Docker 容器与 Kubernetes 的关系：K8s 能缺少 Docker 吗？

近年来，容器化技术在软件开发和运维领域中得到了广泛的应用，其中 Docker 和 Kubernetes（通常简称为 K8s）是这两种技术的代表。Docker 是一种轻量级的容器化技术，而 Kubernetes 是一个容器编排工具，这两者可以相互协作，以提供高效、可扩展的应用程序管理解决方案。

Docker 容器简介

Docker 是一个开源的平台，在这个平台上你可以自动化地部署、扩展和管理应用程序的容器。容器是轻量级、可移植的执行环境，能够将应用程序及其所有依赖打包在一起。

创建一个 Docker 容器的基本步骤如下：

  1. 编写一个 Dockerfile。
  2. 使用命令 docker build 构建镜像。
  3. 使用命令 docker run 启动容器。

例如，下面的例子展示了一个简单的 Dockerfile，用于构建一个 Node.js 应用：

# 使用 Node.js 官方镜像作为基础镜像
FROM node:14

# 设置工作目录
WORKDIR /usr/src/app

# 复制 package.json 和 package-lock.json 文件
COPY package*.json ./

# 安装依赖
RUN npm install

# 复制应用程序的所有文件
COPY . .

# 暴露应用运行的端口
EXPOSE 3000

# 指定容器启动时运行的命令
CMD [ "node", "app.js" ]

构建镜像的命令：

docker build -t my-node-app .

运行容器的命令：

docker run -p 3000:3000 my-node-app

Kubernetes 概述

Kubernetes 是一个用于容器化应用程序的开源编排系统。它可以通过自动化多个容器的部署、扩展和管理过程，简化容器管理任务。K8s 支持多种容器运行时，包括 Docker、containerd 和 CRI-O。

通过 Kubernetes，我们可以简化容器的管理，执行诸如负载均衡、服务发现、自我修复和自动化滚动更新等任务。

在 K8s 中，创建一个应用通常涉及编写 YAML 文件，以定义应用的 Pods、Services 和其他 Kubernetes 资源。例如，下面的 YAML 文件定义了一个简单的 Deployment：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: my-node-app
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: my-node-app
  template:
    metadata:
      labels:
        app: my-node-app
    spec:
      containers:
      - name: my-node-app
        image: my-node-app:latest
        ports:
        - containerPort: 3000

使用以下命令应用该配置：

kubectl apply -f deployment.yaml

Docker 与 Kubernetes 的关系

那么，Docker 容器与 Kubernetes 之间到底是怎样的关系呢？Kubernetes 支持多种容器运行时，而 Docker 是最初 K8s 所依赖的运行时之一。实际上，Kubernetes 的设计旨在能够适应不同的容器运行时，这意味着用户可以使用非 Docker 的其他选项，如 containerd 或 CRI-O。

在 Kubernetes 集群中，驱动容器的组件称为 Kubelet，它会与容器运行时交互来管理容器的生命周期。K8s 可以通过其容器运行时接口（CRI）与容器运行时进行通信，而 Docker 也通过 Docker shim 来实现这一功能。

类图

下面的类图展示了 Docker 容器、Kubernetes 和容器运行时之间的关系：

classDiagram
    class DockerContainer {
        +start()
        +stop()
        +restart()
    }

    class Kubernetes {
        +deploy(container: DockerContainer)
        +scale(deploymentName: String, replicas: Integer)
    }

    class ContainerRuntime {
        +run(container: DockerContainer)
        +stop(container: DockerContainer)
    }

    DockerContainer <|-- ContainerRuntime
    Kubernetes o--> DockerContainer
    Kubernetes --> ContainerRuntime

结论

虽然 Kubernetes 最初依赖于 Docker 作为其默认容器运行时，但随着技术的发展，K8s 已经能够支持多种容器运行时。Docker 和 Kubernetes 并不是互相排斥的，反而它们之间的协作使得容器化技术得以更好地发展，帮助开发团队快速、灵活地交付高质量的应用程序。

无论使用 Docker 作为容器运行时，还是选择其他替代品，K8s 为容器管理提供了强大的生态支持，使得容器化的应用能够随着企业的发展蓬勃增长。在今后的容器化发展的道路上，Docker 和 Kubernetes 都是不可或缺的重要组成部分。