Чем отличаются Docker и Kubernetes

Введение

Разработка современных приложений все чаще связана с контейнерами и оркестрацией. Эти темы стали практически стандартом для построения отказоустойчивых, легко масштабируемых и управляемых инфраструктур. Наиболее часто в таких обсуждениях можно услышать два названия — Docker и Kubernetes. Часто их упоминают вместе, но далеко не всегда понятно, что эти технологии делают, чем они действительно отличаются и как они взаимодействуют.

Появление Docker позволило быстро, удобно и надежно упаковывать приложения, вместе со всеми зависимостями, в единые транспортируемые образы — контейнеры. Kubernetes же появился, когда стало ясно, что управлять сотнями или тысячами контейнеров вручную — задача не из легких. Kubernetes берет на себя организацию, автоматизацию и масштабирование таких "флотилий" контейнеров.

Давайте подробно разберем основные различия между Docker и Kubernetes. Вы узнаете, какие задачи каждый из них решает, зачем нужны оба инструмента, где уместно применять оба, а где достаточно одного из них.

Docker — суть и ключевые возможности

Что такое Docker

Docker — это открытая платформа для разработки, доставки и запуска приложений в контейнерах. Сам по себе контейнер — это изолированная среда для запуска процесса или группы процессов, внутри которой находятся только нужные файлы, зависимости и исполняемые файлы. Весь остальной «мир» становится недоступен: вы получаете предсказуемое поведение и высокую портируемость кода между разными машинами.

Очень важно понимать: Docker — это не единственная реализация контейнеризации, но она стала наиболее популярной благодаря удобству использования и богатой инфраструктуре.

Для чего нужен Docker

Docker решает ряд конкретных задач:

• Изоляция окружения — каждое приложение работает в своем контейнере без влияния на другие.
• Портируемость — можно запускать один и тот же образ на разных платформах: в облаке, на сервере, локально.
• Быстрота развертывания — контейнеры поднимаются за секунды.
• Облегченная доставка ПО — вы описываете окружение с помощью Dockerfile, строите образ и поставляете его куда угодно.

Как работает Docker — пример

Смотрите, предлагаю разобрать минимальный пример работы с Docker.

Пример Dockerfile

# Указываем базовый образ
FROM python:3.11-slim

# Копируем файлы проекта в рабочую директорию контейнера
COPY . /app

# Устанавливаем рабочую директорию
WORKDIR /app

# Устанавливаем зависимости
RUN pip install -r requirements.txt

# Указываем команду для запуска приложения
CMD [ "python", "main.py" ]

Вы можете собрать этот образ командой:

docker build -t my-python-app .

А затем запустить контейнер с этим образом:

docker run --rm my-python-app

Ключевые компоненты Docker

• Docker Engine — основной движок, который управляет контейнерами.
• Docker Images — шаблоны для развертывания приложений.
• Docker Containers — запущенные экземпляры образов.
• Docker Hub — публичный репозиторий для хранения и обмена образами.

На чем строится Docker

Docker использует стандартные возможности ядра Linux (контейнеры LXC, cgroups, namespaces), но взаимодействовать с ними напрямую не нужно — все делает Docker Engine. Вы работаете с понятными командами и настройками.

Kubernetes — зачем он нужен

Что такое Kubernetes

Kubernetes (часто сокращают как K8s) — это система оркестрации контейнеров. Она автоматизирует развертывание, масштабирование и управление приложениями, упакованными в контейнеры. Если у вас есть сотни или тысячи контейнеров, Kubernetes позволяет держать их в нужном количестве, следить за их здоровьем, обновлять без остановки сервиса и эффективно использовать ресурсы кластера.

Как Kubernetes работает с Docker

Kubernetes может запускать контейнеры при помощи разных движков (например, контейнерный runtime dockerd или Containerd), но долгие годы Docker был основным способом запуска контейнеров в Kubernetes. Сейчас Kubernetes, начиная с версии 1.20, двигается к стандартизированному runtime interface (CRI) и по умолчанию работает с Containerd, однако большинство концепций и подходов остаются прежними.

