L'orchestration Docker permet d'automatiser la gestion et l'exécution de conteneurs d'applications. Découvrez tout ce que vous devez savoir sur cette technique, et les meilleurs outils tels que Kubernetes ou Docker Swarm et Compose.
Les conteneurs sont légers et éphémères, ce qui peut fortement compliquer leur exécution en production. C'est tout particulièrement le cas lorsqu'ils sont appairés avec des microservices, généralement exécutés dans leurs propres conteneurs.
Une seule application conteneurisée peut reposer sur l'exploitation de plusieurs centaines ou milliers de conteneurs, notamment dans le cas de systèmes à grande échelle.
Par conséquent, la gestion manuelle peut être extrêmement compliquée. Afin de simplifier ce processus, les équipes DevOps peuvent utiliser l'orchestration Docker.
Qu'est-ce qu'un conteneur ?
La conteneurisation est une méthode de construction, packaging et déploiement de logiciel. Les conteneurs sont similaires aux machines virtuelles (VM), mais la principale différence est qu'ils sont isolés et abstraits du système d'exploitation et de l'infrastructure sur laquelle ils sont exécutés.
Un conteneur inclut à la fois le code d'une application, et tout le nécessaire pour que ce code s'exécute correctement. Les principaux avantages sont la portabilité entre les environnements, l'accélération du développement d'applications, et l'optimisation de la consommation de ressources.
Qu'est-ce que Docker ?
Docker est le runtime de conteneurs le plus populaire à l'échelle mondiale. À lui seul, ce logiciel a stimulé l'adoption massive de l'architecture conteneurisée au fil des dernières années.
Il permet de développer des applications conteneurisées de façon intuitive, et regroupe un ensemble d'outils pouvant être exploités par les développeurs pour le packaging d'application en images de conteneurs, l'exécution de conteneurs et la gestion de leur cycle de vie.
Les images de conteneurs Docker sont adoptées comme standard industriel par l'Open Container Initiative (OCI). Elles sont faciles à créer et à partager, et permettent aux développeurs de déployer des conteneurs de façon constante sur n'importe quel hôte compatible.
Qu'est-ce que l'orchestration de conteneurs ?
L'orchestration de conteneurs consiste à automatiser les tâches d'exécution et de gestion des conteneurs de façon déclarative. Ceci inclut le provisionnement, le déploiement, le scaling ou encore l'équilibrage de charge.
Il s'agit d'un processus automatique de gestion ou de planification des conteneurs individuels d'une application basés sur des microservices au sein de multiples clusters.
L'orchestration de conteneurs apporte plusieurs avantages. Elle permet de simplifier les opérations, de gagner en résilience grâce aux capacités de scaling automatique, et d'accroître la sécurité des applications en éliminant le risque d'erreurs humaines.
Cette méthode peut être utilisée dans n'importe quel environnement pouvant accueillir des conteneurs. Elle permet de déployer la même application sur différents environnements sans passer par un redesign.
Une orchestration de conteneurs est généralement nécessaire pour les logiciels en production, les applications nécessitant un scaling et une résilience, et pour les pratiques de livraison et déploiement continue (CI/CD) au sein d'une équipe DevOps.
Qu'est-ce que l'orchestration Docker ?
L'orchestration Docker est un ensemble de pratiques et technologies dédiées à la gestion de conteneurs Docker à grande échelle. Lorsque les applications conteneurisées s'étendent à un large nombre de conteneurs, les capacités d'orchestration deviennent indispensables.
Il existe différents outils pour l'orchestration Docker. Tout d'abord, Kubernetes est considéré comme un standard pour l'orchestration de conteneurs. Il s'agit d'une plateforme puissante, mais complexe et difficile à maîtriser.
En guise d'alternative, l'écosystème Docker propose ses propres outils d'orchestration dont Swarm et Compose. Généralement considérés comme moins puissants que Kubernetes, ces outils sont néanmoins plus simples d'utilisation et directement disponibles pour les utilisateurs de Docker.
Enfin, les plateformes cloud de conteneurisation comme Amazon Elastic Container Service (EKS), Google Cloud Run, ou Azure Container Instances (ACI) offrent des capacités basiques d'orchestration et sont moins complexes qu'une solution complète telle que Kubernetes.
Kubernetes, un outil open source d'orchestration Docker
Kubernetes est une plateforme d'orchestration de conteneurs open-source, initialement conçue et développée par les ingénieurs de Google. Cet outil a été donné à la Cloud Native Computing Foundation lors de sa création en 2015.
Il s'agit de l'orchestrateur de conteneurs le plus populaire. On l'utilise pour exécuter des milliers de clusters en production à grande échelle.
Ses fonctionnalités d'orchestration sont puissantes, mais leur maîtrise requiert un temps d'apprentissage. Son architecture repose sur des clusters, des nœuds, un plan de contrôle, des agents Kubelet et des pods de conteneurs.
Docker Swarm : l'outil d'orchestration Docker
À l'origine, Docker est une plateforme de construction de conteneurs. Toutefois, elle inclut aussi plusieurs outils d'orchestration de conteneurs.
Le « Swarm Mode » permet de créer un ensemble de nœuds gérés par un nœud maître, similaire à un cluster Kubernetes. Il offre toutes les fonctionnalités nécessaires à l'orchestration.
