Поиск по сайту:

LFCA: изучите основные концепции использования контейнеров – часть 22


Со временем, поскольку спрос на быстрое тестирование и развертывание приложений вырос в сочетании с ускорением бизнес-циклов, организации были вынуждены внедрять инновации, чтобы идти в ногу с быстро меняющейся бизнес-средой.

Стремление модернизировать приложения и создавать новые для создания гибких рабочих процессов привело к концепции использования контейнеров. Технология контейнеризации почти так же стара, как и виртуализация. Однако контейнеры не вызывали большого ажиотажа до тех пор, пока в 2013 году на сцену не вышел Docker и не вызвал бешеный интерес среди разработчиков и других ИТ-специалистов.

В настоящее время все крупные технологические компании, такие как Google, Amazon, Microsoft и Red Hat, и это лишь некоторые из них, вскочили на подножку.

Почему контейнеры?

Одной из проблем, с которыми столкнулись разработчики, является различие в вычислительных средах на каждом этапе разработки программного обеспечения. Проблемы возникают, когда программная среда отличается от одного этапа к другому.

Например, приложение может беспрепятственно работать в среде тестирования, используя Python 3.6. Однако приложение ведет себя странно, выдает некоторые ошибки или вообще аварийно завершает работу при переносе в рабочую среду с использованием Python 3.9.

Контейнеры появились на сцене, чтобы решить эту проблему и обеспечить надежную работу приложений при перемещении из одной вычислительной среды в другую на каждом этапе разработки программного обеспечения — от ПК разработчиков до производственной среды. И причиной таких несоответствий может быть не только программная среда, но и различия в топологии сети и политиках безопасности.

Что такое контейнеры?

Контейнер – это изолированная программная единица, которая упаковывает весь двоичный код, библиотеки, исполняемые файлы, зависимости и файлы конфигурации в один пакет таким образом, что приложение будет работать бесперебойно при переносе из одной вычислительной среды. другому. Он не поставляется с образом операционной системы, что делает его легким и легко переносимым.

Образ контейнера — это автономный, легкий и исполняемый пакет, который объединяет все необходимое для выполнения приложения. Во время выполнения образ контейнера преобразуется в контейнер. Например, в случае с Docker образ Docker становится контейнером Docker при выполнении в Docker Engine. Docker – это среда выполнения, используемая для создания контейнерных приложений.

Контейнеры работают в полной изоляции от базовой операционной системы, а контейнерные приложения всегда будут работать согласованно независимо от вычислительной среды или инфраструктуры. Именно по этой причине разработчик может разработать приложение, не выходя из этого ноутбука, и легко развернуть его на сервере.

Согласованность и надежность работы контейнеров дают разработчикам уверенность в том, что их приложения будут работать должным образом, независимо от того, где они развернуты.

Чем контейнеры отличаются от виртуальных машин?

Контейнеры и виртуальные машины объединяет то, что они работают в виртуализированной среде. В некотором смысле контейнеризация — это форма виртуализированной технологии. Однако контейнеры отличаются от виртуальных машин во многих отношениях.

Виртуальные машины

Виртуальная машина, также называемая виртуальным экземпляром или сокращенно VM, представляет собой эмуляцию физического сервера или ПК. Виртуализация — это технология, позволяющая создавать виртуальные машины. Концепция виртуализации возникла в начале 1970-х годов и заложила основу для первого поколения облачных технологий.

При виртуализации уровень абстракции создается поверх «голого» сервера или компьютерного оборудования. Это позволяет совместно использовать аппаратные ресурсы одного сервера между несколькими виртуальными машинами.

Программное обеспечение, используемое для создания уровня абстракции, называется гипервизором. Гипервизор абстрагирует виртуальную машину и гостевую ОС от фактического «железа» или компьютерного оборудования. Таким образом, виртуальная машина располагается поверх гипервизора, что делает аппаратные ресурсы доступными благодаря уровню абстракции.

Виртуальные машины используют полноценную операционную систему (гостевую ОС), независимую от базовой операционной системы (ОС хоста), на которой установлен гипервизор. Гостевая ОС затем предоставляет платформу для создания, тестирования и развертывания приложений вместе с их библиотеками и двоичными файлами.

Существует два типа гипервизоров:

Гипервизор типа 1 (голый гипервизор)

Этот гипервизор устанавливается непосредственно на физический сервер или базовое оборудование. Между гипервизором и компьютерным оборудованием не существует операционной системы, отсюда и название тега голый гипервизор. Он обеспечивает отличную поддержку, поскольку ресурсы не используются совместно с операционной системой хоста.

