بررسی تفاوت‌های Docker Swarm و Kubernetes
من ارسلان میربزرگی، قصد دارم در این مقاله در مورد تفاوت‌های Docker Swarm و Kubernetes و ویژگی های آن با شما مخاطبان گرامی صحبت کنم Docker و Kubernetes دنیای نرم‌افزار را متحول کرده‌اند. DevOps، Container ها و مدیریت Container ها از مباحث اصلی مرتبط با تکنولوژی هستند؛ بنابراین ابزارها و خدماتی که اجرای نرم‌افزار را در Container آسان می‌کنند، برای برنامه نویسان اهمیت دارد. ابزارها و Platform ها امکانات خوبی را ارائه می‌دهند ولی گاهی در درک برخی مفاهیم نیز چالش‌هایی ایجاد می‌کنند.
اکثراً تشخیص اینکه نسخه‌ی Update شده‌ی کدام ابزارها و زیر ساختارها در دسترس است و کدام نسخه‌ی آن‌ها در حال حاضر استفاده می‌شود، کاری دشوار است. Docker، Docker Swarm و Kubernetes ابزارهایی هستند که برای افراد حرفه‌ای که با تکنولوژی سروکار دارند بسیار مفید واقع شدند. برای استفاده از این منابع، باید نقاط قوت و توانایی‌های نسبی آن‌ها را درک کرده سپس با بررسی بیشتر و تشخیص تفاوت‌ها و شباهت‌های Docker Swarm با Kubernetes و همچنین با در نظر گرفتن شرایطی که برای کار موردنظرتان نیاز دارید، یکی را انتخاب کنید.
1- Docker
برنامه نویسان با نوشتن یک Dockerfile که یک محیط Runtime برای برنامه‌نویسی است، همه‌ی موارد لازم برای اجرای یک Application را به‌صورت فایل ایجاد می‌کنند. این به این معنی است که برنامه نویسان علاوه بر نوشتن کد، همه‌ی آنچه را که یک Application برای اجرا نیاز دارد را نیز می‌نویسند و درنهایت به‌راحتی می‌توان برنامه را نصب و به‌عنوان یک Container اجرا کرد.
چون Deployments برنامه با Docker آسان تر و Repeatable است، کار راحت‌تر می‌شود. بنابراین Container ها با بهبود و ساده‌سازی Deploy برنامه، باعث می‌شوند اعضای تیم بتوانند دیدگاه‌های یکدیگر را بهتر درک کنند. تیم ها امروزه توسعه‌ی Application را برای چالش‌های Deployment به تعویق می‌اندازد که با docker این مسئله به خوبی حل شده است.
2- با Orchestration مشکل حل شد
Docker مسئله‌ی Available بودن همه‌ی موارد موردنیاز برای اجرای یک Application را حل می‌کند، اما در مورد چگونگی قرارگیری یک Container در سیستم، Load balancing، چرخه‌ی عمر Container، نحوه‌ی ارائه خدمات Scalability و Fault-tolerant پاسخی ندارد. Docker می‌تواند یک Application را در یک Container اجرا کند، اما تمام اطلاعاتی که در مورد چرخه‌ی عمر یک Container دارد این است که با یک فرآیند مشخص شروع و خاتمه می‌یابد.
اگر به Container ها به‌عنوان پیاده نظام ارتش که قصد خدمت به یک سیستم را دارند فکر کنید، سریع متوجه می‌شوید که به روشی برای مدیریت هماهنگی و فرماندهی این نیروها نیاز است. Container ها به‌طورکلی یک کار را به‌خوبی انجام می‌دهند و یک Orchestrator، Container های به‌کاررفته را در یک سیستم منسجم می‌کند.
