Kubernetes vs Docker: Diferenças que todo desenvolvedor deve conhecer

O que é o Docker?

O Docker é uma plataforma de código aberto que oferece uma maneira leve e portátil de criar, implantar e gerenciar contêineres. Diferentemente das máquinas virtuais tradicionais, os contêineres do Docker empacotam tudo, inclusive o código do aplicativo, o tempo de execução, as ferramentas do sistema e as bibliotecas, permitindo que os aplicativos sejam executados de forma consistente em diferentes ambientes.

Como o Docker funciona

O Docker funciona criando contêineres, que, como vimos anteriormente, são pacotes leves que encapsulam todos os componentes necessários para executar um aplicativo.

Os contêineres são criados a partir de imagens do Docker, que funcionam como um projeto que define o que vai dentro de cada contêiner. Uma imagem do Docker pode incluir um sistema operacional, binários de aplicativos e arquivos de configuração, o que facilita a replicação de ambientes. 

Depois que uma imagem é criada, os desenvolvedores podem usar o Docker para executar contêineres com base nessa imagem. Um dos maiores pontos fortes do Docker é sua simplicidade e consistência: não importa onde um contêiner seja executado - seja na máquina local de um desenvolvedor, em um data center local ou na nuvem - o comportamento permanece o mesmo. 

Visão geral da arquitetura do Docker. Fonte da imagem: Documentação do Docker

O exemplo a seguir fornece uma visão geral de como as imagens do Docker são implementadas. Dê uma olhada no Dockerfile abaixo:

# 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"]

Um Dockerfile é um script que contém uma série de instruções para o Docker criar uma imagem, que pode ser usada para criar um contêiner.

Depois que você criar um Dockerfile em seu projeto, a próxima etapa é criar a imagem do Docker. Isso é feito usando o comando docker build, que lê as instruções no Dockerfile para montar a imagem. 

Por exemplo, ao executar docker build -t my-app . no terminal, você diz ao Docker para criar uma imagem com a tag my-app a partir do diretório atual (indicado por .).

Durante o processo de compilação, o Docker executa cada etapa do Dockerfile, como extrair a imagem de base, instalar dependências e copiar o código do aplicativo para a imagem. Depois que a imagem é criada, ela serve como um modelo que pode ser reutilizado para criar vários contêineres.

Depois que a imagem for criada com sucesso, você poderá criar e executar contêineres a partir dela usando o comando docker run. Por exemplo, o docker run my-app inicia um novo contêiner com base na imagem my-app, iniciando seu aplicativo no ambiente isolado fornecido pelo Docker.

Se você quiser saber mais sobre comandos comuns do Docker e práticas recomendadas em todo o setor, consulte o blog Docker for Data Science: Uma introdução.

Recursos do Docker

• Portabilidade: Os contêineres do Docker podem ser executados de forma consistente em diferentes sistemas, proporcionando uma experiência perfeita em ambientes de desenvolvimento, teste e produção.
• Facilidade de uso: A interface de linha de comando e o conjunto abrangente de ferramentas do Docker o tornam acessível para os desenvolvedores, mesmo para os novatos em conteinerização.
• Leve: Os contêineres do Docker compartilham o mesmo kernel do sistema operacional, reduzindo a sobrecarga de recursos em comparação com as máquinas virtuais completas.
• Tempos de inicialização rápidos: Os contêineres do Docker podem ser iniciados em segundos, o que os torna altamente eficazes para aplicativos que precisam ser ativados e desativados rapidamente.

Confira a folha de dicas do Docker da DataCamp, que fornece uma visão geral de todos os comandos disponíveis do Docker.

O que é o Kubernetes?

O Kubernetes é uma poderosa plataforma de orquestração de contêineres de código aberto projetada para gerenciar aplicativos em contêineres em clusters de máquinas. 

Inicialmente desenvolvido pelo Google, o Kubernetes, comumente conhecido como K8s, lida com a implantação, o dimensionamento e as operações de contêineres de aplicativos, o que o torna uma ferramenta essencial para gerenciar contêineres em escala.

Evolução das estratégias de implantação ao longo do tempo. Fonte da imagem: Kubernetes.io

Como o Kubernetes funciona

O Kubernetes foi desenvolvido com base no conceito de clusters, nós e pods, formando uma arquitetura em camadas que oferece flexibilidade e escalabilidade. Um cluster representa toda a infraestrutura, consistindo em vários nós (máquinas virtuais ou físicas). 

Esses nós trabalham juntos para hospedar e gerenciar aplicativos em contêineres. Os nós podem ser nós mestres, que controlam e gerenciam o cluster, ou nós de trabalho, que executam as cargas de trabalho dos aplicativos. O nó mestre é responsável por gerenciar o estado do cluster, tomar decisões de agendamento e monitorar sua integridade.

