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朋友們大家好，如果您正在準備技術面試，那麼您必須為 Docker 和 Kubernetes 等容器技術做好準備，因為容器現在用於部署大多數應用程式，包括微服務和單體應用。

如今，系統設計和軟體開發人員面試中最常見的問題之一是Docker、Kubernetes 和 Podman 之間的差異？它們是什麼以及何時使用它們。

過去我討論過API網關與負載平衡器、水平與垂直擴展、 正向代理與反向代理等系統設計問題，今天我將回答Docker、Kubernetes和Podman之間的差異。

Docker、Kubernetes 和 Podman 都是受歡迎的容器化工具，讓開發人員和 DevOps 以一致且高效的方式打包和部署應用程式。

Docker是流行的容器化平台，允許開發人員在容器中建立、部署和執行應用程式。

Docker 提供了一組工具和 API，使開發人員能夠建置和管理容器化應用程式，包括 Docker Engine、Docker Hub 和 Docker Compose。

另一方面， Kubernetes是一個開源容器編排平台，可以自動化容器化應用程式的部署、擴展和管理。

Kubernetes 還提供了一組 API 和工具，使開發人員能夠在多個主機和環境中大規模部署和管理容器化應用程式。

而**，Podman**是一個相對較新的容器化工具，與Docker類似，但架構不同。 Podman 不需要守護程序來執行容器，並且它與 Docker 映像和註冊表相容。

Podman 提供了一個簡單的命令列介面來建立和管理容器，在許多情況下它可以用作 Docker 的直接替代品。

現在我們已經基本了解它們是什麼以及它們的作用，讓我們深入研究它們以了解它們是如何工作的。

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什麼是 Docker？它是如何運作的？

正如我所說，Docker 是一個開源平台，使開發人員能夠在容器內自動部署和管理應用程式。

它提供了一種將應用程式及其相依性打包到稱為容器的標準化單元中的方法，該單元可以在任何相容的系統上執行，而無需擔心作業系統或底層基礎設施的差異。

身為開發人員或 DevOps 工程師，您應該了解以下幾個重要的 Docker 概念：

1. 容器化

Docker 利用容器化技術建立隔離的環境（稱為容器）來執行應用程式。容器是輕量級的，封裝了執行應用程式所需的應用程式程式碼、執行時間、系統工具、程式庫和相依性。

這使得應用程式能夠在不同的環境中一致地執行，確保無論底層系統如何，它們的行為都是相同的。

2. Docker 映像

Docker 映像可作為建立容器的範本。它是一個只讀快照，包含應用程式程式碼和所有必要的依賴項。

Docker 映像是使用Docker file建立的，該文件是一個文字文件，指定建置映像的步驟。 Dockerfile中的每個步驟代表映像中的一個層，從而實現映像的高效儲存和共用。

3.Docker引擎

Docker Engine是Docker的核心元件。它負責建置和執行基於Docker映像的容器。 Docker 引擎包括管理容器的伺服器和允許使用者與 Docker 互動的命令列介面 (CLI)。

4. Docker 註冊表

Docker 映像可以儲存在登錄中，例如 Docker Hub 或私有註冊表。註冊表是Docker映像的集中儲存庫，可輕鬆地在不同系統之間共用和分發映像。開發人員可以從登錄中提取預先建置的映像，或推送自己的自訂映像供其他人使用。

5. 容器生命週期

為了執行應用程式， Docker從映像建立容器。容器是隔離的，有自己的檔案系統、流程和網路介面。

它們可以根據需要啟動、停止、暫停和刪除。 Docker 提供了一組命令和 API 來管理容器的生命週期，從而可以輕鬆擴展、更新和監控。

6. 容器編排

雖然Docker本身提供了容器管理功能，但它還可以與 Kubernetes 等容器編排平台無縫協作。

這些平台支援管理大型容器集群，處理負載平衡、擴展和跨多個主機的自動部署等任務。

總體而言， Docker 利用容器化技術簡化了應用程式的打包、分發和執行過程。它幫助開發人員實現應用程式的一致性、可移植性和可擴展性，使其成為現代軟體開發和部署工作流程中的熱門選擇。