تیم‌های فنی نگرانی‌های زیادی ازجمله Availability، Fault- tolerance، Scalability، Networking و Discovery داشتند که باگذشت زمان این مشکلات توسط تیم‌ها، به منظور پیدا کردن راه حل مورد بررسی قرار گرفتند. به‌عنوان مثال، Load balancing نشان‌دهنده‌ی Scale، Fault-tolerance و Partition tolerance است. Instrumentation با Visibility و Health monitoring سروکار دارد و سرانجام، Virtualization مشکلات مربوط به Utility و Flexibility منابع را حل می‌کند. در واقع Orchestration مربوط به Workload در Container ها، چتری برای مدیریت و حل همه این نگرانی‌ها به روشی خودکار است.
3- چرا از Container Orchestration استفاده می‌شود؟
متخصصان به‌طور سنتی با ایجاد Environment، با نگرانی‌ها و مشکلات Run کردن Application ها مقابله می‌کردند. در محیط‌های مدرن، ممکن است تیم‌ها، متخصصان کاملاً عملیاتی نداشته باشند. بعلاوه، تعداد اپلیکیشن‌ها و سرویس‌های تشکیل دهنده سیستم ممکن است فراتر از توانایی مدیریت، بدون اتوماسیون باشد. درنهایت، تأکید بیشتر بر گسترش و توسعه‌ی مداوم، نیاز به ابزاری برای مدیریت Provisioning، Deployment، Monitoring و تعادل منابع را ضروری می‌کند.
Container orchestration دقیقاً این نیاز را فراهم می‌کند. این نوع زیرساخت‌ها در مدیریت Deployment های پیچیده می‌درخشند و این امکان را فراهم می‌کنند که بسیاری از بخش‌ها را کنترل کرده و عملکرد را بالا، سالم و بهتر نگه‌دارید. Orchestration هایی مانند Docker Swarm و Kubernetes نیازهای واقعی تیم‌ها را برای تبدیل وضعیت هدف خود به واقعیت حل می‌کنند.
پس از بالا رفتن Application ها، آن‌ها اختلال در وضعیت Application را بررسی کرده و در صورت وجود مشکل، آن را بازیابی می‌کنند. به همین دلیل، موتورهای Orchestration خدمات ارزنده‌ای را ارائه می‌دهند. این خدمات به‌طور مطلوبی با آنچه تیم عملیاتی ایدئال ارائه می‌دهد، مقایسه می‌شود. چنین تیمی باید دائماً هوشیار بوده و دقیقاً همان کاری را انجام دهد که برای کار کردن برنامه‌ها لازم است و آن‌ها این کار را با ارتباطات مطمئن و کامل انجام می‌دهند.استفاده از Orchestration به‌جای استفاده از تیم عملیاتی، از طریق نرم‌افزار موارد ذکر شده را به شما ارائه می‌دهد.
4- Kubernetes: قهرمان در حال سلطنت
Kubernetes استاندارد طلایی برای مدیریت Workload برنامه‌های دارای Container است. مهندسان گوگل Kubernetes را برای خودکار سازی Deployment، Scaling و بهبود عملکرد برنامه‌های Container با چندین Host طراحی کردند. فلسفه اصلی آن Team-focused است: تیم‌ها می‌توانند وضعیت هدف Deployment خود را تعریف کنند و Kubernetes زیرساخت‌های مشخص شده را ایجاد کرده و همچنین وضعیت هدف را حفظ کند.
Kubernetes دارای جامعه پشتیبانی بسیار بزرگی از مردم در سازمان‌هایی با اندازه‌های مختلف و حامیان مالی بی‌شماری است. بزرگ‌ترین تأمین‌کنندگان زیرساخت‌های ابری، پشتیبانی مالی خود را به Kubernetes اختصاص داده‌اند که اجرای Kubernetes را ساده و مقرون‌به‌صرفه کرده است.
Kubernetes قبل از تبدیل شدن به پروژه Open-source، در حال خدمت‌رسانی به Google بود. Kubernetes با موفقیت، گروهی از Use-case ها و Workload تعداد زیادی از سازمان‌ها را مدیریت می‌کند، پس اگر به دنبال یک پروژه و معماری کامل و اثبات شده هستید، یک انتخاب عالی است. Kubernetes در حال حاضر محبوب‌ترین پلتفرم سازنده‌ی Container orchestration است و این محبوبیت با موفقیت در شرایط سخت به دست آمده است.برخی از بزرگ‌ترین شرکت‌ها که دارای منابع بسیار خوب نیز هستند از Kubernetes استفاده و پشتیبانی می‌کنند.