Cada nó de trabalho executa um ou mais pods, que são as menores unidades implantáveis no Kubernetes e consistem em um ou mais contêineres. 

Os pods atuam como hosts lógicos para contêineres e compartilham a mesma rede e o mesmo armazenamento, o que facilita a comunicação entre os contêineres de um pod. Os pods são efêmeros por natureza, o que significa que podem ser criados, destruídos ou replicados dinamicamente com base nas necessidades do aplicativo.

Visão geral da arquitetura do Kubernetes. Fonte da imagem: Kubernetes.io

O Kubernetes abstrai a complexidade do gerenciamento da infraestrutura, fornecendo uma API avançada e um conjunto de ferramentas para gerenciar aplicativos em contêineres. Ele mantém os aplicativos em execução sem problemas, distribuindo cargas de trabalho, dimensionando recursos com base na demanda e reiniciando os contêineres se eles falharem. 

O Kubernetes também gerencia o estado desejado de seus aplicativos, garantindo que o número de pods e a configuração deles sempre correspondam ao que você especificou e que as interrupções sejam corrigidas automaticamente. Essa automação reduz o esforço manual necessário para o gerenciamento da infraestrutura e aumenta a confiabilidade e a resiliência de seus aplicativos.

Recursos do Kubernetes

• Dimensionamento automatizado: O Kubernetes pode dimensionar aplicativos automaticamente com base nas demandas de recursos, otimizando o uso e mantendo o desempenho consistente.
• Balanceamento de carga: O Kubernetes distribui o tráfego de rede de entrada de forma eficaz entre vários contêineres, garantindo a disponibilidade e a resiliência.
• Descoberta de serviços: O Kubernetes fornece serviços para descobrir contêineres automaticamente, eliminando a necessidade de gerenciar endpoints manualmente.
• Atualizações contínuas: O Kubernetes permite a atualização de aplicativos com o mínimo de tempo de inatividade, garantindo estabilidade e confiabilidade durante os upgrades.

Kubernetes vs Docker: Principais diferenças

Agora que você já conhece melhor o Docker e o Kubernetes, é hora de destacar suas principais diferenças:

1. Objetivo e função

O Docker e o Kubernetes resolvem problemas diferentes no processo de conteinerização. O Docker é usado para criar, enviar e executar contêineres - ele fornece os meios para criar ambientes isolados para aplicativos. 

Por outro lado, o Kubernetes se concentra na orquestração de contêineres, o que significa que ele ajuda a gerenciar, dimensionar e garantir a operação tranquila de grandes coleções de contêineres.

2. Gerenciamento de contêineres

O Docker gerencia contêineres individuais, enquanto o Kubernetes gerencia vários contêineres em clusters. 

O Docker fornece recursos básicos de orquestração por meio do Docker Compose e do Docker Swarm, mas o Kubernetes leva a orquestração para o próximo nível, lidando com cenários complexos que envolvem milhares de contêineres.

3. Orquestração de aplicativos

Com relação à orquestração avançada, o Kubernetes oferece recursos como autocorreção, balanceamento de carga, implementações automatizadas e dimensionamento. 

O Docker Swarm é a ferramenta de orquestração do próprio Docker, mas o Kubernetes surgiu como a solução preferida para orquestrar ambientes complexos e de grande escala devido aos seus recursos avançados e ao suporte mais amplo do ecossistema.

Docker vs Kubernetes. Fonte da imagem: Alex Xu / ByteByteGo

Casos de uso do Docker

Com as informações anteriores sobre o Docker em mente, aqui estão alguns dos casos de uso mais comuns para ele:

1. Desenvolvimento e testes locais

O Docker é inestimável para o desenvolvimento local. Os desenvolvedores podem criar ambientes em contêineres que imitam as configurações de produção, garantindo um comportamento consistente em todo o ciclo de vida de desenvolvimento de software.

2. Aplicativos leves

O Docker é uma excelente opção para casos de uso mais simples que não exigem orquestração. Sua simplicidade se destaca em cenários como a execução de aplicativos de pequena escala ou a implantação de serviços autônomos.

3. Pipelines de CI/CD

O Docker é amplamente usado em pipelines de integração contínua e implantação contínua (CI/CD). Ele garante que todas as etapas, desde a criação do código até o teste, sejam realizadas em um ambiente consistente e reproduzível, o que resulta em menos surpresas durante a produção.

