🚀云原生时代，容器编排选谁？Docker Compose轻量易上手，适合本地开发；Kubernetes专为大规模分布式系统而生，支持高可用、自动伸缩，玩转CI/CD、GitOps。YAML配置是关键，Helm保驾护航，更有Prometheus、OpenTelemetry加持，可观测性Max！😎
译自：Kubernetes vs. Docker Compose: Which Orchestration Tool Should You Choose?
作者：Sunny Yadav
Kubernetes vs. Docker Compose：
- Docker Compose 非常适合本地开发和小型应用程序。它易于设置，并在单台机器上运行。
- Kubernetes 专为大型分布式系统而构建。它提供高级扩展、自动化和高可用性，但同时也带来了更高的复杂性。
当我们构建容器化应用程序时，我们需要一种方法来管理这些容器的运行方式。这就是编排工具的用武之地。
Docker Compose 和 Kubernetes 是两个流行的选择。它们都帮助我们定义、部署和管理多容器应用程序，但它们以非常不同的方式来实现。了解每种工具的功能、它们的比较以及何时选择其中一种。了解这些差异将帮助我们为工作选择合适的工具。
以下是 Kubernetes 和 Docker Compose 之间主要区别的快速概述：
| 特性 | Docker Compose | Kubernetes |
|---|---|---|
| 解决的问题 | 单台机器上的简单多容器应用程序 | 跨多台机器的复杂应用程序 |
| 核心概念 | 服务、网络、卷 | Pod、Deployment、服务 |
| 设置和学习曲线 | 易于设置，快速学习 | 设置和学习更复杂 |
| 扩展 | 仅限于单个节点 | 跨多个节点的水平扩展 |
| 网络 | 简单的桥接网络、服务名称 | 集群范围的网络、用于外部访问的 Ingress |
| 存储和状态管理 | 用于本地存储的命名卷 | 用于持久性的 PersistentVolume、StatefulSet |
| CI/CD 和自动化 | 在开发容器、GitHub Actions 中很简单 | Helm、GitOps、高级自动化 |
| 可观测性和调试 | 基本日志和统计信息 | 高级指标、跟踪和调试工具 |
| 成本和资源效率 | 轻量级，本地资源使用 | 更多开销，但自动缩放以提高效率 |
在比较 Docker Compose 和 Kubernetes 之前，让我们看看每种工具旨在解决什么问题。两者都帮助我们管理容器化应用程序，但它们是为不同类型的项目和团队需求而构建的。
当我们想要在单台机器上运行和管理多个容器时，Docker Compose 非常有用。它可以使事情变得简单。我们在一个文件中定义我们的服务，并使用单个命令运行它们。
它非常适合：
- 本地开发
- 测试小型应用程序
- 快速启动服务，例如 Web 服务器、数据库和 API
- 与团队成员共享设置说明
它轻巧且易于学习。但它不适合跨多个服务器进行扩展或运行。
Kubernetes 帮助我们在多台机器上运行容器。它是为需要高可用性、自动缩放和对部署进行强大控制的团队而构建的。
当我们这样做时，它会发光：
- 在生产环境中运行应用程序
- 管理跨多个容器的流量
- 处理故障和重启
- 需要自动缩放
Kubernetes 更强大，但也更复杂。它专为无法仅在一台机器上运行的严肃工作负载而设计。
现在让我们看看每种工具是如何构建的，以及它们使用哪些关键思想。这有助于我们了解它们如何在幕后管理容器。
在 Docker Compose 中，我们将容器分组到服务中。每个服务运行一个容器镜像。例如，我们可能有一个用于 Web 应用程序的服务，一个用于数据库的服务，以及另一个用于缓存的服务。
Compose 还设置网络，以便我们的服务可以轻松地相互通信。无需将端口暴露给外部。卷用于存储需要保留的数据，例如数据库文件。这样，当容器停止或重新启动时，我们不会丢失重要信息。
一切都在一个 docker-compose.yml 文件中定义。它易于阅读且易于更改。