5- Docker Swarm: یک رقیب شایسته
Docker Swarm جایگزینی برای Kubernetes است؛ مانند Kubernetes، Container ها را مدیریت می‌کند و وضعیت هدف را به واقعیت تبدیل می‌کند. همچنین هرگونه مشکل در آینده را برطرف می‌کند. توسط Docker Swarm به‌عنوان یک mode یا حالت از اجرای Docker ساخته‌شده است. اجرا در حالت Swarm به این معنی است که Docker Engine از هماهنگی با سایر نمونه‌های Docker Engine مطلع است. این قابلیت در نصب Docker گنجانده شده است و توسط Docker command، مقداردهی اولیه و مدیریت آن قابل فعال‌سازی است. درنتیجه فقط با چند دستور Docker command در هنگام نصب Docker، می‌توانید از Docker Swarm استفاده کنید. همین سادگی در فعال‌سازی دلیل جذابیت آن است. Docker Engine می‌تواند از طریق دستوراتی که در Docker command قرار دارند، به Swarm ها بپیوندد و یا آن‌ها را ترک کند.
6- شباهت‌های Docker Swarm و Kubernetes
Kubernetes و Docker Swarm هر دو این توانایی رو به تیم‌ها می‌دهند که وضعیت هدف برنامه‌های دارای Container را که Workload های مختلفی را اجرا می‌کنند، مشخص کنند. آن‌ها با توجه به وضعیت هدف، با مدیریت چرخه‌های عمر Container و نظارت بر آمادگی Container ها و خدمات آن، وضعیت هدف را تعیین می‌کنند.
هر دو از چندین Host برای تشکیل Cluster استفاده می‌کنند که می‌توان Workload را روی آن توزیع کرد. هر دو از Container ها به‌عنوان یک واحد کاری استفاده می‌کنند، اگرچه Kubernetes دارای مفهومی به نام “Pods” است که از یک یا چند Container به‌عنوان یک واحد اتمی بنیادی تشکیل‌شده است. شما به‌عنوان Orchestrator نیازهای سیستم خود را بیان می‌کنید و این کار باعث می‌شود سیستم با روشی متعادل و Fault-tolerant به‌طور مطلوب کار کند. این روشی خوب و جذاب برای انجام کار است که بار زیادی را از دوش تیم شما برمی‌دارد.
مانند Kubernetes، Docker Swarm نیز می‌تواند در هرجایی اجرا شود. هیچ‌یک از آن‌ها شما را در یک پلتفرم ابری محصور نمی‌کنند و شما آزادید که آن‌ها را به‌دلخواه در Cloud یا در هر پلتفرم دیگری اجرا کنید. حتی می‌توانید از آن‌ها در محل کار خود برای توسعه و آزمایش استفاده کنید. نصب Engine Docker در هر پلتفرمی شامل حالت Swarm است و Docker Desktop نیز اکنون شامل Kubernetes نیز می‌شود. همچنین از هر دو یا یکی از آن‌ها می‌توان به‌طور مستقیم در یک Workstation در یک Cluster از نوع Single-node برای تست و توسعه استفاده کرد.
با استفاده از هردوی این‌ها، لیست کردن و دنبال کردن Log های مربوط به Container ها آسان است و وجود ابزارهایی برای جمع‌آوری Log ها، این کارها را آسان‌تر کرده است. علاوه بر این، Stackify برای نظارت و بهبود عملکرد و کیفیت برنامه، Retrace را ایجاد کرده است.
7- تفاوت‌های Kubernetes و Docker Swarm
تفاوت بین Kubernetes و Docker Swarm مانند مقایسه‌ی سادگی در مقابل پیچیدگی و کامل بودن، به بهترین حالت خلاصه‌شده است. Kubernetes عمر طولانی‌تری داشته و در موارد بیشتری استفاده شده است و به همین دلیل، برای تأمین نیازهای بسیاری از سازمان‌ها گسترش یافته است؛ بنابراین، Kubernetes نسبت به Docker Swarm، مجموعه ویژگی‌های کامل‌تری دارد.
