对决：Kubernetes vs Docker Swarm - 谁才是最优秀的容器编排方案？

✅创作者：陈书予
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一、介绍

容器编排是指管理容器化应用程序的过程。在容器编排中，工具/平台对容器生命周期的管理十分重要，例如自动化容器部署、动态资源管理、自我修复等。在这篇文章中，我们将比较Kubernetes和Docker Swarm两种容器编排技术。

1. 什么是Kubernetes

Kubernetes是一个开源平台，用于自动部署、扩展和管理容器化应用程序。Kubernetes支持自动化容器部署、动态资源管理、自我修复和水平扩展，基于Kubernetes的容器编排对应用程序的运维和管理具有重要意义。

2. 什么是Docker Swarm

Docker Swarm是Docker公司的一个开源容器编排和调度平台。和Kubernetes类似，Docker Swarm允许用户自动部署、扩展、管理容器化应用程序。Docker Swarm编排是Docker公司的杀手锏，它提供了一种优雅而强大的方式来管理大规模Docker容器。## 3. 为什么需要容器编排

3. 为什么需要容器编排？

容器编排是因为容器化应用程序的管理和部署变得复杂。随着应用程序的规模增长，容器需要扩展，需要动态调整资源，需要做容器间的负载均衡。为了处理这样的问题，容器编排被提出来解决容器化应用程序的管理和部署问题。

二、 架构比较

1. Kubernetes架构

Kubernetes的架构包括控制平面和工作节点。其中，控制平面负责管理和控制工作节点，而工作节点负责承载和运行容器。

1.1 控制平面

控制平面包括以下组件：

• API服务器：这是Kubernetes的控制中心，也是上传资源清单和指示控制平面对集群的状态进行更改的主要接口。
• etcd：这是一个高可用性、轻量级的分布式键值数据库，用于存储整个Kubernetes集群的配置数据。
• 控制管理器：该组件负责维护期望状态，并监控集群中任何可能的错误或故障。
• 调度程序：该组件负责为新的容器分配节点，并监视节点的健康状况。

1.2 工作节点

工作节点是容器运行的地方，负责承载和运行容器。每个节点都具有以下组件：

• kubelet：这是每个节点的主代理，负责管理该节点上所有容器的生命周期。
• kube-proxy：该组件负责将网络流量路由到正确的Pod。
• 容器运行时：例如Docker或CRI-O等容器运行时，用于执行运行容器的进程。

1.3 容器

Kubernetes是用于容器化应用程序的平台，它使用容器技术将应用程序打包成可移植的、独立的容器。每个容器可以运行在一个或多个Pod中，并被Kubernetes管理。

2. Docker Swarm架构

2.1 Manager节点

Manager节点是集群的控制中心，它执行以下任务：

• API服务器：与Kubernetes类似，该组件管理集群的状态和配置信息。
• 调度程序：该组件处理应用程序的部署和升级。
• 控制管理器：这个组件消除失效的工作节点，并将应用程序的状态保持在期望值以下。
• 服务发现：该组件负责管理和扩展服务注册和发现。