這也是ByteByteGo的一個很好的圖表，它突出顯示了 Docker 的關鍵元件及其工作原理：

什麼是 Kubernetes？它是如何運作的？

Docker 和 Kubernetes 就像兄弟一樣，經常被一起提及，但它們卻有很大不同。 Kubernetes是一個開源容器編排平台，可自動執行容器化應用程式的部署、擴充和管理。

它提供了一個框架，用於跨機器叢集執行和協調多個容器，從而更輕鬆地管理複雜的分散式系統。

以下是我認為每個開發人員或 DevOps 都應該學習和了解的重要 Kubernetes 或 K8 概念：

1. 集群架構

Kubernetes 以叢集架構執行，由一個主節點和多個工作節點組成。主節點管理叢集並協調整體操作，而工作節點負責執行容器。

2. Pod

Kubernetes 中的基本部署單元是 Pod。 Pod 是一個或多個容器的邏輯群組，這些容器位於同一位置並共享相同的資源，例如網路命名空間和儲存。

Pod 內的容器可以使用 localhost 相互通訊。 Pod 被視為臨時單元，可輕鬆建立、更新或終止。

3. 副本集和部署

副本集定義了在任何給定時間執行的相同 Pod 副本的所需數量。

它們透過自動管理和維護所需數量的 Pod 執行個體來確保高可用性和可擴充性。

部署是一種更高層次的抽象，可讓您以聲明方式管理和更新副本集，從而實現應用程式版本的無縫滾動更新和回滾。

4. 服務

Kubernetes 服務提供穩定的網路端點來連接到一組 Pod。它們支援負載平衡並將 Pod 內的容器公開給其他服務或外部用戶端。

服務抽象化了底層的 Pod 實例，允許應用程式與其他元件進行通信，而無需擔心它們的動態特性。

5. 標籤和選擇器

Kubernetes 使用標籤和選擇器來實現靈活、動態的物件分組和選擇。標籤是附加到 Pod、部署、服務和其他 Kubernetes 物件的鍵值對。

選擇器用於根據物件的標籤過濾和匹配物件，從而可以進行有針對性的操作並對相關資源進行分組。

6. 縮放和自動縮放

Kubernetes 可讓您透過調整 pod 副本的數量來擴展應用程式。 Pod 水平自動擴展 (HPA) 是一項根據資源利用率指標（例如 CPU 或記憶體使用情況）自動擴展 Pod 副本數量的功能。

7. 容器網絡

Kubernetes 也管理 Pod 和節點之間的網路。每個 Pod 都有自己的 IP 位址，Pod 內的容器可以使用localhost相互通訊。

Kubernetes 提供了網路插件，可以促進容器網路並實現跨 Pod 和叢集的通訊。

8. 集群管理

Kubernetes 還提供廣泛的叢集管理功能，包括捲動更新、機密管理、設定管理和執行狀況監控。

它提供了一種聲明式方法來定義系統的所需狀態，使 Kubernetes 能夠持續監控實際狀態並將其與所需狀態進行協調。

9. 貨櫃存放

Kubernetes 支援各種儲存選項，包括持久磁碟區和儲存類別。持久卷提供了一種將儲存與 Pod 生命週期分離的方法，從而實現跨 Pod 和容器重新啟動的資料持久化和共享。

透過抽象化大規模管理容器的複雜性，Kubernetes 使開發人員能夠專注於應用程式邏輯而不是基礎架構管理。

它提供了一個強大且可擴展的平台，用於部署和管理容器化應用程式，使其成為建置現代雲端原生系統的流行選擇。

這是一個很好的圖表，顯示了 K8 或 Kubernetes 的不同元件以及它們如何協同工作：

Podman 是什麼？它是如何運作的？

現在您已經知道什麼是 Docker 和 Kubernetes，是時候看看另一個流行的工具 Podman，它通常被視為 Docker 的替代品。

Podman 是一個開源容器執行時間和管理工具，提供用於管理容器的命令列介面 (CLI)。

它旨在成為 Docker 的兼容替代方案，提供與 Docker 相容的 API，並允許熟悉 Docker 的用戶輕鬆過渡*。 Podman 設計提供安全且輕量的容器體驗。