با كامل بودن عملکرد Kubernetes و انعطاف‌پذیری آن برای كنترل همه‌ی شرایط، Complexity به وجود می‌آید. یادگیری Kubernetes دشوارتر از Docker Swarm است و Discoverability نیز یک مشکل است. Kubernetes کارهای زیادی انجام می‌دهد و فهمیدن اینکه چه‌کاری می‌تواند انجام دهد و چگونه انجام می‌دهد سخت است و همچنین یادگیری Kubernetes و آنچه ارائه می‌دهد، زمان‌بر است.
از طرف دیگر، تنظیم و اجرای حالت Swarm ساده است. می‌توانید از همان Docker command ای که برای ایجاد کپی و اجرای Container ها استفاده شده، برای مدیریت یک Swarm، استفاده کنید. این امر باعث می‌شود میزان دسترسی کاربران Docker نیز بیشتر باشد.
Kubernetes از Command دیگری استفاده می‌کند که شباهت‌های زیادی با رابط Docker دارد، اما نیاز به اجرای مجزا دارد و دستوراتش بیشتر است. Kubernetes همچنین دارای مجموعه بزرگی از گزینه‌های Configuration و Authentication یا احراز هویت است. این موارد انعطاف‌پذیری بسیار بیشتری به وجود می‌آورد اما بهای آن داشتن اطلاعات بیشتر است.
بنابراین، Kubernetes پلتفرمی با ویژگی‌های کامل‌تر، برای رسیدگی به هر نوع Use-case ای است و Docker Swarm مسیر کوتاه‌تری برای بهره‌وری Use-case های محدودتر است.
8- دلایل استفاده از Kubernetes
Kubernetes قادر است سیستم را در مسیر موردنیاز شما در Container ها اجرا کند. تا حدی انعطاف‌پذیر است که شما می‌توانید کاری کنید که هر کاری که شما بخواهید را انجام دهد. بااین‌وجود، یادگیری و راحت کار کردن با Kubernetes مدتی طول می‌کشد. بعدازآن، می‌توانید وضعیت هدف سیستم دارای Container خود را به Kubernetes بگویید و اگر سیستم شما در آن حالت نباشد Kubernetes شما را به آن حالت می‌رساند.
محبوبیت مزایای زیادی به همراه دارد. انجمن بزرگ و باورنکردنی اطراف Kubernetes به این معنی است که شما می‌توانید اطلاعات و پشتیبانی موردنیاز خود را پیدا کنید.
پیچیدگی راه‌اندازی Kubernetes معمولاً در سناریوهای Deployment ابری مشکلی ایجاد نمی‌کند، زیرا ارائه‌دهندگان اصلی پیشنهادهایی دارند که بخش قابل‌توجهی از نیاز های راه‌اندازیی را از بین می‌برد. آن‌ها همچنین تنظیمات پیش‌فرض و گزینه‌های Configuration ساده برای شخصی‌سازی دارند که برای اکثر نیازها مناسب است. همچنین با توجه به اینکه با Cloud provider، می‌توان سرویس‌ها را با انواع Load balancer که از قابلیت‌های پلتفرم‌های مختلف استفاده می‌کنند، تعیین کرد، نیاز به راه‌اندازی اولیه مثلاً برای ورود به سیستم، در Kubernetes کاهش می‌یابد. Kubernetes دقیقاً همان کاری که شما می‌خواهید انجام دهید را به‌خوبی انجام می‌دهد.
9- دلایل استفاده از Docker Swarm
Docker Swarm بر مبنای Docker بنا شده و چندین نمونه از Docker Engine را باهم هماهنگ می‌کند. نصب آن فقط کمی تنظیمات بیشتری نسبت به نصب Docker برای بیش از یک node نیاز دارد. به همین دلایل، هنگام استفاده از Docker در حالت Swarm، زمان و تلاش زیادی برای کار با Orchestrator لازم نیست.
