Kubernetes vs. Docker : pourquoi pas les deux ?

Un conteneur est une unité exécutable de logiciel qui regroupe le code d'application avec ses dépendances, lui permettant de fonctionner sur n'importe quelle infrastructure informatique. Un conteneur est autonome ; il est séparé du système d’exploitation hôte, généralement Linux, ce qui le rend portable dans les environnements informatiques.

Pour comprendre le concept de conteneur, il faut le comparer à une machine virtuelle (VM). Les deux sont basés sur des technologies de virtualisation, mais si un conteneur virtualise un système d'exploitation, une machine virtuelle tire parti d'un hyperviseur, une couche logicielle légère entre la machine virtuelle et le matériel d'un ordinateur, pour virtualiser le matériel physique. 

Avec la virtualisation traditionnelle, chaque machine virtuelle contient une copie complète d'un système d'exploitation (OS) invité, une copie virtuelle du matériel nécessaire pour exécuter le système d'exploitation et une application (avec ses bibliothèques et dépendances associées). Un conteneur, en revanche, ne comprend qu'une application et ses bibliothèques et dépendances. L'absence d'un hôte invité réduit considérablement la taille d'un conteneur, ce qui le rend léger, rapide et portable. En outre, un conteneur utilise automatiquement les paramètres DNS de l’hôte.

Les ingénieurs peuvent utiliser les conteneurs pour développer rapidement des applications qui s'exécutent de manière cohérente sur un grand nombre de systèmes distribués et d'environnements multiplateformes. La portabilité des conteneurs élimine de nombreux conflits liés aux différences d'outils et de logiciels entre les équipes fonctionnelles. 

Cela les rend particulièrement bien adaptés aux workflows DevOps, facilitant la collaboration entre les développeurs et les opérations dans tous les environnements. Petits et légers, les conteneurs sont également idéaux pour les architectures de microservices, dans lesquelles les applications sont composées de services plus petits et faiblement couplés. La conteneurisation est souvent la première étape de la modernisation des applications sur site et de leur intégration aux services cloud.

Docker est une plateforme de conteneurisation open source. Il s'agit essentiellement d'une boîte à outils qui permet aux développeurs de créer, déployer et gérer des conteneurs de manière plus simple, plus sûre et plus rapide. Cette boîte à outils est également connue sous le nom de containerd.

Bien qu'il s'agisse à l'origine d'un projet open source, Docker fait aujourd'hui référence à Docker, Inc., la société qui fabrique le produit commercial Docker. Actuellement, il s'agit de l'outil le plus populaire pour créer des conteneurs, que les développeurs utilisent Windows, Linux ou MacOS.

En fait, les technologies de conteneur étaient disponibles depuis des décennies avant la sortie de Docker en 2013. A l'origine, les conteneurs Linux (ou LXC) étaient les plus répandus. Docker a été construit sur LXC, mais la technologie personnalisée de Docker a rapidement dépassé LXC pour devenir la plateforme de conteneurisation la plus populaire. 

Parmi les principales caractéristiques de Docker, citons sa portabilité. Les conteneurs Docker peuvent s’exécuter sur n’importe quel environnement de bureau, centre de données ou cloud. Un seul processus peut être exécuté dans chaque conteneur, ce qui permet à une application de fonctionner en continu pendant qu'une partie de celle-ci est en cours de mise à jour ou de réparation.

Voici quelques-uns des outils et de la terminologie couramment utilisés avec Docker :

• Docker Engine : l’environnement d’exécution qui permet aux développeurs de créer et d’exécuter des conteneurs.
• Fichier Docker (Dockerfile) : un simple fichier texte qui définit tout ce qui est nécessaire pour créer une image de conteneur Docker, comme les spécifications du réseau du système d’exploitation et les emplacements des fichiers. Il s’agit essentiellement d’une liste de commandes que Docker Engine exécute pour assembler l’image.
• Docker Compose : un outil qui permet de définir et d’exécuter des applications multi-conteneurs. Il crée un fichier YAML pour spécifier les services inclus dans l’application et peut déployer et exécuter des conteneurs avec une seule commande via le Docker CLI.