Гипервизоры типа 1 из-за своей эффективности чаще всего используются в корпоративных средах. Поставщики гипервизора типа 1 включают VMware Esxi и KVM.

Гипервизор типа 2:

Это также считается размещенным гипервизором. Он устанавливается поверх операционной системы хоста и использует общие аппаратные ресурсы с операционной системой хоста.

Гипервизоры типа 2 идеально подходят для небольших вычислительных сред и в основном используются для тестирования операционных систем и исследований. Поставщики гипервизоров типа 2 включают Oracle VirtualBox и VMware Workstation Pro.

Недостаток виртуальных машин

Виртуальные машины, как правило, имеют огромный размер (могут занимать несколько ГБ), медленно запускаются и останавливаются и поглощают много системных ресурсов, что приводит к зависаниям и снижению производительности из-за ограниченности ресурсов. По этой причине виртуальная машина считается громоздкой и связана с высокими накладными расходами.

Контейнеры

В отличие от виртуальной машины, контейнеру не требуется гипервизор. Контейнер располагается поверх физического сервера и его операционной системы и использует то же ядро, что и ОС, помимо прочего, например, библиотеки и двоичные файлы. В одной системе может работать несколько контейнеров, каждый из которых запускает свой собственный набор приложений и процессов из остальных. Популярные контейнерные платформы включают Docker и Podman.

В отличие от виртуальных машин, контейнеры работают в полной изоляции от базовой операционной системы. Контейнеры исключительно легкие – всего несколько мегабайт – занимают меньше места и экономят ресурсы. Их легко запускать и останавливать, и они могут обрабатывать больше приложений, чем виртуальная машина.

Преимущества использования контейнеров

Контейнеры предоставляют удобный способ проектирования, тестирования и развертывания приложений с вашего ПК прямо в производственную среду, будь то локальная или облачная. Вот некоторые преимущества использования контейнерных приложений.

1. Большая модульность

До появления контейнеров у нас была старомодная монолитная модель, в которой все приложение, состоящее из внешних и внутренних компонентов, было объединено в один пакет. Контейнеры позволяют разделить приложение на несколько отдельных компонентов, которые могут взаимодействовать друг с другом.

Таким образом, группы разработчиков могут совместно работать над различными частями приложения при условии, что не будет внесено никаких серьезных изменений в то, как приложения взаимодействуют друг с другом.

Именно на этом основана концепция микросервисов.

2. Повышение производительности

Большая модульность означает большую производительность, поскольку разработчики могут работать над отдельными компонентами приложения и устранять ошибки гораздо быстрее, чем раньше.

3. Снижение накладных расходов.

По сравнению с виртуальными машинами и другими традиционными вычислительными средами контейнеры используют меньше системных ресурсов, поскольку не включают в себя операционную систему. Это позволяет избежать ненужных расходов на приобретение дорогих серверов для создания и тестирования приложений.

4. Повышенная мобильность

Благодаря небольшому размеру контейнерные приложения легко развертываются в нескольких вычислительных средах/операционных системах.

5. Повышенная эффективность и гибкость

Контейнеры позволяют быстро развертывать и масштабировать приложения. Они также обеспечивают столь необходимую гибкость для развертывания приложений в различных программных средах.

Какую пользу контейнеры приносят командам DevOps?

Контейнеры играют ключевую роль в DevOps, и невозможно представить, какой была бы ситуация без контейнерных приложений. Итак, что же приносят контейнеры?

Во-первых, контейнеры лежат в основе архитектуры микросервисов, позволяя независимо разрабатывать, развертывать и масштабировать строительные блоки всего приложения. Как уже упоминалось, это способствует более тесному сотрудничеству и быстрому развертыванию приложений.

Контейнеризация также играет важную роль в упрощении конвейеров CI/CD, обеспечивая контролируемую и согласованную среду для создания приложений. Все библиотеки и зависимости упакованы вместе с кодом в один модуль для более быстрого и простого развертывания. Тестируемое приложение будет именно тем программным обеспечением, которое будет развернуто в производстве.

Кроме того, контейнеры улучшают развертывание исправлений и обновлений, когда приложение разделено на несколько микросервисов, каждый из которых находится в отдельном контейнере. Отдельные контейнеры можно проверять, исправлять и перезапускать, не прерывая остальную часть приложения.

Заключение

Любая организация, стремящаяся достичь зрелости в DevOps, должна рассмотреть возможность использования возможностей контейнеров для гибкого и бесперебойного развертывания. Задача заключается в том, чтобы знать, как их настроить, защитить и беспрепятственно развернуть в нескольких средах.