بعلاوه، داشتن یک Docker Engine اشتراکی در swarm، آن را به یک Engine مستقل بی‌فایده تبدیل نمی‌کند. به‌عنوان‌مثال، اگر Workstation خود را به Swarm بپیوندید، هنوز هم می‌توانید از آن برای ایجاد کپی و یا اجرای Container هایی که به swarm مرتبط نیستند، استفاده کنید.
10- لازم نیست حتماً یکی را انتخاب کنید: ابزارهای مختلف برای موارد مختلف و Workload های مختلفی استفاده می‌شوند
هرگز زمان بهتری مثل الآن برای Developer بودن، نبوده است. با استفاده از ابزارهای عالی، مانند Docker، Docker Compose، Docker Swarm و Kubernetes، شما یک مجموعه‌ی بزرگ و باورنکردنی از توانایی‌ها و Workflow ها را در دسترس دارید که هم برای انجام کار خود به روش خود و هم برای کار با تیم خود، می‌توانید از آن‌ها استفاده کنید.
لازم نیست استفاده از Swarm یا Kubernetes به‌طور متقابل انحصاری باشد. در حقیقت، Docker Enterprise به‌طور پیش‌فرض Node ها را به‌عنوان قسمت‌هایی از Kubernetes و قسمت‌هایی از Swarm، Cluster می‌کند و شما برای ایجاد Environment به روش‌های مختلف با Complexity های متفاوت و مدیریت موردنیازتان، از انعطاف‌پذیری خاصی بهره مند می‌شوید.
درنهایت اگر Production شما بخواهد روی Kubernetes باشد، معمولاً نیاز دارید آن را روی Kubernetes تست کنید. با این وجود، برای محیط‌های Ad-hoc، مواردی وجود دارد که حتی اگر از Kubernetes برای محیط اصلی خود استفاده کرده باشید، سادگی Swarm برایتان سودمند خواهد بود.
11- چه کسی از استفاده‌ی از Kubernetes بیشترین سود را می‌برد؟
فراگیر شدن Kubernetes و الزام ارائه‌دهندگان اصلی Cloud مبنی در ایجاد و ادامه دادن پیشنهادهای درجه یک، به این معنی است که انتخاب Kubernetes به‌عنوان زیرساخت‌های تولیدات انتخابی مناسب و امن است. علاوه بر این، Kubernetes یک سیستم مدیریتی کامل با Authorization مبتنی بر Role و Namespaces برای محدود کردن بخش‌هایی از یک سیستم در برخی موارد است.
برای استقرار گسترده با نیازهای پیچیده، به‌ویژه با چندین تیم، موافقان استفاده از Kubernetes بیشتر از مخالفان آن هستند. Kubernetes انعطاف‌پذیر است و می‌تواند آنچه را که نیاز دارید به طرز خیلی خوبی انجام دهد و یک انتخاب عالی برای همه به‌جز کارهایی با کوچک‌ترین و ساده‌ترین Workload است.\
Kubernetes کنترل Authorization، Volume و یکپارچه‌سازی سرویس ابری را بهتر از Docker Swarm انجام می‌دهد و روش‌های انعطاف‌پذیری برای Configure probes به‌منظور بررسی روشن بودن، آماده بودن و سالم بودن Container ها فراهم می‌کند.
12- چه کسی بیشتر از استفاده‌ی از Docker Swarm سود می‌برد؟
Docker Swarm پیشنهادهای تنظیمات Cluster که باعث محبوبیت Kubernetes است را ندارد، اما تنظیم و راه‌اندازی آن آسان است و اجرای ساده‌ای دارد. Docker Swarm روشی عالی برای زمانی است که می‌خواهید مفاهیم مربوط به ارتباطات و پویایی برنامه‌ها را اثبات کنید. همچنین برای آزمایش کردن ایده‌های مربوط به زیرساخت انتخاب مناسبی است.
