Kubernetes 與Docker: 有什麼不同?

開發人員經常在容器中組建和執行應用程式。在這個情境中，容器 是一種封裝，內含應用程式以及執行它所需的一切，例如程式庫、相依性和設定檔案。容器可協助軟體在開發、測試和實際執行環境中一致地執行，包括在 雲端伺服器 上。

Docker 和 Kubernetes 是這個領域中兩種廣泛使用的技術。要了解 Docker 與 Kubernetes 的差異，得先檢視兩者各自的設計目的。

Docker 與 Kubernetes 有何不同?

Docker 和 Kubernetes 都用於以容器為基礎的環境，但它們各自的用途不同。

Docker 著重於容器化。它會將應用程式及其相依性封裝成標準化容器，讓它們能在不同環境中一致執行，從開發人員的膝上型電腦到實際執行皆然。從核心來看，Docker 在應用程式層級運作，會建立容器映像，並在有 Docker 的任何地方可靠地執行這些容器。

Kubernetes 的設計目的則是容器協調流程。它在基礎結構層級運作，管理容器如何在多台機器的叢集中部署、調整和維護。Kubernetes 會根據可用資源排程容器、監控應用程式健康情況、重新啟動失敗的容器，並處理網路設定，讓分散式應用程式持續順暢執行。

簡而言之，Docker 負責準備和執行容器，而 Kubernetes 則負責在容器開始運作後管理它們。

由於兩者的責任互補，Docker 和 Kubernetes 經常一起使用。Docker 會建立容器映像，而 Kubernetes 會在部署後接手，在不同環境中協調和監控這些容器。

請注意，Kubernetes 不只限於搭配 Docker 使用。透過標準的容器執行階段介面，Kubernetes 可以協調使用其他相容執行階段建立的容器。這種彈性讓 Kubernetes 即使在不直接使用 Docker 的環境中，也能在沒有 Docker 的情況下管理容器化工作負載。

Docker 與 Kubernetes 的優勢與使用案例

在決定使用 Kubernetes、Docker，或兩者都採用時，團隊通常會考量應用程式複雜度、部署規模，以及隨時間管理工作負載所需的自動化程度等因素。有些環境適合簡單的容器化，而有些則需要跨多個系統協調流程。

Docker 優點

Docker 著重於建立與執行容器。它簡化了應用程式的封裝方式，讓應用程式能在開發、測試和實際執行環境中一致執行。其主要優點包括:

• 標準化的應用程式封裝。Docker 會將應用程式及其相依性封裝成容器映像。這可確保應用程式不論部署到哪裡，都以相同方式執行，並有助於減少開發和發行期間與環境相關的問題。
• 一致的本機和實際執行環境。開發人員可以使用在實際執行中執行的相同容器映像，在本機組建和測試應用程式。這種一致性有助於團隊更早找出問題，並簡化開發和作業之間的交接。
• 輕量且可攜的容器執行環境。Docker 容器啟動速度快，而且比傳統 虛擬機器 使用更少資源。這讓它們非常適合不斷演進的應用程式開發和快速反覆運算。

這些功能可簡化軟體的封裝和執行方式，協助團隊更有效率地組建和推出應用程式。

Docker 的使用案例

• 開發和測試應用程式。開發團隊會使用 Docker 建立可重複的環境，以便建置和測試軟體。這在需要快速驗證頻繁變更的敏捷和 DevOps 工作流程中很常見。
• 以微服務為基礎的應用程式。拆分成較小服務的應用程式，通常會依賴 Docker 來獨立封裝每個服務。這讓團隊可以開發、更新和部署元件，而不影響整個系統。
• 持續整合與持續傳遞 (CI/CD) 管線。Docker 容器通常用於持續整合與持續傳遞管線。自動化系統可以一致且可重複地建置容器映像、執行測試，並為部署應用程式做好準備。

Kubernetes 的優勢

Kubernetes 會在容器部署後管理它們，尤其是在多部電腦上。它會新增自動化功能，協助維持分散式環境中的應用程式可用性與可靠性。其主要優點包括:

• 根據應用程式需求自動縮放。Kubernetes 會監視工作負載，並隨著需求變更調整執行中的容器數量。這有助於在流量尖峰期間維持效能，且無需手動介入。
• 透過取代容器來進行自我修復。當容器失敗或沒有回應時，Kubernetes 會偵測問題並自動將其取代。即使個別元件失敗，這種持續監視也能協助維持應用程式的可用性。
• 輪流部署受控更新。Kubernetes 會依照定義好的順序逐步取代容器，來引進更新。這可減少停機時間，並支援持續傳遞，同時不中斷作用中的工作負載。

這些功能有助於基礎結構中的工作負載調整或變更，讓應用程式持續順暢執行。

Kubernetes 的使用案例

• 具有多個服務的分散式應用程式。由許多彼此連結的元件所組成的應用程式，需要跨系統協調。例如，電子商務平台可能會分別執行處理付款、庫存和客戶帳戶的容器。Kubernetes 會管理這些服務之間的通訊和部署。
• 需要高可用性的實際執行系統。支援即時使用者活動的應用程式，仰賴自動化來將停機時間降到最低。串流平台、金融服務和協作工具通常依賴 Kubernetes 來監視工作負載並回應失敗。
• 流量模式難以預測的工作負載。使用量起伏不定的應用程式，可受益於自動調整。零售網站在季節性促銷期間，或售票平台在活動開賣期間，通常會使用 Kubernetes 依需求變更調整資源。

Kubernetes 也可以在不直接依賴 Docker 的情況下協調容器。透過支援多種容器執行階段，Kubernetes 可以管理使用相容技術建置的容器化工作負載。

同時使用 Docker 與 Kubernetes

當應用程式超出單一容器部署範圍，並需要跨環境進行協調管理時，Docker 和 Kubernetes 常會一起使用。

在 CI/CD 管線中，Docker 會提供可攜式容器，將應用程式程式碼與相依性封裝成一致的執行階段環境。接著，Kubernetes 會在部署期間管理這些容器，方法是將工作負載排程到可用的基礎結構上，並監視其效能。

雲端原生應用程式也仰賴這兩種技術協同運作。Docker 會將應用程式元件封裝成容器，而 Kubernetes 則會跨叢集協調這些容器，以維持可用性，並在需求變更時支援縮放。

在涉及多個容器跨系統執行的分散式架構中，自動化管理變得不可或缺。Docker 會為部署準備容器化工作負載，而 Kubernetes 則會管理這些工作負載在整個基礎結構上執行、通訊，以及從失敗中復原的方式。

Kubernetes 和 Docker 結合後，能在應用程式生命週期中支援協調的容器管理。

Docker 和 Kubernetes 支援容器生命週期中不同但相互連結的階段，因此它們經常一起用於現代應用程式架構。

Docker 著重於將應用程式及其相依性封裝成可攜式容器，讓它們能在不同環境中一致執行。Kubernetes 則以此為基礎，在大規模環境中管理容器，並在分散式系統中協調它們的部署、網路連線、監視和復原方式。

這種組合反映了應用程式設計與營運方式的更廣泛轉變。雲端原生架構越來越依賴微服務、自動化部署管線，以及可因應需求變更的基礎結構。

隨著組織採用混合式和多雲端策略，容器封裝可提供一致性，而協調平台則可在不同環境之間提供彈性。Kubernetes 的支援範圍已擴展到單一容器執行階段之外，讓團隊能使用開放標準來協調容器化工作負載，而不必受限於單一工具方法。

這些趨勢塑造了 雲端 平台支援容器型應用程式傳遞的方式。例如，Microsoft Azure 會提供與不同容器成熟度層級相符的受控服務。Azure Kubernetes Service (AKS) 會提供受控 Kubernetes 叢集，讓團隊能專注於部署和操作應用程式，而不必管理底層基礎結構。對於不需要完整協調流程的案例， Azure 容器應用程式 支援執行容器化應用程式，並內建調整和管理功能，進而隱藏大部分作業複雜度。

Docker 和 Kubernetes 一起展現了容器技術如何從簡單的應用程式封裝，演進到完整的基礎結構管理。隨著分散式架構越來越普及，協調流程平台和受控雲端服務在支援可靠、可調整的容器型系統方面，扮演日益重要的核心角色。