Casos de uso do Kubernetes

O Kubernetes é mais comumente usado nos seguintes cenários:

1. Gerenciar aplicativos em contêineres de grande escala

O Kubernetes se destaca em ambientes de grande escala. Ele pode gerenciar milhares de contêineres em vários nós de um cluster distribuído. Organizações como Spotify e Airbnb usam o Kubernetes para manter seus complexos aplicativos baseados em microsserviços funcionando sem problemas.

2. Dimensionamento e resiliência automatizados

O Kubernetes dimensiona automaticamente os contêineres com base nos requisitos do sistema, respondendo dinamicamente às demandas flutuantes. Além disso, o Kubernetes tem mecanismos integrados de autocorreção, reiniciando contêineres com falha e substituindo nós que não respondem para manter o tempo de atividade do aplicativo.

3. Arquitetura de microsserviços

O Kubernetes é ideal para gerenciar microsserviços em ambientes de produção. Sua capacidade de gerenciar vários serviços e suas dependências, facilitando a comunicação entre eles, torna-o perfeito para aplicativos complexos e distribuídos.

O Kubernetes e o Docker podem trabalhar juntos?

A esta altura, é fácil ver que o Docker e o Kubernetes foram feitos para trabalhar juntos. 

O Kubernetes usa tempos de execução de contêineres para executar contêineres individuais, e o Docker tem sido tradicionalmente um desses tempos de execução de contêineres. Embora o Kubernetes e o Docker tenham funções distintas, eles funcionam muito bem juntos! O Docker cria e executa contêineres, enquanto o Kubernetes orquestra esses contêineres em clusters.

Docker Swarm vs Kubernetes

O Docker Swarm é a ferramenta de orquestração nativa do Docker, adequada para ambientes mais simples e menos exigentes. 

O Kubernetes, no entanto, tornou-se o padrão do setor para orquestração de contêineres devido ao seu conjunto de recursos mais rico, escalabilidade e forte suporte da comunidade. Embora o Docker Swarm seja mais fácil de configurar, o Kubernetes oferece recursos de orquestração e flexibilidade mais sofisticados.

Escolhendo entre Kubernetes e Docker

Em resumo, quando você deve escolher o Docker, o Kubernetes ou ambos? Aqui estão algumas diretrizes gerais para ajudar você a selecionar. 

Quando usar o Kubernetes

O Kubernetes é ideal para gerenciar ambientes complexos e de grande escala. Se você estiver criando uma arquitetura de microsserviços ou precisar dimensionar aplicativos dinamicamente com o mínimo de tempo de inatividade, essa é a opção preferida. Sua capacidade de orquestrar sistemas distribuídos faz dele um padrão do setor para implementações maiores e mais complexas.

Quando usar o Docker

O Docker é adequado para o desenvolvimento de aplicativos pequenos e autônomos ou ambientes em que a orquestração é desnecessária. Ao trabalhar em um projeto pessoal, desenvolvimento local ou gerenciar aplicativos leves sem a necessidade de escalonamento em vários nós, o Docker oferece tudo o que você precisa.

Quando você deve usar o Kubernetes e o Docker juntos

Conforme mencionado, o Kubernetes e o Docker também podem (e devem) ser usados juntos em determinadas situações. 

Por exemplo, os desenvolvedores costumam usar o Docker para colocar aplicativos em contêineres durante o desenvolvimento e, em seguida, implantar e orquestrar esses contêineres com o Kubernetes na produção. Esse fluxo de trabalho permite que as equipes aproveitem a facilidade de uso do Docker para desenvolvimento e os recursos avançados do Kubernetes para orquestração.

Você quer mostrar ao mundo suas habilidades com o Docker? Se você estiver pronto para a certificação, confira este Guia completo e gratuito de certificação Docker (DCA) para 2024.

Conclusão

O Kubernetes e o Docker são ferramentas essenciais para a conteinerização, mas têm finalidades diferentes. 

O Docker facilita a criação e a execução de contêineres, tornando-o perfeito para desenvolvimento local e aplicativos leves. Por outro lado, o Kubernetes é uma plataforma robusta para orquestrar esses contêineres em escala, o que o torna indispensável para gerenciar ambientes complexos e distribuídos.

Por fim, a escolha entre o Kubernetes e o Docker depende das necessidades do seu projeto - ambientes de desenvolvimento em pequena escala se beneficiam do Docker, enquanto os sistemas de produção em grande escala exigem o Kubernetes para uma orquestração eficaz. Essas ferramentas se complementam em muitos casos, oferecendo uma abordagem abrangente para a criação e a implantação de aplicativos modernos.

Se você estiver pronto para aprimorar suas habilidades, confira o Introduction to Kubernetes e o Intermediate Docker no DataCamp para aprofundar seu conhecimento e sua experiência prática.