Kubernetes vs Docker: Diferencias que todo desarrollador debe conocer

¿Qué es Docker?

Docker es una plataforma de código abierto que proporciona una forma ligera y portátil de crear, desplegar y gestionar contenedores. A diferencia de las máquinas virtuales tradicionales, los contenedores Docker lo empaquetan todo -incluido el código de la aplicación, el tiempo de ejecución, las herramientas del sistema y las bibliotecas-, lo que permite que las aplicaciones se ejecuten de forma coherente en distintos entornos.

Cómo funciona Docker

Docker funciona creando contenedores, que, como hemos visto antes, son paquetes ligeros que encapsulan todos los componentes necesarios para ejecutar una aplicación.

Los contenedores se construyen a partir de imágenes Docker, que actúan como un plano que define lo que va dentro de cada contenedor. Una imagen Docker puede incluir un sistema operativo, binarios de aplicaciones y archivos de configuración, lo que facilita la replicación de entornos. 

Una vez creada una imagen, los desarrolladores pueden utilizar Docker para ejecutar contenedores basados en esa imagen. Uno de los mayores puntos fuertes de Docker es su simplicidad y coherencia: no importa dónde se ejecute un contenedor -ya sea en la máquina local de un desarrollador, en un centro de datos local o en la nube-, el comportamiento sigue siendo el mismo. 

Visión general de la arquitectura Docker. Fuente de la imagen: Documentación de Docker

El siguiente ejemplo proporciona una visión general de cómo se implementan las imágenes Docker. Echa un vistazo al siguiente archivo Dockerfile:

# Use the official Python base image with version 3.9
FROM python:3.9
# Set the working directory within the container
WORKDIR /app
# Copy the requirements file to the container
COPY requirements.txt .
# Install the dependencies
RUN pip install -r requirements.txt
# Copy the application code to the container
COPY . .
# Set the command to run the application
CMD ["python", "app.py"]

Un Dockerfile es un script que contiene una serie de instrucciones para que Docker construya una imagen, que luego puede utilizarse para crear un contenedor.

Después de crear un Dockerfile en tu proyecto, el siguiente paso es construir la imagen Docker. Esto se hace utilizando el comando docker build, que lee las instrucciones de Dockerfile para ensamblar la imagen. 

Por ejemplo, ejecutar docker build -t my-app . en el terminal le dice a Docker que construya una imagen con la etiqueta my-app desde el directorio actual (denotado por .).

Durante el proceso de construcción, Docker ejecuta cada paso del Dockerfile, como extraer la imagen base, instalar las dependencias y copiar el código de la aplicación en la imagen. Una vez construida la imagen, sirve como plantilla que puede reutilizarse para crear varios contenedores.

Una vez que la imagen se ha creado correctamente, puedes crear y ejecutar contenedores a partir de ella utilizando el comando docker run. Por ejemplo, docker run my-app inicia un nuevo contenedor basado en la imagen my-app, lanzando tu aplicación dentro del entorno aislado que proporciona Docker.

Si quieres saber más sobre los comandos comunes de Docker y las mejores prácticas del sector, consulta el blog Docker para la Ciencia de Datos: Una introducción.

Características de Docker

• Portabilidad: Los contenedores Docker pueden ejecutarse de forma consistente en diferentes sistemas, proporcionando una experiencia sin fisuras en entornos de desarrollo, pruebas y producción.
• Facilidad de uso: La interfaz de línea de comandos de Docker y su completo conjunto de herramientas lo hacen accesible para los desarrolladores, incluso para los que no conocen la contenedorización.
• Ligero: Los contenedores Docker comparten el mismo núcleo del sistema operativo, lo que reduce la sobrecarga de recursos en comparación con las máquinas virtuales completas.
• Tiempos de arranque rápidos: Los contenedores Docker pueden iniciarse en segundos, lo que los hace muy eficaces para aplicaciones que necesitan un rápido arranque y parada.

Consulta la hoja de trucos de Docker de DataCamp, que proporciona una visión general de todos los comandos Docker disponibles.

¿Qué es Kubernetes?

Kubernetes es una potente plataforma de orquestación de contenedores de código abierto diseñada para gestionar aplicaciones en contenedores a través de clusters de máquinas. 

Desarrollado inicialmente por Google, Kubernetes -comúnmente conocido como K8s- se encarga del despliegue, escalado y operaciones de los contenedores de aplicaciones, lo que lo convierte en una herramienta esencial para gestionar contenedores a escala.

Evolución de las estrategias de despliegue a lo largo del tiempo. Fuente de la imagen: Kubernetes.io

Cómo funciona Kubernetes

Kubernetes se basa en el concepto de clusters, nodos y pods, formando una arquitectura en capas que proporciona flexibilidad y escalabilidad. Un clúster representa toda la infraestructura, formada por varios nodos (máquinas virtuales o físicas). 