Ключевые компоненты Kubernetes

Давайте посмотрим, из чего состоит кластер Kubernetes:

• Pod — минимальная единица развертывания. Обычно в одном pod'е крутится как минимум один контейнер (чаще всего один).
• Deployment — описывает, сколько нужно pod'ов, как их обновлять и отслеживать их статус.
• Service — создает постоянную "точку входа" для доступа к приложению вне зависимости от того, сколько pod'ов будет "живым" на данный момент.
• Ingress — осуществляет маршрутизацию HTTP/HTTPS-запросов (например, для вашего веб-приложения).
• ConfigMap/Secret — передают переменные окружения и конфиденциальные данные контейнерам.
• Node — физический или виртуальный сервер, часть кластера.

Пример применения Kubernetes

Давайте представим, что у вас есть собранный Docker-образ my-python-app. Как развернуть его с помощью Kubernetes?

Deployment

Вот минимальное описание deployment-а:

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: python-app
spec:
  replicas: 3  # Запускаем три pod-а с этим образом
  selector:
    matchLabels:
      app: python-app
  template:
    metadata:
      labels:
        app: python-app
    spec:
      containers:
      - name: python-app
        image: my-python-app:latest
        ports:
        - containerPort: 8000

Это описание говорит Kubernetes держать три pod-а c контейнером на вашем Docker-образе.

Service

Чтобы получить доступ к этим pod'ам, описываем service:

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: python-app-service
spec:
  type: ClusterIP
  selector:
    app: python-app
  ports:
    - port: 80
      targetPort: 8000

Теперь сервис будет отправлять трафик на любой из трех pod'ов.

Применить их можно через команду:

kubectl apply -f deployment.yaml
kubectl apply -f service.yaml

Kubernetes сам будет следить, чтобы нужное количество pod'ов было в "живом" состоянии, автоматически перезапустит контейнеры в случае ошибки и позволит обновлять приложение без простой работы сервиса.

Основные возможности Kubernetes

• Автоматическое масштабирование по загрузке
• Балансировка нагрузки между контейнерами
• Самовосстановление контейнеров
• Гибкое обновление и откаты приложений
• Управление секретами и конфигами
• Интеграция с облачными провайдерами
• Сетевые политики между pod'ами

Главные отличия Docker и Kubernetes

Кратко о сути

Смотрите, ключевое отличие — это разные уровни задач:

• Docker — технология контейнеризации. Он умеет упаковывать, запускать, изолировать приложения. Управляет отдельными контейнерами на отдельном сервере.
• Kubernetes — система для управления большим количеством контейнеров и их автоматизированным развертыванием, балансировкой, масштабированием, обновлениями и интеграцией с инфраструктурой.

Docker часто используют как "кирпичи", из которых строят приложение, а Kubernetes — как "архитектор", который управляет тем, как эти кирпичи взаимодействуют между собой и окружающим миром.

Таблица сравнения

Почему нельзя сравнивать напрямую?

Docker и Kubernetes — это не “или-или”: они работают вместе, но на разных уровнях. Условно, если у вас есть маленькое приложение и вы работаете один, то Docker будет достаточно. Но если у вас большой проект, требуется развернуть несколько экземпляров, обучать команду деплоить новые версии без риска, контролировать доступ — вот тогда вам нужен Kubernetes. Docker описывает, «как» собрать и запустить контейнер, а Kubernetes — «где», «когда» и «сколько» контейнеров крутить в кластере.

Как работает их связка

• Разработка и сборка: вы пишете Dockerfile и собираете образы через Docker.
• Доставка и деплой: Kubernetes получает образы через реестр (например, Docker Hub) и, по сути, “крутит” их по вашим узлам кластера, используя runtime (часто — containerd).

Когда использовать Docker, а когда Kubernetes

Сценарии работы только с Docker

• Ваше приложение не требует масштабирования и всегда запускается только в единственном экземпляре.
• Вы держите “образы” среды для разрабатки (dev environment).
• Не нужно автоматического перезапуска или отказоустойчивости.
• Вы хотите использовать контейнеры только для сборки артефактов CI/CD.