以下概述了 Podman 的工作原理以及您應該了解的重要 Podman 概念：

1. 容器運作時

Podman 作為容器執行時，這意味著它可以建立和執行容器。它使用相容於開放容器計劃 (OCI) 的容器格式，確保與其他容器執行時的兼容性，並允許 Podman 執行符合 OCI 的容器。

2. CLI 相容性

Podman 的 CLI 旨在讓 Docker 用戶熟悉。它提供類似於 Docker CLI 的命令，讓使用者可以輕鬆管理容器、映像、磁碟區和網路。

這種相容性使開發人員和系統管理員可以更輕鬆地從 Docker 過渡到 Podman，而無需對其工作流程進行重大更改。

3.無根容器

Podman 的一項顯著功能是它對無根容器的支援。它允許非 root 用戶無需特權存取即可執行容器。

這透過將容器與主機系統隔離並降低容器逃逸的風險來增強安全性。

4. 容器管理

Podman 提供一系列管理功能，例如建立、啟動、停止和刪除容器。它支援網路配置，允許容器之間以及主機系統之間進行通訊。

Podman 還提供了管理容器磁碟區、環境變數和資源限制的選項。

5. 容器鏡像

與 Docker 一樣，Podman 依賴容器映像作為建立容器的基礎。它可以從各種容器註冊表（包括 Docker Hub）中提取和推送容器映像。 Podman 也可以使用 Dockerfile 在本機建置映像或從其他容器執行時匯入映像。

6. Pod 支持

Podman 超越了單一容器，支援 Pod 的概念，類似 Kubernetes。 Pod 是一組共享相同網路命名空間和資源的容器。

Podman 讓使用者可以建立和管理 Pod，從而實現容器之間更複雜的部署和通訊模式。

7. 與編排平台集成

雖然 Podman 可以用作獨立的容器執行時，但它也可以與 Kubernetes 等容器編排平台整合。它可以充當 Kubernetes Pod 的容器執行時，允許使用者在 Kubernetes 叢集中利用 Podman 的功能和相容性。

8. 安全焦點

Podman 非常重視安全性。它支援使用者命名空間映射等功能，將容器使用者ID映射到主機上的非root使用者ID，從而增強容器隔離。

Podman 還整合了 SELinux 和 seccomp 設定檔等安全增強技術，以提供額外的保護層。

Podman 旨在為 Docker 用戶提供無縫過渡，同時強調安全性和輕量級容器管理。

它提供相容性、靈活性和用戶友好的 CLI，對於尋求替代容器執行時的人來說是一個引人注目的選擇。

Docker、Kubernetes 和 Podman 之間有什麼區別？

以下是 Docker、Kubernetes 和 Podman 之間的主要區別，我對它們的不同點進行了比較，主要是這些工具提供的功能和功能，例如容器化和容器管理等。

