Kubernetes vs Docker : Différences que tout développeur doit connaître

Qu'est-ce que Docker ?

Docker est une plateforme open-source qui offre un moyen léger et portable de créer, déployer et gérer des conteneurs. Contrairement aux machines virtuelles traditionnelles, les conteneurs Docker regroupent tout, y compris le code de l'application, le moteur d'exécution, les outils système et les bibliothèques, ce qui permet aux applications de fonctionner de manière cohérente dans différents environnements.

Comment fonctionne Docker

Docker fonctionne en créant des conteneurs qui, comme nous l'avons vu précédemment, sont des paquets légers qui encapsulent tous les composants nécessaires à l'exécution d'une application.

Les conteneurs sont construits à partir d'images Docker, qui agissent comme un plan définissant ce qui se trouve à l'intérieur de chaque conteneur. Une image Docker peut inclure un système d'exploitation, des binaires d'application et des fichiers de configuration, ce qui facilite la réplication des environnements. 

Une fois l'image créée, les développeurs peuvent utiliser Docker pour exécuter des conteneurs basés sur cette image. L'un des principaux atouts de Docker est sa simplicité et sa cohérence : quel que soit l'endroit où un conteneur est exécuté (sur la machine locale d'un développeur, dans un centre de données sur site ou dans le cloud), le comportement reste le même. 

Vue d'ensemble de l'architecture Docker. Source de l'image : Documentation Docker

L'exemple suivant donne un aperçu de la manière dont les images Docker sont mises en œuvre. Jetez un coup d'œil au fichier Docker ci-dessous :

# 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 est un script qui contient une série d'instructions permettant à Docker de construire une image, qui peut ensuite être utilisée pour créer un conteneur.

Après avoir créé un fichier Docker dans votre projet, l'étape suivante consiste à construire l'image Docker. Cette opération s'effectue à l'aide de la commande docker build, qui lit les instructions contenues dans le document Dockerfile pour assembler l'image. 

Par exemple, l'exécution de docker build -t my-app . dans le terminal indique à Docker de construire une image avec l'étiquette my-app à partir du répertoire actuel (indiqué par .).

Au cours du processus de construction, Docker exécute chaque étape du fichier Docker, comme l'extraction de l'image de base, l'installation des dépendances et la copie du code de l'application dans l'image. Une fois l'image construite, elle sert de modèle qui peut être réutilisé pour créer plusieurs conteneurs.

Une fois l'image construite avec succès, vous pouvez créer et exécuter des conteneurs à partir de celle-ci à l'aide de la commande docker run. Par exemple, docker run my-app démarre un nouveau conteneur basé sur l'image my-app, lançant ainsi votre application dans l'environnement isolé fourni par Docker.

Si vous souhaitez en savoir plus sur les commandes Docker courantes et les meilleures pratiques du secteur, consultez le blog Docker for Data Science : An Introduction.

Caractéristiques de Docker

• Portabilité: Les conteneurs Docker peuvent fonctionner de manière cohérente sur différents systèmes, offrant ainsi une expérience transparente dans les environnements de développement, de test et de production.
• Facilité d'utilisation: L'interface en ligne de commande de Docker et son ensemble complet d'outils le rendent accessible aux développeurs, même à ceux qui ne connaissent pas encore la conteneurisation.
• Léger: Les conteneurs Docker partagent le même noyau de système d'exploitation, ce qui réduit la surcharge de ressources par rapport aux machines virtuelles complètes.
• Temps de démarrage rapide: Les conteneurs Docker peuvent être démarrés en quelques secondes, ce qui les rend très efficaces pour les applications qui nécessitent un démarrage et un démontage rapides.

Consultez l'antisèche Docker de DataCamp, qui donne un aperçu de toutes les commandes Docker disponibles.

Qu'est-ce que Kubernetes ?

Kubernetes est une puissante plateforme d'orchestration de conteneurs open-source conçue pour gérer des applications conteneurisées sur des clusters de machines. 

Initialement développé par Google, Kubernetes, communément appelé K8s, gère le déploiement, la mise à l'échelle et les opérations des conteneurs d'applications, ce qui en fait un outil essentiel pour la gestion des conteneurs à l'échelle.

Évolution des stratégies de déploiement dans le temps. Source de l'image : Kubernetes.io

Comment fonctionne Kubernetes

Kubernetes repose sur le concept de clusters, de nœuds et de pods, formant une architecture en couches qui offre flexibilité et évolutivité. Un cluster représente l'ensemble de l'infrastructure, composée de plusieurs nœuds (machines virtuelles ou physiques). 

Ces nœuds travaillent ensemble pour héberger et gérer des applications conteneurisées. Les nœuds peuvent être soit des nœuds maîtres, qui contrôlent et gèrent la grappe, soit des nœuds ouvriers, qui exécutent les charges de travail de l'application. Le nœud maître est chargé de gérer l'état de la grappe, de prendre des décisions en matière de programmation et de surveiller son état de santé.