Revenons maintenant sur les raisons pour lesquelles Kubernetes a cessé de prendre en charge Docker en tant qu’environnement d’exécution de conteneur. Comme indiqué précédemment, Docker est un containerd et non une exécution de conteneur. Cela signifie que Docker s'appuie sur un environnement d'exécution de conteneur sous-jacent pour fournir aux utilisateurs des fonctionnalités et des outils via une interface utilisateur. Pour prendre en charge Docker en tant qu’environnement d’exécution, Kubernetes devait prendre en charge et implémenter un environnement d’exécution distinct appelé Docker Shim, qui se trouvait essentiellement entre les deux technologies et les aidait à communiquer.

Cela a été réalisé à une époque où il n'existait pas encore beaucoup de moteurs d'exécution de conteneurs. Cependant, maintenant qu'il existe plusieurs options, dont CRI-O est un exemple, Kubernetes peut offrir aux utilisateurs un large choix d'exécution de conteneurs, dont beaucoup utilisent l'interface standard Container Runtime Interface (CRI, interface d'exécution de conteneur), qui permet à Kubernetes et à l'exécution de conteneurs de communiquer de manière fiable sans intermédiaire.

Cependant, même si Kubernetes ne fournit plus de support spécifique à Docker en tant qu'environnement d'exécution, il peut toujours exécuter et gérer des conteneurs créés avec l'Open Container Initiative (OCI), le format d'image propre à Docker qui permet d'utiliser des fichiers Dockerfiles et de créer des images Docker. En d'autres termes, Dockers a encore beaucoup à offrir dans l'écosystème Kubernetes.

La plateforme de conteneurisation Docker offre tous les avantages des conteneurs mentionnés précédemment, notamment les suivants :

• Portabilité légère : les applications conteneurisées peuvent être déplacées d'un environnement à un autre (partout où Docker est opérationnel) et fonctionneront indépendamment du système d'exploitation.
• Développement d'applications agiles : la conteneurisation facilite l'adoption de processus CI/CD et permet de tirer parti des méthodologies agiles, telles que DevOps. Par exemple, les applications conteneurisées peuvent être testées dans un environnement et déployées dans un autre en réponse à l’évolution rapide des besoins métier.
• Évolutivité : les conteneurs Docker peuvent être créés rapidement et plusieurs conteneurs peuvent être gérés efficacement et simultanément.

Parmi les autres fonctionnalités de l’API Docker, citons la possibilité de suivre et de restaurer automatiquement les images de conteneurs, d’utiliser les conteneurs existants comme images de base pour la création de nouveaux conteneurs et de créer des conteneurs en fonction du code source de l’application. Docker s'appuie sur une communauté dynamique de développeurs qui partagent des milliers de conteneurs sur Internet via le Docker Hub.

Mais si Docker fonctionne bien avec les applications de petite taille, les applications de grande entreprise peuvent impliquer un nombre considérable de conteneurs (parfois des centaines, voire des milliers), ce qui devient difficile pour les équipes informatiques chargées de les gérer. C’est là que l’orchestration de conteneurs entre en jeu. Docker possède son propre outil d’orchestration, Docker Swarm, mais de loin, l’option la plus populaire et la plus efficace est Kubernetes.

Docker dispose de plusieurs commandes utilisées pour la création et l'exécution de conteneurs :

• docker build  : cette commande crée une nouvelle image Docker à partir du code source (c’est-à-dire à partir d’un fichier Dockerfile et des fichiers nécessaires).
• docker create  : cette commande crée une nouvelle image Docker à partir d'une image sans la démarrer, ce qui implique la création d'une couche de conteneur inscriptible sur l'image et sa préparation.
• docker run  : cette commande fonctionne exactement comme la commande docker create , sauf qu’il faut l’étape supplémentaire consistant à l’exécuter après la création.
• docker exec  : cette commande permet d'exécuter une nouvelle commande dans un conteneur qui est déjà en cours d'exécution.