Estos nodos trabajan juntos para alojar y gestionar aplicaciones en contenedores. Los nodos pueden ser nodos maestros, que controlan y gestionan el clúster, o nodos trabajadores, que ejecutan las cargas de trabajo de las aplicaciones. El nodo maestro es responsable de gestionar el estado del clúster, tomar decisiones de programación y controlar su salud.

Cada nodo trabajador ejecuta uno o más pods, que son las unidades desplegables más pequeñas de Kubernetes y consisten en uno o más contenedores. 

Los pods actúan como hosts lógicos para los contenedores y comparten la misma red y almacenamiento, lo que facilita que los contenedores de un pod se comuniquen entre sí. Los pods son efímeros por naturaleza, lo que significa que pueden crearse, destruirse o replicarse dinámicamente en función de las necesidades de la aplicación.

Visión general de la arquitectura de Kubernetes. Fuente de la imagen: Kubernetes.io

Kubernetes abstrae la complejidad de gestionar la infraestructura proporcionando una potente API y un conjunto de herramientas para gestionar aplicaciones en contenedores. Mantiene las aplicaciones funcionando sin problemas distribuyendo las cargas de trabajo, escalando los recursos en función de la demanda y reiniciando los contenedores si fallan. 

Kubernetes también gestiona el estado deseado de tus aplicaciones, garantizando que el número de pods y su configuración coincidan siempre con lo que especifiques y que las interrupciones se corrijan automáticamente. Esta automatización reduce el esfuerzo manual necesario para la gestión de la infraestructura y mejora la fiabilidad y resistencia de tus aplicaciones.

Características de Kubernetes

• Escalado automatizado: Kubernetes puede escalar aplicaciones automáticamente en función de la demanda de recursos, optimizando el uso y manteniendo un rendimiento constante.
• Equilibrio de carga: Kubernetes distribuye eficazmente el tráfico de red entrante entre varios contenedores, garantizando la disponibilidad y la resistencia.
• Descubrimiento de servicios: Kubernetes proporciona servicios para descubrir contenedores automáticamente, eliminando la necesidad de gestionar puntos finales manualmente.
• Actualizaciones progresivas: Kubernetes permite actualizar las aplicaciones con un tiempo de inactividad mínimo, garantizando la estabilidad y fiabilidad durante las actualizaciones.

Kubernetes vs Docker: Diferencias fundamentales

Ahora que conocemos mejor Docker y Kubernetes, es hora de destacar sus principales diferencias:

1. Objetivo y función

Docker y Kubernetes resuelven problemas diferentes en el proceso de contenerización. Docker se utiliza para construir, enviar y ejecutar contenedores: proporciona los medios para crear entornos aislados para las aplicaciones. 

Por otro lado, Kubernetes se centra en orquestar contenedores, lo que significa que ayuda a gestionar, escalar y garantizar el buen funcionamiento de grandes colecciones de contenedores.

2. Gestión de contenedores

Docker gestiona contenedores individuales, mientras que Kubernetes gestiona múltiples contenedores a través de clusters. 

Docker proporciona capacidades básicas de orquestación a través de Docker Compose y Docker Swarm, pero Kubernetes lleva la orquestación al siguiente nivel, gestionando escenarios complejos en los que intervienen miles de contenedores.

3. Orquestación de aplicaciones

En cuanto a la orquestación avanzada, Kubernetes ofrece funciones como la autorreparación, el equilibrio de carga, los despliegues automatizados y el escalado. 

Docker Swarm es la herramienta de orquestación propia de Docker, pero Kubernetes ha surgido como la solución preferida para orquestar entornos complejos a gran escala debido a sus capacidades avanzadas y a la mayor compatibilidad con el ecosistema.

Docker vs Kubernetes. Fuente de la imagen: Alex Xu / ByteByteGo

Casos de uso de Docker

Con la información anterior sobre Docker en mente, aquí tienes algunos de los casos de uso más comunes para él:

1. Desarrollo y pruebas locales

Docker es inestimable para el desarrollo local. Los desarrolladores pueden crear entornos en contenedores que imitan la configuración de producción, garantizando un comportamiento coherente en todo el ciclo de vida de desarrollo del software.

2. Aplicaciones ligeras

Docker es una opción excelente para casos de uso más sencillos que no requieren orquestación. Su sencillez brilla en escenarios como la ejecución de aplicaciones a pequeña escala o el despliegue de servicios autónomos.

3. Canalizaciones CI/CD

Docker se utiliza ampliamente en las canalizaciones de Integración Continua y Despliegue Continuo (CI/CD). Garantiza que cada paso -desde la creación del código hasta las pruebas- se realice en un entorno coherente y reproducible, lo que conlleva menos sorpresas durante la producción.