1. 容器引擎

Docker 主要是用於建置、執行和分發容器的容器執行時和引擎。另一方面，Kubernetes 是一個編排平台，旨在管理跨機器叢集的容器化應用程式。

Podman 是一個容器執行時間和管理工具，提供與 Docker 相容的 CLI 和容器執行時間。

2. 容器格式

Docker 使用自己的容器格式，稱為 Docker 容器。 Kubernetes可以使用多種容器格式，但 Docker 容器是最常見的選擇。

另一方面，Podman 使用相容於開放容器計劃 (OCI) 的容器格式，並且可以執行符合 OCI 的容器。

3. 編排

Docker 擁有內建的編排工具 Docker Swarm，它允許管理一組用於執行容器的 Docker 節點。

另一方面，Kubernetes 提供了用於管理容器化應用程式的高級編排功能，包括擴充功能、負載平衡、自動化部署和自我修復。

Podman 沒有像 Docker Swarm 或 Kubernetes 這樣的內建編排功能，但它可以與 Kubernetes 或其他編排平台一起工作。

4. 集群管理

Docker 本身不支援管理容器叢集。另一方面，Kubernetes 是專門為管理容器叢集而設計的，並提供擴展、升級、監控和管理容器化應用程式的功能。

Podman 本身不支援管理容器集群，但可以與 Kubernetes 或其他容器編排框架等外部工具一起使用。

5. 安全

對於安全性比較，Docker 提供了基本的隔離和安全功能，但其主要重點是執行單一容器。 Kubernetes 提供進階安全功能，例如網路策略、秘密管理和 RBAC。

另一方面， Podman專注於安全性，並提供使用者命名空間映射、seccomp 設定檔和 SELinux 整合等功能，以增強容器安全性。

6. 使用者介面

相較於 UI， Docker提供了使用者友善的 CLI 和基於 Web 的圖形介面（Docker Desktop）來管理容器。 Kubernetes 有一個名為"kubectl"的 CLI 工具和一個基於 Web 的儀表板（Kubernetes Dashboard），用於管理容器和叢集。

同時，Podman 提供了類似 Docker CLI 的 CLI，可以與Cockpit等第三方工具一起使用，進行基於 Web 的管理。

而且，如果您喜歡表格，這裡有一個很好的表格，我以表格格式列出了Docker、Kubernetes 和 Podman 之間的所有差異：

這些是Docker、Kubernetes 和 Podman 之間的根本區別，它們在容器化生態系統中服務於不同的目的。

系統設計訪談資源：

而且，這裡列出了最佳系統設計書籍、線上課程和練習網站，您可以查看這些內容，以便更好地為系統設計面試做好準備。這些課程中的大多數也回答了我在這裡分享的問題。

1. DesignGuru 的 Grokking 系統設計課程：一個互動式學習平台，提供實作練習和真實場景，以增強您的系統設計技能。

2. 《系統設計面試》作者：Alex Xu ：這本書深入探討了系統設計概念、策略和麵試準備技巧。

3. Martin Kleppmann 的「設計資料密集型應用程式」 ：綜合指南，涵蓋了設計可擴展且可靠的系統的原則和實踐。

4. LeetCode 系統設計 標籤：LeetCode 是一個受歡迎的技術面試準備平台。 LeetCode 上的系統設計標籤包含各種練習問題。

5. GitHub 上的「系統設計入門」 ：精選的資源列表，包括文章、書籍和影片，可幫助您準備系統設計面試。

6. Educative 的系統設計課程：一個互動式學習平台，提供實作練習和真實場景，以增強您的系統設計技能。

7. 高可擴展性部落格：該部落格包含有關高流量網站和可擴展系統架構的文章和案例研究。

8. YouTube 頻道：請參閱「Gaurav Sen」和「Tech Dummies」等頻道，以取得有關係統設計概念和麵試準備的富有洞察力的影片。

9. ByteByteGo ：Alex Xu 的一本現場書籍和課程，用於系統設計面試準備。它包含《系統設計訪談》第一捲和第二卷的所有內容，並將隨即將推出的第三卷進行更新。

10. Exponent ：一個專為面試準備的網站，特別是針對亞馬遜和谷歌等 FAANG 公司，他們還有很棒的系統設計課程和許多其他材料，可以幫助您破解 FAAN 面試。

image_credit - ByteByteGo

這就是Docker、Kubernetes 和 Podman 之間的差異。總之，Docker 是一個用於建立和管理容器的流行容器化平台，Kubernetes 是一個用於大規模管理容器化應用程式的容器編排平台，而Podman是一個具有不同架構的容器化工具，可以用作Docker的直接替代品在很多情況下。

這些工具都有不同的用途，它們都可以一起使用，為開發人員提供全面的容器化解決方案，但更重要的是每個開發人員和 DevOps 都應該了解這些工具。

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原文出處：https://dev.to/somadevtoo/difference-between-docker-kubernetes-and-podman-for-system-design-interview-3an6