Сценарии работы с Kubernetes

• Вам нужно развертывать приложения в несколько экземпляров (масштабирование).
• Требуется автоматический перезапуск контейнеров при сбоях.
• Ожидается нагрузка, распределенная по многим серверам.
• Необходимость обновлять приложения без остановки работы пользователей (rolling update).
• Необходимо управлять сложной микросервисной системой с десятками или сотнями компонентов.
• Интеграция с клауд-инфраструктурой (автоскейлинг, балансировка).

Сравнение с Docker Compose и Docker Swarm

Сразу уточню: Docker не только про отдельные контейнеры. Есть дополнительные инструменты:

• Docker Compose — позволяет описывать сразу несколько контейнеров и их связи друг с другом (например, web + база + cache). Отлично подходит для локальной разработки, но не рассчитан на продвинутую оркестрацию.
• Docker Swarm — встроенная система оркестрации от Docker, но Kubernetes гораздо популярнее из-за расширенных возможностей и богатого сообщества.

В большинстве случаев для серьезных проектов сейчас выбирают Kubernetes.

Пример разницы между Compose и Kubernetes

Docker Compose:

version: '3'
services:
  app:
    image: my-python-app:latest
    ports:
      - "8000:8000"
  redis:
    image: redis:7-alpine

Kubernetes Deployment + Service: (пример смотрите выше)

Формат описания похож, но возможности по интеграции и управлению у Kubernetes в разы шире.

Заключение

Docker и Kubernetes — инструменты, выполняющие разные задачи, но отлично дополняющие друг друга. Docker позволяет создавать, запускать, тестировать приложения в контейнерах, делая рабочее окружение идентичным на разных машинах. Kubernetes же берет на себя управление контейнерами во множественном числе: изолирует их друг от друга, обеспечивает их высокую доступность и масштабируемость, автоматизируя большинство рутинных процессов.

Для быстрой разработки и опытов часто достаточно одного Docker. Для сложных, распределенных и нагруженных систем нужен Kubernetes — именно он сможет обеспечить отказоустойчивость, автоматизацию и гибкость при обновлениях.

Если вы только начинаете изучать эти инструменты, пробуйте сперва Docker — он проще, а когда встанет вопрос о развертывании продакшн-решения, переходите к Kubernetes.

Частозадаваемые технические вопросы по теме статьи и ответы на них

Вопрос 1. Как развернуть кластер Kubernetes локально для экспериментов?

Ответ:
Есть несколько способов. Наиболее простой — использовать Minikube.

1. Установите Minikube:
   bash curl -LO https://storage.googleapis.com/minikube/releases/latest/minikube-linux-amd64 sudo install minikube-linux-amd64 /usr/local/bin/minikube
2. Запустите кластер командой:
   bash minikube start
3. Управляйте приложениями с помощью kubectl (его нужно установить отдельно).

Вопрос 2. Могу ли я запускать Docker-контейнеры без Docker Engine внутри Kubernetes?

Ответ:
Да. Начиная с Kubernetes 1.20, стандартным runtime стал containerd (или cri-o). Сам Docker Engine больше не обязателен — Kubernetes работает с OCI-совместимыми образами (Docker-образы поддерживаются полностью).

Вопрос 3. Как принять логи с контейнера в Kubernetes?

Ответ:
Используйте команду: bash kubectl logs <имя-pod-а> Чтобы посмотреть логи конкретного контейнера внутри pod'а: bash kubectl logs <имя-pod-а> -c <имя-контейнера>

Вопрос 4. Как узнать, на каком node запущен конкретный pod?

Ответ:
Выполните команду: bash kubectl get pod <имя-pod-а> -o wide В столбце NAME и NODE будет указан соответствующий сервер.

Вопрос 5. Как обновить Docker-образ приложения, если оно уже развернуто в Kubernetes?

Ответ:

1. Запушьте новый образ с повышенным тегом (например, my-app:v2).
2. В Deployment измените тег образа (image: my-app:v2).
3. Примените обновление: bash kubectl apply -f deployment.yaml Kubernetes детектирует смену образа и выполнит rolling update.