Термін «контейнер» у світі технологій стосується стандартної одиниці програмного забезпечення, яке упаковує код і всі його залежності, тому програма працює швидко та надійно з одного комп’ютерного середовища в інше. Контейнери — це легкі, автономні виконувані пакети, які містять усе необхідне для запуску частини програмного забезпечення, включаючи код, середовище виконання, системні інструменти, системні бібліотеки та налаштування.
Поява контейнерів
Концепція контейнеризації в програмному забезпеченні почалася в кінці 1970-х і на початку 1980-х років з появою системних викликів chroot в Unix. Однак лише в 2000-х технологія побачила зростання контейнерів з операційною системою Linux і властивою їм ізоляцією простору імен. Перше сучасне та дуже успішне впровадження контейнерів відбулося на платформі Docker з відкритим кодом у 2013 році, революціонізувавши спосіб розгортання та розповсюдження програм.
Розгадування контейнерів: розширення концепції
Контейнер — це абстракція на рівні програми, яка інкапсулює код і залежності програми. Простіше кажучи, контейнери схожі на легкі віртуальні машини (віртуальні машини), але без накладних витрат на об’єднання повної операційної системи.
У той час як віртуальні машини емулюють апаратне забезпечення фізичного комп’ютера, дозволяючи кільком операційним системам працювати на одній фізичній машині, контейнери дозволяють запускати кілька програм або служб в одній операційній системі, спільне ядро ОС, але ізолюючи процеси програми один від одного. Таким чином, контейнери набагато легші та запускаються набагато швидше, ніж віртуальні машини.
Під капотом: внутрішня структура та робота контейнерів
Контейнери складаються з двох основних компонентів: зображень контейнерів і середовища виконання. Зображення є статичним знімком коду програми, конфігурацій і залежностей. Середа виконання — це середовище, де контейнер працює та взаємодіє з головною ОС.
Контейнери працюють шляхом ізоляції процесів і системних ресурсів, таких як ЦП, пам’ять, дисковий ввід/вивід, мережа тощо, в операційній системі хоста. Це досягається за допомогою таких функцій ядра Linux, як контрольні групи та простори імен.
Ключові характеристики контейнерів
Контейнери пропонують безліч переваг, зокрема:
- Ізоляція: Кожен контейнер працює в окремому прикладному середовищі, що означає, що вони не заважають іншим контейнерам або хост-системі.
- Портативність: Контейнери можуть працювати в будь-якій системі, яка підтримує технологію контейнеризації, незалежно від основного апаратного забезпечення чи операційної системи.
- Ефективність: Контейнери спільно використовують ядро хост-системи, що робить їх легкими та ефективними порівняно з повноцінними віртуальними машинами.
- Масштабованість: Контейнери можуть швидко збільшуватися або зменшуватися залежно від попиту, що робить їх ідеальними для хмарних обчислень.
- Незмінність: Програма в контейнері залишається незмінною в різних середовищах.
Контейнерні різновиди
Сьогодні існує кілька типів контейнерних технологій:
| Ім'я | опис |
|---|---|
| Докер | Найпопулярніша платформа контейнеризації, яка пропонує повний набір інструментів для створення та керування контейнерами. |
| LXC | Розшифровується як Linux Containers, він забезпечує легке віртуальне середовище, яке імітує окремий комп’ютер. |
| rkt (ракета) | Розроблений CoreOS, він пропонує інтерфейс командного рядка для запуску контейнерів. |
| OpenVZ | Контейнерне рішення віртуалізації для Linux. |
| Контейнер | Стандартне середовище виконання для створення контейнерних рішень. |
Застосування контейнерів: проблеми та вирішення
Контейнери використовуються в багатьох середовищах, зокрема:
- розвиток: Контейнери забезпечують однакову роботу коду на різних платформах, усуваючи проблему «він працює на моїй машині».
- Тестування: тестові середовища можна відтворити за допомогою контейнерів для узгодженого тестування.
- Розгортання: Контейнери забезпечують можливість узгодженого розгортання в різних середовищах (від розробки до виробництва).
- Архітектура мікросервісів: Контейнери ідеально підходять для запуску мікросервісів, оскільки вони забезпечують ізоляцію та контроль ресурсів.
Однак у контейнерів також є свої проблеми, такі як керування життєвим циклом контейнера, мережа, безпека та постійне зберігання. Зазвичай вони вирішуються за допомогою інструментів оркестровки контейнерів, таких як Kubernetes, Docker Swarm і OpenShift, які надають рішення для автоматизованого розгортання, масштабування, роботи в мережі та керування контейнерними програмами.
Контейнери проти подібних технологій
| Атрибут | Контейнер (Docker) | Віртуальна машина |
|---|---|---|
| Час запуску | секунд | хвилин |
| Розмір | Десятки Мб | Десятки Гб |
| Продуктивність | Близько-рідний | Повільніше через апаратну емуляцію |
| Портативність | Високий (незалежний від ОС) | Нижчий (залежно від ОС) |
| Щільність | Високий (більше екземплярів на хост) | Низький (менше екземплярів на хост) |
Майбутні перспективи та технології в контейнеризації
Майбутнє контейнерів тісно пов’язане з еволюцією хмарних програм, архітектур мікросервісів і практик DevOps. З постійним розвитком систем оркестровки контейнерів, таких як Kubernetes, і сервісних мережевих технологій, таких як Istio, контейнери ставатимуть все більш центральним елементом ефективного, масштабованого та стійкого проектування систем.
Розширена безпека контейнерів, керування даними в контейнерах і автоматичне розгортання/керування контейнерами за допомогою штучного інтелекту та машинного навчання є деякими напрямками, на яких зосереджено увагу майбутніх контейнерних технологій.
Проксі-сервери та контейнери
Проксі-сервери можна використовувати в контейнерних середовищах для обробки зв’язку між контейнерами та зовнішніми мережами. Вони надають різноманітні функції, такі як фільтрація трафіку, балансування навантаження та безпечна мережева служба. Зворотні проксі-сервери, такі як Nginx і Traefik, часто використовуються з контейнерними програмами для маршрутизації трафіку та забезпечення завершення SSL.
У більш складних випадках використання сітки сервісів розгортаються в контейнерних середовищах, діючи як комунікаційна інфраструктура. Вони забезпечують такі функції, як виявлення служб, балансування навантаження, шифрування, можливість спостереження, відстеження, автентифікація та авторизація, а також підтримка розриву ланцюга.
Пов'язані посилання
Щоб отримати додаткові відомості про контейнери, зверніться до таких ресурсів:
- Документація Docker: https://docs.docker.com/
- Документація Kubernetes: https://kubernetes.io/docs/home/
- Контейнери Linux: https://linuxcontainers.org/
- Контейнерний проект: https://containerd.io/
- Ініціатива «Відкритий контейнер»: https://www.opencontainers.org/