Il s'agit de l'outil d'orchestration natif de Docker. On l'utilise pour le packaging et l'exécution d'applications sous forme de conteneurs.
En effet, Swarm peut trouver les images de conteneurs pertinentes et les déployer sur PC, serveur ou cloud. Plus simple à configurer et à utiliser que Kubernetes, c'est une option attractive pour les cas d'usage à petite échelle et les équipes de développement dépourvues d'expertise.
L'architecture Docker Swarm regroupe plusieurs composants. Tout d'abord, Swarm est une collection de nœuds incluant au moins un gestionnaire et plusieurs nœuds travailleurs. Chaque nœud est une machine physique ou virtuelle, et un swarm est l'équivalent d'un cluster Kubernetes.
Le service est une tâche que les noeuds agents ou les managers doivent effectuer sur le swarm. Les administrateurs peuvent préciser les tâches de service. Chaque service définit les images de conteneur requises, et les commandes que le swarm doit exécuter dans chaque conteneur.
Le nœud gestionnaire doit délivrer les tâches aux nœuds travailleurs. Il gère aussi l'état du swarm auquel il appartient. Pour les swarms les plus larges, il est possible d'exécuter des nœuds maîtres dédiés.
Un nœud travailleur est responsable d'exécuter les tâches distribuées par le nœud maître du swarm. Chacun doit exécuter un agent, responsable d'indiquer l'état de ses tâches au nœud maître.
Enfin, chaque tâche est un conteneur Docker responsable de l'exécution des commandes définies au sein d'un service. Les noeuds gestionnaires sont responsables d'assigner des tâches aux noeuds travailleurs. Il est ensuite impossible de transférer une tâche à un autre travailleur.
Début 2023, à l'heure où nous écrivons ces lignes, Docker Swarm est encore inclus à la version open source Docker Community Edition. En revanche, suite à l'acquisition de Docker en 2019, Mirantis a annoncé que son service géré Docker Enterprise Edition remplacerait progressivement Swarm par Kubernetes en tant qu'orchestrateur principal.
Qu'est-ce que Docker Compose ?
L'outil Compose de Docker sert à définir et exécuter des applications multi conteneurs. Il permet d'utiliser des fichiers YAML pour configurer les services d'application.
Un Dockerfile est utilisé pour définir l'environnement de l'application, rendant possible sa reproduction à de multiples emplacements. Le fichier docker-compose.yml permet ensuite de définir les services d'applications. Ceci assure qu'ils soient exécutés ensemble au sein d'un environnement isolé.
Une commande unique « docker composeup » peut ensuite être utilisée pour créer et démarrer tous les services depuis le fichier de configuration. Il est possible d'utiliser Compose dans tous les environnements, y compris le pipeline CI/CD.
Docker Swarm vs Kubernetes : quelles différences ?
Docker Swarm et Kubernetes sont les deux principaux outils d'orchestration Docker. Pour choisir entre les deux, voici les principales différences à prendre en compte.
En termes de « scalabilité », Kubernetes propose de nombreuses fonctionnalités, mais peut s'avérer complexe à apprendre et à exploiter. Docker Swarm est plus accessible, mais le scaling automatisé est plus limité.
Pour le networking, Kubernetes repose sur un modèle « plat » : tous les pods dans un cluster sont capables de communiquer entre eux, et l'utilisateur peut fixer des restrictions.
Avec Swarm, chaque nœud utilise deux composants clés : un réseau superposé permettant d'exposer les services au cluster, et un pont réseau dédié à la communication entre conteneurs. Il est possible de customiser le réseau superposé pour chiffrer le trafic. En revanche, la segmentation requiert la création de plusieurs réseaux pour différents groupes de services.
Pour la configuration de conteneurs, Kubernetes utilise son propre format YAML et des APIs. De son côté, l'API Docker Swarm exploite les outils Docker comme Compose. Ses fonctionnalités sont en revanche plus limitées.
Kubernetes garantit une plus haute disponibilité, avec des fonctionnalités comme l'auto-guérison. Swarm est plus limité dans ce domaine, et se contente de cloner les services en tant que nœuds.
Un avantage de Kubernetes est son interface graphique sous forme de tableau de bord disponible sur le web. Elle permet de voir et de contrôler le statut d'un cluster. Pour Swarm, l'utilisation d'un outil tiers ou open source est nécessaire.
Enfin, en termes de sécurité, Kubernetes offre des fonctionnalités de contrôle et d'authentification, le chiffrement SSL/TLS et la capacité de fixer des règles de réseau ou de sécurité des pods. Des solutions de sécurité cloud-native peuvent être intégrées. Avec Swarm, la sécurité réseau repose sur le TLS (mTLS) et la rotation de certificats de sécurité entre les nœuds.
Conclusion : l'orchestration Docker, une pratique DevOps essentielle
L'orchestration Docker permet de gérer l'intégralité du cycle de vie des conteneurs à grande échelle. Elle permet d'automatiser une large variété de tâches, dont le provisionnement et le déploiement de conteneurs, la gestion de la disponibilité des applications conteneurisées, le scaling automatique, la surveillance de l'état de santé ou encore la gestion du stockage persistant.
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