Chaque nœud de travailleur exécute un ou plusieurs pods, qui sont les plus petites unités déployables dans Kubernetes et consistent en un ou plusieurs conteneurs. 

Les pods agissent comme des hôtes logiques pour les conteneurs et partagent le même réseau et le même stockage, ce qui facilite la communication entre les conteneurs au sein d'un pod. Les pods sont éphémères par nature, ce qui signifie qu'ils peuvent être créés, détruits ou répliqués dynamiquement en fonction des besoins de l'application.

Vue d'ensemble de l'architecture de Kubernetes. Source de l'image : Kubernetes.io

Kubernetes fait abstraction de la complexité de la gestion de l'infrastructure en fournissant une API puissante et une suite d'outils pour gérer les applications conteneurisées. Il assure le bon fonctionnement des applications en répartissant les charges de travail, en adaptant les ressources en fonction de la demande et en redémarrant les conteneurs en cas de défaillance. 

Kubernetes gère également l'état souhaité de vos applications, en veillant à ce que le nombre de pods et leur configuration correspondent toujours à ce que vous spécifiez et que les perturbations soient automatiquement corrigées. Cette automatisation réduit les efforts manuels nécessaires à la gestion de l'infrastructure et améliore la fiabilité et la résilience de vos applications.

Caractéristiques de Kubernetes

• Mise à l'échelle automatisée: Kubernetes peut faire évoluer les applications automatiquement en fonction des demandes de ressources, en optimisant l'utilisation et en maintenant des performances constantes.
• Équilibrage de la charge: Kubernetes répartit efficacement le trafic réseau entrant entre plusieurs conteneurs, ce qui garantit la disponibilité et la résilience.
• Découverte des services: Kubernetes fournit des services pour découvrir automatiquement les conteneurs, ce qui élimine la nécessité de gérer manuellement les points d'extrémité.
• Mises à jour en continu: Kubernetes permet de mettre à jour les applications avec un temps d'arrêt minimal, ce qui garantit la stabilité et la fiabilité lors des mises à niveau.

Kubernetes vs Docker : Différences fondamentales

Nous avons maintenant une meilleure compréhension de Docker et de Kubernetes, il est donc temps de mettre en évidence leurs principales différences :

1. Objectif et fonction

Docker et Kubernetes résolvent des problèmes différents dans le processus de conteneurisation. Docker est utilisé pour construire, expédier et exécuter des conteneurs. Il permet de créer des environnements isolés pour les applications. 

En revanche, Kubernetes se concentre sur l'orchestration des conteneurs, ce qui signifie qu'il aide à gérer, à mettre à l'échelle et à assurer le bon fonctionnement de grandes collections de conteneurs.

2. Gestion des conteneurs

Docker gère des conteneurs individuels, tandis que Kubernetes gère plusieurs conteneurs à travers des clusters. 

Docker offre des capacités d'orchestration de base grâce à Docker Compose et Docker Swarm, mais Kubernetes fait passer l'orchestration au niveau supérieur, en gérant des scénarios complexes impliquant des milliers de conteneurs.

3. Orchestration d'applications

En ce qui concerne l'orchestration avancée, Kubernetes offre des fonctionnalités telles que l'autorégénération, l'équilibrage de charge, les déploiements automatisés et la mise à l'échelle. 

Docker Swarm est le propre outil d'orchestration de Docker, mais Kubernetes s'est imposé comme la solution privilégiée pour l'orchestration d'environnements complexes à grande échelle en raison de ses capacités avancées et de la prise en charge plus large de l'écosystème.

Docker vs Kubernetes. Source de l'image : Alex Xu / ByteByteGo

Cas d'utilisation de Docker

En gardant à l'esprit les informations précédentes sur Docker, voici quelques-uns des cas d'utilisation les plus courants :

1. Développement et essais locaux

Docker est un outil précieux pour le développement local. Les développeurs peuvent créer des environnements conteneurisés qui imitent les paramètres de production, garantissant ainsi un comportement cohérent tout au long du cycle de développement du logiciel.

2. Applications légères

Docker est un excellent choix pour les cas d'utilisation plus simples qui ne nécessitent pas d'orchestration. Sa simplicité s'illustre dans des scénarios tels que l'exécution d'applications à petite échelle ou le déploiement de services autonomes.

3. Pipelines CI/CD

Docker est largement utilisé dans les pipelines d'intégration et de déploiement continus (CI/CD). Il garantit que chaque étape - de la création du code aux tests - est réalisée dans un environnement cohérent et reproductible, ce qui permet de réduire les surprises lors de la production.