اجرای Docker Engine موفقیت در Workload های تولید را در حالت Swarm به اثبات رسانده است. بعلاوه، این مزیت را دارد که به‌طورکلی راحت‌تر از Kubernetes راه اندازی و Configure می‌شود. برای سازمان‌های کوچک‌تر که به انعطاف‌پذیری Kubernetes نیازی ندارند، Docker Swarm می‌تواند یک انتخاب عالی باشد. همچنین اگر احساس کردید استفاده از Kubernetes بیش‌ازحد مجاز انرژی نیاز دارد، از Swarm استفاده کنید.
علاوه بر این، Docker در حالت swarm برای توسعه و proof-of-concept مفید است. با Docker، مسیری کوتاه برای Deployment با Scalability خواهید داشت. اگرچه Kubernetes نیز می‌تواند در این شرایط کار کند، اما Swarm ساده‌تر است و راهی سریع‌تر برای تحقق این اهداف است.
Docker Compose در Workstation های توسعه‌دهنده برای راه اندازی سریع محیط‌های دارای چندین Container شناخته شده و محبوب است. حالت Swarm استفاده از پرونده‌های Compose برای استقرار Stack ها را نیز پشتیبانی می‌کند.
13- بنابراین، کدام‌یک را باید انتخاب کنید؟
برای اکثر موقعیت‌ها، با توجه به اینکه Container orchestration یک مزیت عملیاتی محسوب می‌شود، انتخاب Kubernetes منطقی است. اگر انتخاب درستی نباشد، حداقل یک انتخاب صحیح است. شرایطی وجود دارد که استفاده از Docker Swarm (یا سرویس Container ساده‌تری مانند Amazon’s Elastic Container Service) بهتر است. حتی در چنین مواردی Kubernetes تنها به دلیل اینکه کمی پیچیده‌تر است گزینه‌ی دوم خواهد بود و نمی‌توان گفت در کل گزینه بدی است.
انتخاب Kubernetes برای رسیدگی به موارد ناشناخته بهتر است. بنابراین، اگر نمی‌دانید چه چیزهایی در آینده بر سر راه شما قرار می‌گیرند، استفاده از Kubernetes شما را در موقعیت مناسبی قرار می‌دهد.
با توجه به Workload که در Container ها اجرا می‌شود و Use-case هایی که با Orchestration سازگار است، شما معمولاً باید Kubernetes را برای پیاده‌سازی‌های استاندارد از نوع Production و Non-production انتخاب کنید. این امر به‌ویژه در مواردی که تیم‌ها بزرگ و یا چندنفره‌اند، مجموعه‌های متنوعی از نیازها برای قسمت های مختلف سیستم می‌خواهیم، نیاز به کنترل دقیق Authorization است. همچنین در مواقع وجود عدم اطمینان از نیازهای زیرساختی، درست و مناسب است. هنگامی‌که Use-case های شما نسبتاً ساده، شناخته‌شده و مشابه است، باید Docker Swarm، که ساده تر است، را برای پیاده‌سازی‌های استاندارد از نوع Production و Non-production در نظر بگیرید.
و در آخر
برای Proof-of-concept و سایر نیازهای محیطی Ad-hoc، استفاده از Kubernetes cluster موجود یا مواردی از این قبیل ممکن است متناسب با نیازهای تیم شما باشد. همچنین ممکن است برای آزمایش در یک محیط تولید بهتر کار کند. اما شما می‌توانید با استفاده از نصب Docker Engine، به‌سادگی و به‌سرعت، Swarm ها را ایجاد کنید. از این‌رو استفاده از آن، این موارد را اغلب بهتر از Kubernetes و به‌خوبی ارائه می‌دهد. مثل همیشه، شما باید شرایط خود را به‌دقت بررسی کنید و تصمیم بگیرید که چه چیزی برای شما بهتر است. وبسایت میربزرگی قصد دارد تا با ارائه مقاله‌ها و تجربه‌های کاربردی شما را در زمینه یادگیری و رفع اشکالاتتان کمک کند. در صورت وجود هرگونه سوالی به من ایمیل بزنید.
