Konteneryzacja w DevOps: wszystko, co musisz wiedzieć

Konteneryzacja umożliwia firmom wirtualizację systemu operacyjnego i instalowanie aplikacji w odizolowanych regionach zwanych kontenerami.

Konteneryzacja to nowoczesny sposób tworzenia aplikacji.

Przyjrzyjmy się, jak stary system i jego architektura napotkały przeszkodę do tego stopnia, że ​​ludzie zaczęli cytować: „Mój kod nie działa; Nie wiem dlaczego! Kod działa, ale nie wiem dlaczego!”

Wraz z rozwojem aplikacji definicja aplikacji zmieniała się z fragmentu kodu na zestaw kodu, plików binarnych, konfiguracji i działającego środowiska.

Wyobraź sobie sytuację, w której często się znajdowaliśmy w dawnych czasach. Na laptopie programista opracował kod Java 8. Ten sam kod nie działał na serwerze WWW/VM. Po wielu rozwiązywaniu problemów okazało się, że wersja Java serwera to JDK11.

Zdezorientowany?

Kod pozostał ten sam, ale oprogramowanie obsługujące kod miało inną konfigurację. Z powodu czegoś małego programiści wpadli w duże kłopoty. To samo można powiedzieć przy przenoszeniu fragmentu kodu z Linuksa do systemu operacyjnego Windows.

Narzuty związane z zarządzaniem, skalowalność i nieefektywność kosztową starszego systemu doprowadziły do ​​przyjęcia chmury obliczeniowej, w której obciążenie było hostowane na maszynach wirtualnych dostarczanych przez różnych dostawców usług w chmurze. To nic innego jak wirtualizacja.

W uproszczeniu wirtualizacja to kilka systemów operacyjnych (OS) na jednym serwerze/VM dostarczonym przez dostawcę chmury/centrum danych. Wirtualizacja izoluje aplikacje bez konieczności używania fizycznego sprzętu lub wiedzy, co jest w środku.

Jednak ta architektura również nie wytrzymała próby czasu i pojawiła się konteneryzacja.

Konteneryzacja koncentruje się na dzieleniu systemów operacyjnych na kawałki, które można wykorzystać bardziej efektywnie dzięki posiadaniu własnego systemu operacyjnego. Jest to małe mini środowisko, w którym działa kod aplikacji, nie martwiąc się o system operacyjny lub sprzęt działający w maszynie wirtualnej.

Omówmy teraz szczegółowo konteneryzację.

Co to jest konteneryzacja?

Konteneryzacja to rodzaj wirtualizacji systemu operacyjnego, w której wszystkie składniki aplikacji, w tym środowisko, czyli system operacyjny, w którym będzie działać, są pakowane w wyizolowaną przestrzeń na maszynie wirtualnej, zwaną kontenerami. Bazowy system operacyjny dla tych kontenerów jest taki sam, ale mają one swój własny jako część ich konfiguracji.

Kontenery nie są rozbudowanymi, ciężkimi systemami. Zamiast tego są małe, przenośne i łatwe w obsłudze lub konfiguracji. Gdy programista konteneryzuje aplikację, kontener jest oddzielony od systemu operacyjnego hosta i ma ograniczony dostęp do zasobów systemu, takich jak lekka maszyna wirtualna. Skonteneryzowana aplikacja może działać w różnych infrastrukturach, takich jak bare metal, chmura lub maszyny wirtualne, bez konieczności przepisywania.

Jak działa technologia konteneryzacji?

Konteneryzacja polega na umieszczeniu wszystkich elementów potrzebnych aplikacji w jednej jednostce wirtualnej.

Konteneryzacja umożliwia deweloperom łączenie kodu aplikacji z jego plikami konfiguracyjnymi, zależnościami i bibliotekami. Oddziel ten pojedynczy pakiet oprogramowania (kontener) od systemu operacyjnego hosta. Opakowanie pozwala, aby kontener stał samodzielnie i stał się przenośny, dzięki czemu może działać bez problemów na dowolnej platformie lub w chmurze. Potraktuj to jako mały kawałek lego z planszy lego.

Jednak kontenery nie korzystają bezpośrednio z zasobów sprzętowych ani jądra, które są zwirtualizowane. Kontenery nie dbają ani nie martwią się o system operacyjny uruchomiony na maszynach wirtualnych.

Zamiast tego kontenery działają „na wierzchu” platformy specjalnie zaprojektowanej do obsługi kontenerów i ukrywania podstawowych zasobów. Kontenery przewyższają alternatywy, takie jak maszyny wirtualne i serwery bare metal, pod względem szybkości i rozmiaru, ponieważ zawierają tylko najważniejsze składniki i zależności aplikacji. Umożliwiają również wykonanie tej samej aplikacji w różnych kontekstach bez zajmowania się powiązanymi problemami.

Konteneryzacja a wirtualizacja

Osoby, które nie są dobrze zorientowane w cyklu życia aplikacji, nie zawsze znają różnicę między konteneryzacją, którą tworzy oprogramowanie, takie jak Docker, a tradycyjną wirtualizacją serwerów (co umożliwiają hipernadzorcy, takie jak HyperV i VMware ESXi). Jednak oto, co robi różnicę:

W wirtualizacji serwerów sprzęt jest ukryty, a na nim działa system operacyjny. Konteneryzacja to sposób na uruchomienie aplikacji w systemie operacyjnym. Wirtualizacja zależy od podstawowego systemu operacyjnego hosta, ale nie martwi się o sprzęt, chyba że ma on wystarczającą ilość zasobów. Oto pełna lista różnic.