Kubernetes 的工作方式略有不同，并且有几个 Kubernetes 构建块。基本单位是 pod，而不是容器。一个 pod 可以运行一个或多个共享存储、网络和设置的容器。
我们使用 Deployment 来管理这些 pod。Deployment 告诉 Kubernetes 我们需要多少个 pod 并保持它们的运行。如果一个 pod 崩溃，Kubernetes 会将其恢复。
Kubernetes 中的服务帮助 pod 相互通信。它们还管理流量如何流入和流出集群。 与 Compose 不同，Kubernetes 将这些部分拆分为不同的文件或命令。它需要更多的设置，但也为我们提供了更多的控制权。
每种工具的入门感觉都非常不同。一个简单快速，另一个需要更多时间，但提供更强大的功能。
Docker Compose 很容易设置。如果我们安装了 Docker，基本上就可以开始了。我们只需编写一个 docker-compose.yml 文件，运行 docker-compose up，我们的应用程序就开始运行了。它非常适合本地开发。无需安装任何其他东西。我们可以快速启动或关闭环境。
Kubernetes 需要更多的设置。对于本地测试，我们可以使用 Minikube、kind 或启用 Kubernetes 的 Docker Desktop 等工具。这些增加了一些额外的步骤。我们还需要了解集群如何工作——即使在单台机器上运行。
这两种工具都使用 YAML，但 Kubernetes 将其提升到了一个新的水平。在 Docker Compose 中，我们的 YAML 文件简短易懂。通常一个文件就可以完成任务。
在 Kubernetes 中，我们通常需要多个 YAML 文件才能运行单个应用程序：
- 一个用于 Pod 或 Deployment
- 一个用于 Service
- 一个用于存储或配置设置
这使得事情更强大，但也更难学习。结构很严格，小的错误可能会导致问题。我们需要花更多的时间来理解各个部分是如何组合在一起的。
如果我们的应用程序增长，我们需要它来处理更多的流量，并在出现问题时保持在线。这就是这些工具真正开始有所不同的地方。
Kubernetes 是为扩展而构建的。它可以跨不同的机器运行同一 Pod 的多个副本（称为 replicas）。我们设置副本的数量，Kubernetes 会处理剩下的事情。
如果我们需要在繁忙时段进行扩展，Kubernetes 可以自动执行此操作。它还可以平衡 Pod 之间的流量，并重新启动任何失败的 Pod。这使得它非常适合高可用性。如果一个 Pod 或机器出现故障，应用程序仍然可以继续运行。
Docker Compose 可以运行服务的多个副本，但它受到限制。所有副本都在同一台机器上运行。没有内置的方法可以将它们分布在集群中。
我们可以使用 –scale 标志来运行更多的容器，但没有自动负载平衡或故障转移。如果机器崩溃，一切都会停止运行。Compose 适用于小型应用程序或开发工作，但不适用于高流量或关键系统。
这两种工具都帮助我们的容器相互通信。但它们以不同的方式做到这一点，这会影响我们构建和连接服务的方式。
Docker Compose 默认创建一个私有桥接网络。同一 Compose 文件中的所有服务都在此网络上，并且可以使用其服务名称相互通信。
例如，如果我们有一个需要数据库的 Web 应用程序，该应用程序可以直接连接到数据库——无需 IP 或特殊设置。这适用于小型项目。它简单而自动。
Kubernetes 使用集群范围的网络。每个 Pod 都有自己的 IP。集群内部的服务可以通过 Kubernetes Service 相互通信，Kubernetes Service 处理流量和路由。
对于外部访问，我们通常使用 Ingress。这就像一个智能路由器，控制哪些请求去哪里。它还有助于处理 HTTPS 和域名等问题。Kubernetes 网络更强大，但需要更多的时间来理解和配置。
当我们的应用程序需要保存数据时——例如，用户信息或日志——我们需要数据存储，该存储在容器重新启动时不会消失。这两种工具都提供了处理此问题的方法，但方式不同。
