ohne Docker verwenden?

Da Kubernetes ein Container-Orchestrator ist, benötigt es eine Container-Laufzeitumgebung, um zu orchestrieren. Kubernetes wird am häufigsten mit Docker verwendet, kann aber auch mit jeder anderen Container-Laufzeitumgebung genutzt werden. RunC, cri-o und containerd sind weitere Container-Runtimes, die Sie mit Kubernetes einsetzen können. Die CNCF führt auf ihrer Seite Ecosystem Landscape eine Liste der anerkannten Container-Runtimes, und die Kubernetes-Dokumentation enthält spezifische Anweisungen für die Einrichtung mit ContainerD und CRI-O.

Fazit: Docker und Kubernetes arbeiten am besten zusammen

Was also ist die beste Wahl? Das ist keine Fangfrage. Die Antwort ist offensichtlich: beides.

Obwohl Kubernetes auch andere Container-Quellen und -Laufzeiten verwenden kann, wurde es so konzipiert, dass es gut mit Docker funktioniert, und ein Großteil der Dokumentation wurde mit Blick auf Docker geschrieben. 

Gemeinsam liefern sie:

• Zuverlässige, wiederholbare Container-Bereitstellung
• Zentralisierte Verwaltung von Container-Laufzeitschnittstellen
• Resiliente Infrastruktur mit automatischem Failover
• Unterstützung für Cloud-native Anwendungen im großen Maßstab

Es war nie wirklich eine Frage von Kubernetes gegen Docker; es war immer Kubernetes und Docker – und das gilt heute mehr denn je. Für jedes Team, das mit modernen Container-Technologien arbeitet, bietet der Einsatz von Docker und Kubernetes die stabilste und skalierbarste Grundlage für die Entwicklung und Ausführung verteilter Anwendungen. 

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