Cas d'utilisation de Kubernetes

Kubernetes est le plus souvent utilisé dans les scénarios suivants :

1. Gérer des applications conteneurisées à grande échelle

Kubernetes brille dans les environnements à grande échelle. Il peut gérer des milliers de conteneurs répartis sur plusieurs nœuds dans un cluster distribué. Des organisations comme Spotify et Airbnb utilisent Kubernetes pour assurer le bon fonctionnement de leurs applications complexes basées sur des microservices.

2. Mise à l'échelle et résilience automatisées

Kubernetes fait évoluer automatiquement les conteneurs en fonction des exigences du système, répondant ainsi de manière dynamique aux demandes fluctuantes. En outre, Kubernetes dispose de mécanismes d'autoréparation intégrés - redémarrage des conteneurs défaillants et remplacement des nœuds non réactifs pour maintenir le temps de fonctionnement des applications.

3. Architecture microservices

Kubernetes est idéal pour gérer les microservices dans les environnements de production. Sa capacité à gérer de nombreux services et leurs dépendances tout en facilitant la communication entre eux en fait un outil idéal pour les applications complexes et distribuées.

Kubernetes et Docker peuvent-ils fonctionner ensemble ?

À présent, il est facile de voir que Docker et Kubernetes sont destinés à travailler ensemble. 

Kubernetes utilise des runtimes de conteneurs pour exécuter des conteneurs individuels, et Docker est traditionnellement l'un de ces runtimes de conteneurs. Bien que Kubernetes et Docker aient des rôles distincts, ils fonctionnent très bien ensemble ! Docker construit et exécute des conteneurs, tandis que Kubernetes orchestre ces conteneurs à travers des clusters.

Docker Swarm vs Kubernetes

Docker Swarm est l'outil d'orchestration natif de Docker, adapté aux environnements plus simples et moins exigeants. 

Cependant, Kubernetes est devenu la norme de l'industrie pour l'orchestration de conteneurs en raison de son ensemble de fonctionnalités plus riche, de son évolutivité et du soutien solide de la communauté. Si Docker Swarm est plus facile à mettre en place, Kubernetes offre des fonctionnalités d'orchestration plus sophistiquées et une plus grande flexibilité.

Choisir entre Kubernetes et Docker

En résumé, quand faut-il choisir Docker, Kubernetes ou les deux ? Voici quelques lignes directrices générales pour vous aider à faire votre choix. 

Quand utiliser Kubernetes ?

Kubernetes est idéal pour gérer des environnements complexes à grande échelle. Si vous construisez une architecture microservices ou si vous avez besoin de faire évoluer vos applications de manière dynamique avec un minimum de temps d'arrêt, c'est le meilleur choix. Sa capacité à orchestrer des systèmes distribués en fait un standard de l'industrie pour les déploiements plus importants et plus complexes.

Quand utiliser Docker ?

Docker est bien adapté au développement de petites applications autonomes ou d'environnements où l'orchestration n'est pas nécessaire. Lorsque vous travaillez sur un projet personnel, sur un développement local ou sur la gestion d'applications légères sans avoir besoin de les faire évoluer sur plusieurs nœuds, Docker vous offre tout ce dont vous avez besoin.

Quand utiliser Kubernetes et Docker ensemble ?

Comme indiqué, Kubernetes et Docker peuvent (et doivent) également être utilisés ensemble dans certaines situations. 

Par exemple, les développeurs utilisent souvent Docker pour conteneuriser les applications pendant le développement, puis déploient et orchestrent ces conteneurs avec Kubernetes en production. Ce flux de travail permet aux équipes de tirer parti de la facilité d'utilisation de Docker pour le développement et des fonctionnalités avancées de Kubernetes pour l'orchestration.

Vous voulez montrer au monde entier vos compétences en matière de Docker ? Si vous êtes prêt pour la certification, consultez ce guide complet et gratuit de la certification Docker (DCA) pour 2024.

Conclusion

Kubernetes et Docker sont tous deux des outils essentiels pour la conteneurisation, mais ils servent des objectifs différents. 

Docker facilite la création et l'exécution de conteneurs, ce qui le rend idéal pour le développement local et les applications légères. D'autre part, Kubernetes est une plateforme robuste pour orchestrer ces conteneurs à l'échelle, ce qui la rend indispensable pour gérer des environnements complexes et distribués.

En fin de compte, le choix entre Kubernetes et Docker dépend des besoins de votre projet : les environnements de développement à petite échelle bénéficient de Docker, tandis que les systèmes de production à grande échelle nécessitent Kubernetes pour une orchestration efficace. Ces outils se complètent dans de nombreux cas, offrant une approche complète de la création et du déploiement d'applications modernes.

Si vous êtes prêt à faire progresser vos compétences, consultez Introduction à Kubernetes et Docker intermédiaire sur DataCamp pour approfondir votre compréhension et votre expertise pratique.