在 Docker Compose 中，我们使用命名卷。这些在 Compose 文件中定义，并且可以在服务之间共享。它们易于设置，并且适用于本地开发。例如，我们可以为数据库创建一个卷，以便即使容器停止，其数据也能保持安全。
在 Kubernetes 中，我们使用 PersistentVolumeClaims (PVC)。这些是对存储的请求，连接到 PersistentVolume (PV)。它更灵活，更适合大型设置。我们可以使用 云存储、本地磁盘或网络驱动器。PVC 更复杂，但它们让我们将应用程序与存储分离。
对于需要稳定存储的应用程序（如数据库），Kubernetes 有一种称为 StatefulSet 的东西。它可以确保每个 pod 都有一个唯一的名称和自己的存储。即使 pod 重新启动或移动到另一个节点，它也会保留其数据。
Docker Compose 没有完全匹配的功能。所有服务都被同等对待，如果我们要扩展或移动东西，管理长期数据可能会变得棘手。
自动化可以帮助我们更快地构建、测试和部署应用程序。Docker Compose 和 Kubernetes 都可以用于 CI/CD pipelines，但工具和工作流程有所不同。
Docker Compose 在开发管道中运行良好。我们可以将其与 VS Code 中的 Dev Containers 结合使用，以快速启动本地环境。它非常适合测试需要多个服务的应用程序。
在 GitHub Actions 等 CI 工具中，我们可以运行 docker-compose up 来在合并或部署之前测试我们的应用程序。它很简单并且可以完成任务。Compose 非常适合早期自动化、本地测试和小型团队。
Kubernetes 专为大规模自动化而设计。我们经常使用 Helm 等工具来管理复杂的部署。Helm 允许我们将应用程序打包到 charts 中，并在不同环境中重用配置。
为了实现更多的自动化，团队使用 GitOps。这意味着我们将所有 Kubernetes 设置存储在 Git 中。当我们更新存储库时，Argo CD 或 Flux 等工具会将更改同步到集群。它需要更多的设置，但功能强大，尤其适用于管理许多应用程序或集群的团队。
为了保持应用程序的健康，我们需要了解应用程序内部发生的事情。日志、指标和调试工具可以帮助我们发现问题并快速修复它们。
Docker Compose 为我们提供了检查正在发生的事情的基本工具。我们可以运行 docker-compose logs 来查看我们的容器正在做什么。它显示了每个服务的输出。
我们还可以运行 docker stats 来查看 CPU 和内存使用情况。它有助于在开发过程中进行快速检查。为了获得更深入的了解，我们需要自己添加 Prometheus 或 Grafana 等工具，因为 Compose 默认不包含它们。
Kubernetes 将可观测性提升到了更高的水平。我们可以运行 kubectl logs 来检查日志，就像使用 Compose 一样。但是我们也可以使用 kubectl describe 或 kubectl debug 来更深入地研究 pod 的行为。
Kubernetes 可以很好地与以下监控工具配合使用：
- Prometheus 用于指标
- Grafana 用于仪表板
- Jaeger 或 OpenTelemetry 用于追踪
这使得跟踪复杂系统中的问题变得更加容易，但也意味着需要更多的设置和学习。
让我们来谈谈每种工具如何使用系统资源，以及这对成本和性能意味着什么。
Docker Compose 是轻量级的。它在单台机器上运行所有内容。除了容器本身之外，没有额外的开销。这使得它非常适合本地开发，因为我们不需要太多的 RAM 或 CPU 即可启动小型应用程序。它对于单节点工作来说简单而高效。
Kubernetes 使用更多资源。即使是小型集群也需要 API 服务器、调度程序和控制器管理器等后台服务。这些服务使系统平稳运行，但会增加开销。
也就是说，Kubernetes 专为自动缩放而构建。它可以根据流量向上或向下扩展 pod。如果我们在使用云提供商，它甚至可以扩展整个集群，添加或删除节点。因此，虽然运行成本更高，但它可以在规模上更有效率。我们只为我们需要的付费——当我们需要的时侯。