2.2 工作节点

工作节点是容器集群中承载容器的地方，每个节点都会装载并执行应用程序容器。Docker Swarm 的工作节点具有以下组件：

• 容器运行时：例如Docker等容器运行时，用于执行容器的进程。
• 节点管理器：该组件负责监视节点的健康状况，并将节点状态报告给Swarm控制平面。

三、调度

1. Kubernetes调度

Kubernetes调度采用了基于资源、自适应和可扩展性的策略，这使得它可以很好地管理集群资源并对容器进行自适应调度，确保应用程序运行的高可用性和稳定性。

具体而言：

1.1 基于资源

Kubernetes可以根据每个容器的资源要求和集群当前的资源情况，自动选择运行该容器的最佳节点。

1.2 自适应

Kubernetes可以通过查看应用程序的负载状况，自动扩展或缩小副本数量，以满足不同的负载变化。

1.3 可扩展性

Kubernetes具有可扩展性，可以容易地添加、升级或删除集群节点。

2. Docker Swarm调度

与Kubernetes相比，Docker Swarm调度更注重基于标签和技术上的简单实现。它利用节点标签并采用轮询算法选择最合适的节点运行每个容器。

具体而言：

2.1 基于标签

Docker Swarm将标签分配给每个节点和容器，根据标签选择最适合运行特定容器的节点。

2.2 技术上简单

Docker Swarm使用简单而成熟的轮询算法来分配容器，这使得部署和管理容器非常简单，而不需要太多专业技术。

四、 扩展性

1. Kubernetes扩展性

Kubernetes扩展性基于横向扩展、自动负载均衡和自我修复等功能。

具体而言：

1.1 横向扩展

Kubernetes可以通过添加更多的节点实现集群的横向扩展并提高工作负载的性能。

1.2 自动负载均衡

Kubernetes通过自动负载均衡，确保每个节点的负载相等并避免了服务器性能不均匀的情况。

1.3 自我修复

Kubernetes有自我修复的能力，当容器或节点出现问题时，它会尝试重新启动它们或分配它们到其他节点。

2. Docker Swarm扩展性

Docker Swarm的扩展性是基于纵向扩展和手动负载均衡的，相较于Kubernetes，它缺少自我修复这个功能。

具体而言：

2.1 纵向扩展

Docker Swarm可以通过增加节点的资源来进行垂直扩展，但是这种方式不如横向扩展更加灵活。

2.2 手动负载均衡

Docker Swarm需要手动负载均衡，通过手动配置容器分布、并非自动平衡负载，相对于Kubernetes来说，这种方法更加繁琐和容易出差错。

2.3 无自我修复能力

Docker Swarm不具备自我修复能力，一旦某些容器或节点出现故障，需要手动对其进行处理。

五、容器编排

1. Kubernetes编排功能

Kubernetes在容器编排方面的特点和优势在于自动重启容器、自动扩容缩容和服务发现的功能。

具体而言：

1.1 自动重启容器

Kubernetes可以自动检测到停止运行的容器，并立即重启它们以确保应用程序的连续性。

1.2 自动扩容缩容

Kubernetes可以根据负载自动增加或减少容器的数量，从而自动缩放整个应用程序。

1.3 服务发现

Kubernetes可以从集群中发现新容器并自动更新应用程序的服务列表，以确保应用程序能够根据需要获取服务。

1.5.2 Docker Swarm编排功能

2.1 自动重启容器

Docker Swarm可以检测到停止运行的容器并自动重启它们，从而确保应用程序的连续性。

2.2 手动扩容缩容

Docker Swarm需要手动增加或减少容器的数量来扩展或缩小服务的规模，以满足应用程序的需求。这使得它非常适合管理大型、需要高扩展性和灵活性的应用程序。

2.3 服务发现

Docker Swarm具有智能的负载平衡和服务发现机制，可以自动将请求路由至可用的容器实例，从而提高性能和可靠性。此外，它还支持多种服务发现机制，包括DNS、Consul、etcd等。

六、 安全性

1. Kubernetes安全性

安全性是任何技术选择的重要考虑因素之一，尤其是当涉及到在生产环境中运行应用程序时。本节将讨论Kubernetes和Docker Swarm容器编排平台的安全性。

Kubernetes为安全提供了多层保护：

1.1 RBAC

RBAC对Kubernetes集群授权和访问进行了可扩展的、基于角色的访问控制，它通过通过将用户赋予特定的角色来强制执行对资源的访问控制。

1.2 Network Policies

网络策略定义了对Pod之间或Pod与服务之间流量的控制策略，包括接受或拒绝流量、端口限制、白名单和黑名单等。

1.3 Secret管理

Kubernetes提供了秘密对象来安全地存储和传输敏感的数据，如API令牌、密码、密钥等。

2. Docker Swarm安全性

Docker Swarm和Kubernetes一样也提供了多层保护，但它有以下限制。

2.1 没有RBAC

Docker Swarm没有像Kubernetes中的RBAC那样的访问控制层级，因此创建和维护安全模型需要额外的努力。

2.2 较少的网络控制

Docker Swarm中一些网络控制功能没有Kubernetes那样强大，如Network Policies等。

2.3 Secret管理

Docker Swarm 提供了类似Kubernetes的Secret管理功能，但是功能不如Kubernetes强大。

七、社区支持

1. Kubernetes社区

1.1 历史

Kubernetes是由Google公司发布和维护的开源容器编排系统。它在2014年首次发布，旨在简化容器化应用程序的部署、扩展和管理。它的设计理念是基于Google内部使用的Borg系统。

1.2 趋势

Kubernetes社区的发展趋势备受关注。自成立以来，该社区一直以前所未有的速度增长，并在世界各地拥有广泛的用户群体。目前，Kubernetes已成为云原生应用程序的事实标准，被包括AWS、Azure、Google Cloud等在内的各种公有云厂商广泛支持。

1.3 开发者贡献

Kubernetes社区是一个具有良好组织架构的开源社区，拥有众多贡献者。目前，它拥有超过2,000名贡献者和超过1,000个项目，其中包括全球范围内的协作和全职开发者（包括Google在内）。因此，Kubernetes社区能够在Kubernetes的发展方面得到广泛的支持和关注。

2. Docker Swarm社区

2.1 历史

Docker Swarm是Docker公司的一个开源容器编排和集群管理工具。它于2014年面市，正如Kubernetes一样，旨在简化容器化应用程序的部署和管理。

2.2 趋势

相比Kubernetes社区，Docker Swarm社区有一些落后。尽管Docker Swarm在容器编排领域仍然是一个常见的方案，但它的发展速度却远远落后于Kubernetes。此外，虽然Docker Swarm得到了一些Docker用户的支持，但它在业内并没有像Kubernetes那样广泛的使用和认可。

2.3 开发者贡献

与Kubernetes社区不同，Docker Swarm的开发人员人数少些。Docker公司是Docker Swarm的主要维护者和贡献者，而其他开发者的贡献相对较少。这意味着Docker Swarm的功能和改进难以与Kubernetes社区相提并论。

八、总结

1. Kubernetes优点

Kubernetes社区支持广泛，已成为事实标准，并且发展迅速。社区的规模也很大，拥有成千上万的开发者。Kubernetes容器编排是支持大型生产环境的最佳选择，尤其适合复杂的环境和需要高度可靠性和弹性的场景。Kubernetes还提供了许多有价值的特性，例如滚动部署、自动伸缩等，使它成为面向未来的领导者。

2. Docker Swarm优点

Docker Swarm是Docker官方提供的完整解决方案。它可以快速简单地创建Docker集群，而无需了解复杂的配置和设置。尤其在小型和简单的环境中，Docker Swarm是执行容器编排的可靠和有效方法。

3. 如何选择适合你的容器编排

Kubernetes和Docker Swarm都是优秀的容器编排方案，但它们适用的场景略有不同。如果你的环境复杂而庞大，那么Kubernetes可能是更好的选择。但是，如果你的环境相对较小、简单且您想要一个快速而简单的解决方案。那Docker Swarm是一个不错的备选。 记住，这只是建议，根据你的情况选择最适合的方案。