Casos de uso de Kubernetes

Kubernetes se utiliza más comúnmente en los siguientes escenarios:

1. Gestión de aplicaciones en contenedores a gran escala

Kubernetes brilla en entornos a gran escala. Puede gestionar miles de contenedores en muchos nodos de un clúster distribuido. Organizaciones como Spotify y Airbnb utilizan Kubernetes para mantener sus complejas aplicaciones basadas en microservicios funcionando sin problemas.

2. Escalado y resistencia automatizados

Kubernetes escala automáticamente los contenedores en función de los requisitos del sistema, respondiendo dinámicamente a las demandas fluctuantes. Además, Kubernetes incorpora mecanismos de autocuración: reinicia los contenedores que fallan y sustituye los nodos que no responden para mantener el tiempo de actividad de la aplicación.

3. Arquitectura de microservicios

Kubernetes es ideal para gestionar microservicios en entornos de producción. Su capacidad para gestionar numerosos servicios y sus dependencias, al tiempo que facilita la comunicación entre ellos, lo hace perfecto para aplicaciones complejas y distribuidas.

¿Pueden Kubernetes y Docker trabajar juntos?

A estas alturas, es fácil ver que Docker y Kubernetes están pensados para trabajar juntos. 

Kubernetes utiliza tiempos de ejecución de contenedores para ejecutar contenedores individuales, y Docker ha sido tradicionalmente uno de estos tiempos de ejecución de contenedores. Aunque Kubernetes y Docker tienen funciones distintas, ¡funcionan muy bien juntos! Docker construye y ejecuta contenedores, mientras que Kubernetes orquesta esos contenedores a través de clusters.

Docker Swarm vs Kubernetes

Docker Swarm es la herramienta de orquestación nativa de Docker, adecuada para entornos más sencillos y menos exigentes. 

Kubernetes, sin embargo, se ha convertido en el estándar de la industria para la orquestación de contenedores debido a su conjunto de características más rico, su escalabilidad y el fuerte apoyo de la comunidad. Aunque Docker Swarm es más fácil de configurar, Kubernetes ofrece funciones de orquestación y flexibilidad más sofisticadas.

Elegir entre Kubernetes y Docker

En resumen, ¿cuándo se debe elegir Docker, Kubernetes o ambos? Aquí tienes algunas pautas generales que te ayudarán a elegir. 

Cuándo utilizar Kubernetes

Kubernetes es ideal para gestionar entornos complejos a gran escala. Si estás construyendo una arquitectura de microservicios o necesitas escalar aplicaciones dinámicamente con un tiempo de inactividad mínimo, es la opción preferida. Su capacidad para orquestar sistemas distribuidos lo convierte en un estándar del sector para implantaciones más grandes y complejas.

Cuándo utilizar Docker

Docker es muy adecuado para desarrollar aplicaciones pequeñas e independientes o entornos en los que la orquestación es innecesaria. Cuando trabajes en un proyecto personal, en desarrollo local o gestiones aplicaciones ligeras sin necesidad de escalar a través de múltiples nodos, Docker te proporciona todo lo que necesitas.

Cuándo utilizar Kubernetes y Docker juntos

Como ya se ha dicho, Kubernetes y Docker también pueden (y deben) utilizarse juntos en determinadas situaciones. 

Por ejemplo, los desarrolladores suelen utilizar Docker para contenerizar aplicaciones durante el desarrollo y luego desplegar y orquestar esos contenedores con Kubernetes en producción. Este flujo de trabajo permite a los equipos aprovechar la facilidad de uso de Docker para el desarrollo y las funciones avanzadas de Kubernetes para la orquestación.

¿Quieres mostrar al mundo tus habilidades con Docker? Si estás preparado para la certificación, echa un vistazo a esta Guía gratuita de Certificación Docker Completa (DCA) para 2024.

Conclusión

Tanto Kubernetes como Docker son herramientas esenciales para la contenedorización, pero tienen propósitos diferentes. 

Docker facilita la creación y ejecución de contenedores, por lo que es perfecto para el desarrollo local y las aplicaciones ligeras. Por otro lado, Kubernetes es una plataforma robusta para orquestar esos contenedores a escala, lo que la hace indispensable para gestionar entornos complejos y distribuidos.

En última instancia, elegir entre Kubernetes y Docker depende de las necesidades de tu proyecto: los entornos de desarrollo a pequeña escala se benefician de Docker, mientras que los sistemas de producción a gran escala requieren Kubernetes para una orquestación eficaz. Estas herramientas se complementan entre sí en muchos casos, proporcionando un enfoque integral para crear y desplegar aplicaciones modernas.

Si estás preparado para avanzar en tus conocimientos, consulta Introducción a Kubernetes y Docker Intermedio en DataCamp para profundizar en tu comprensión y experiencia práctica.