在以下情况下，Docker Compose 是一个不错的选择：
- 您需要一个简单的设置：如果您正在处理小型应用程序或本地环境，Compose 快速而简单。无需担心复杂的配置。
- 您想在本地进行测试：它非常适合本地开发和测试。我们可以在单台机器上启动多个容器，而无需太多开销。
- 您正在组建一个小团队或个人项目：如果您没有管理大型分布式系统，Docker Compose 可以帮助您保持事物井井有条。
- 您不需要自动缩放：如果您的应用程序不需要动态缩放，Compose 就可以正常工作。它专为简单性而构建，而不是复杂性。
简而言之，当我们想要在单台机器上简单、快速且易于管理的东西时，Docker Compose 非常棒。
在以下情况下，Kubernetes 是最佳选择：
- 你需要管理一个大型系统： 如果你在多台机器上运行多个服务，Kubernetes 可以帮助你顺利地组织和扩展一切。
- 高可用性至关重要： Kubernetes 自动处理 Pod 重启、扩展和负载均衡，确保你的应用程序保持在线，即使部分组件发生故障。
- 你需要自动缩放： Kubernetes 可以根据流量进行向上或向下扩展，使其成为处理需求变化的理想选择。自动缩放
- 你正在管理复杂的生产级应用程序： Kubernetes 专为大型分布式系统而构建，并提供强大的工具，用于大规模监控、调试和部署。
- 你希望在混合环境中： Kubernetes 跨云提供商、本地或混合设置运行良好，从而使我们能够更好地控制基础设施。混合环境
简而言之，当你的应用程序需要跨多台机器进行扩展、保持可用性并进行管理时，请选择 Kubernetes。
从 Docker Compose 迁移到 Kubernetes 似乎是一个很大的步骤，但如果我们一次完成一个阶段，这是可以管理的。请按照以下步骤操作：
- 了解你当前的设置： 首先查看你的 Docker Compose 配置。确定需要迁移的服务、网络和卷。这将使你清楚地了解应用程序的架构。
- 将 Compose 文件转换为 Kubernetes 清单： 使用 Kompose 等工具自动将 Docker Compose 文件转换为 Kubernetes YAML 文件。你需要调整这些文件以适应你的 Kubernetes 集群设置。Kubernetes 清单
- 设置 Kubernetes 集群： 在迁移之前，你需要一个 Kubernetes 集群。你可以使用 Google Kubernetes Engine (GKE)、Amazon EKS 等服务，或者使用 Minikube 设置本地集群。
- 创建部署、服务和卷： 在 Kubernetes 中，我们需要为每个服务定义 Deployment，为处理内部和外部访问定义 Service，以及为存储定义 PersistentVolumeClaims。
- 上线前进行本地测试： 设置 Kubernetes 清单后，使用 kubectl apply 在本地对其进行测试。在扩展到生产环境之前，请确保一切正常。
- 逐步迁移： 每次迁移一个服务。Kubernetes 允许我们并行运行 Docker Compose 和 Kubernetes 服务，从而简化过渡。
- 监控和优化： 迁移后，请密切关注资源使用情况、性能和扩展。Kubernetes 为我们提供了强大的工具来监控和根据需要调整配置。
选择 Docker Compose 还是 Kubernetes 取决于我们项目的规模和复杂性。
- Docker Compose 非常适合较小的项目、本地开发和简单的应用程序。它易于设置、使用快速，并且非常适合单节点环境。
- Kubernetes 在我们需要管理具有高可用性和自动缩放功能的大型分布式系统时，它会发光。它非常适合需要强大的编排和监控的复杂生产级应用程序。
如果我们只是刚开始或正在开发一个小型应用程序，那么 Docker Compose 是最佳选择。但是，随着我们扩展并需要更多地控制性能、正常运行时间和可伸缩性，Kubernetes 成为更好的选择。这两种工具都很强大，但了解我们的需求是做出正确决策的关键。