Kubernetes est une plateforme d'orchestration de conteneurs open source permettant de planifier et d'automatiser le déploiement, la gestion et la mise à l'échelle des applications conteneurisées. Les conteneurs fonctionnent dans une architecture de conteneurs multiples appelée « cluster ». Un cluster Kubernetes inclut un conteneur désigné comme plan de contrôle qui planifie les workloads pour le reste des conteneurs (ou nœuds) du cluster.

Le nœud maître détermine où héberger les applications (ou les conteneurs Docker), décide comment les assembler et gère leur orchestration. En regroupant les conteneurs qui composent une application en clusters, Kubernetes facilite la découverte de services et permet de gérer de grands volumes de conteneurs tout au long de leur cycle de vie. 

Google a présenté Kubernetes comme projet open source en 2014. Désormais, il est géré par une base de logiciel open source appelée Cloud Native Computing Foundation (CNCF). Conçu pour l’orchestration de conteneurs dans les environnements de production, Kubernetes est populaire en partie pour ses fonctionnalités fiables, une communauté open source active avec des milliers de contributeurs, ainsi que la prise en charge et la portabilité auprès des principaux fournisseurs de cloud public (IBM Cloud, Google, Azure et AWS).

• Déploiement automatisé : Kubernetes planifie et automatise le déploiement de conteneurs sur plusieurs nœuds de calcul, qui peuvent être des machines virtuelles ou des Bare Metal Server. 
• Découverte de services et équilibrage de charge : il expose un conteneur sur Internet et utilise l'équilibrage de charge lorsque des pics de trafic se produisent pour maintenir la stabilité.
• Fonctionnalités d’auto-scaling : démarre automatiquement de nouveaux conteneurs pour gérer des charges lourdes, que ce soit en fonction de l’utilisation du processeur, des seuils de mémoire ou des indicateurs personnalisés.
• Capacités d’auto-réparation : Kubernetes redémarre, remplace ou réorganise les conteneurs lorsqu'ils tombent en panne ou lorsque des nœuds cessent de fonctionner, et il arrête les conteneurs qui ne répondent pas aux contrôles de santé définis par l'utilisateur.
• Déploiements et annulations automatisés : il déploie les modifications apportées aux applications et surveille l'état de santé des applications pour détecter tout problème, annulant les modifications en cas de problème.
• Orchestration du stockage : installe automatiquement un système de stockage local ou cloud permanent selon les besoins afin de réduire la latence et d’améliorer l’expérience utilisateur.
• Provisionnement dynamique des volumes : permet aux administrateurs de cluster de créer des volumes de stockage sans avoir à faire manuellement appel à leurs fournisseurs de stockage ou à créer des objets.

Bien que Kubernetes et Docker soient des technologies distinctes, ils sont hautement complémentaires et forment une combinaison puissante. Docker fournit la composante conteneurisation, permettant aux développeurs d'intégrer facilement des applications dans de petits conteneurs isolés via la ligne de commande. Les développeurs peuvent ensuite exécuter ces applications dans leur environnement informatique, sans avoir à se soucier des problèmes de compatibilité. Si une application fonctionne sur un seul nœud pendant les tests, elle fonctionnera partout.

Lorsque la demande augmente, Kubernetes assure l'orchestration des conteneurs Docker, en les planifiant et en les déployant automatiquement dans les environnements informatiques afin de garantir une haute disponibilité. En plus de l’exécution de conteneurs, Kubernetes offre les avantages de l’équilibrage de charge, de l’auto-réparation et des déploiements et restaurations automatisés. En outre, il dispose d'une interface utilisateur graphique pour en faciliter l'utilisation.

Pour les entreprises qui prévoient de faire évoluer leur infrastructure à l’avenir, il pourrait être judicieux d’utiliser Kubernetes dès le départ. Et pour celles qui utilisent déjà Docker, Kubernetes utilise des conteneurs existants et des workloads tout en prenant en charge les problèmes complexes liés à la mise à l'échelle. 

Les versions ultérieures de Docker disposent d’une intégration avec Kubernetes. Cette fonctionnalité permet aux équipes de développement d’automatiser et de gérer plus efficacement toutes les applications conteneurisées que Docker les a aidées à créer.

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