Warstwy konteneryzacji

Infrastruktura sprzętowa: Podstawą każdej aplikacji jest zbiór namacalnych zasobów, które można wykorzystać do produktywnego wykorzystania. Aby kontenery działały poprawnie, te zasoby muszą być obecne. Mogą działać na laptopie lub w jednym z wielu centrów danych połączonych z chmurą.

System operacyjny hosta: po warstwie sprzętowej pojawia się kolejna warstwa, system operacyjny hosta. Podobnie jak w przypadku warstwy sprzętowej, może to być tak proste, jak instalacja systemu Windows lub *nix na dowolnym komputerze osobistym, lub może być obsługiwane w całości przez dostawcę usług w chmurze.

Silnik kontenerowy: To tutaj wszystko zaczyna przybierać ekscytujący obrót: silnik kontenerowy. Silniki kontenerów to oprogramowanie instalowane na systemie operacyjnym hosta i są odpowiedzialne za wirtualizację zasobów wymaganych przez aplikacje konteneryzowane.

Ta warstwa jest najłatwiejsza do zrozumienia, gdy Docker jest uruchamiany na komputerze. Ta warstwa zapewnia, że ​​kontener jest gotowy do działania i zarządza jego ogólnym cyklem życia.

Kontenery: aplikacje konteneryzowane to fragmenty kodu zawierające wszystkie biblioteki, pliki binarne i ustawienia konfiguracji, które aplikacja musi wykonać. Kontenery są również znane jako kontenery Docker. Aplikacja, która została skonteneryzowana, działa jako proces w „przestrzeni użytkownika”, która różni się od jądra systemu operacyjnego.

Korzyści z konteneryzacji

Przenośność : ludzie skarżą się, że aplikacja działa dobrze w jednym środowisku (np. postojowym), ale nie w innym. To dylemat DevOps. Zwykle problemem jest różnica środowiskowa. Być może zaktualizowano zależność. Te same obrazy kontenerów, w tym zależności, mogą być wykonywane wszędzie za pomocą konteneryzacji.

Szybko : Kontenery uruchamiają się szybciej niż maszyny wirtualne lub serwery bare metal. Kontenery uruchamiają się w kilka sekund, podczas gdy maszyny wirtualne zajmują kilka minut, w zależności od zasobów i rozmiaru aplikacji.

Wydajne pod względem zasobów : kontenery są bardziej wydajne niż maszyny wirtualne, ponieważ zawierają tylko pliki specyficzne dla aplikacji. Maszyny wirtualne to gigabajty, a kontenery to megabajty. Kontenery pozwalają zespołom efektywnie korzystać z zasobów serwera.

Prostota wdrażania i programowania : Kontenery przenośne mogą być używane w dowolnym miejscu. Aplikacje kontenerowe są szybkie, małe i łatwe do wdrożenia.

Konteneryzacja umożliwia zespołowi budowanie tego samego obrazu lokalnie i w środowisku produkcyjnym. Aplikacje kontenerowe mogą ograniczyć sytuacje, w których coś działa w jednej lokalizacji, ale nie w innej. Rurociągi CI/CD wspierają budowę kontenerów. Korzyści te poprawiają produktywność zespołu.

Rozwiązywanie problemów : Konteneryzacja izoluje i oddziela aplikacje. Awaria jednego kontenera nie wpływa na funkcjonalność pozostałych. Zespoły programistyczne mogą zidentyfikować i naprawić wadliwy kontener bez wpływu na innych. Silnik kontenerów może używać kontroli dostępu SELinux do znajdowania i izolowania problemów z kontenerami.

Bezpieczeństwo : Konteneryzowanie programów zapobiega szkodliwemu oprogramowaniu wyrządzającemu szkodę innym aplikacjom lub systemowi hosta. Określone uprawnienia bezpieczeństwa są ustawione tak, aby uniemożliwić niepożądanym komponentom przedostawanie się do innych kontenerów lub ograniczyć komunikację.

Łatwość zarządzania : Automatyzuj skonteneryzowane obciążenia i usługi za pomocą platformy do aranżacji kontenerów. Orkiestracja kontenerów upraszcza czynności administracyjne, w tym wydawanie nowych wersji aplikacji, skalowanie programów kontenerowych oraz monitorowanie, rejestrowanie i debugowanie.

Ciągłość : awaria jednego kontenera nie wpłynie na pozostałe. Deweloperzy mogą naprawić jeden kontener bez wpływu na inne. Konteneryzacja gwarantuje ciągłość działania.

Wniosek

Konteneryzacja to najnowsza koncepcja tworzenia oprogramowania, która z czasem stanie się bardziej wydajna. Jej zwolennicy uważają, że pomaga ona programistom w szybszym i bezpieczniejszym tworzeniu i wdrażaniu oprogramowania i aplikacji.

W miarę dojrzewania i rozwoju ekosystemów konteneryzacji uczestnicy branży spodziewają się spadku cen. Jednak problem operacyjny został rozwiązany, ale ogólne koszty utrzymania przy tak wielu maleńkich środowiskach zajmują tylne miejsce. Kolejną ważną rzeczą do konteneryzacji jest orkiestracja.

Nowoczesne aplikacje na tym się nie kończą. Kubernetes to kolejna wielka rzecz w konteneryzacji i mikroserwisach. Kubernetes ułatwia skalowanie i zarządzanie instalacjami kontenerów. K8s zarządza wdrożeniami kontenerów, które są większe niż Docker lub LXC. K8s to lubiane narzędzie do zarządzania kontenerami.

Teraz, gdy kontener to już przeszłość, ogólną rekomendacją jest przejście do K8s.