Thuật ngữ “Container” trong thế giới công nghệ dùng để chỉ một đơn vị phần mềm tiêu chuẩn đóng gói mã và tất cả các phần phụ thuộc của nó, để ứng dụng chạy nhanh chóng và đáng tin cậy từ môi trường điện toán này sang môi trường điện toán khác. Bộ chứa là các gói nhẹ, độc lập, có thể thực thi được, bao gồm mọi thứ cần thiết để chạy một phần mềm, bao gồm mã, thời gian chạy, công cụ hệ thống, thư viện hệ thống và cài đặt.
Sự xuất hiện của container
Khái niệm container hóa trong phần mềm bắt đầu từ cuối những năm 1970 và đầu những năm 1980 với sự ra đời của lệnh gọi hệ thống chroot trong Unix. Tuy nhiên, chỉ đến những năm 2000, công nghệ mới chứng kiến sự gia tăng của các container với hệ điều hành Linux và sự cô lập không gian tên vốn có của chúng. Việc triển khai container hiện đại và rất thành công đầu tiên đến từ nền tảng Docker nguồn mở vào năm 2013, cách mạng hóa cách triển khai và phân phối ứng dụng.
Làm sáng tỏ các vùng chứa: Mở rộng khái niệm
Vùng chứa là một sự trừu tượng hóa ở lớp ứng dụng, đóng gói mã và các phần phụ thuộc của ứng dụng. Nói một cách đơn giản hơn, các thùng chứa giống như các máy ảo nhẹ (Máy ảo) nhưng không cần phải đóng gói một hệ điều hành đầy đủ.
Trong khi các máy ảo mô phỏng phần cứng của máy tính vật lý, cho phép nhiều hệ điều hành chạy trên một máy vật lý, thì các bộ chứa cho phép nhiều ứng dụng hoặc dịch vụ chạy trên một hệ điều hành, chia sẻ nhân hệ điều hành nhưng tách biệt các tiến trình ứng dụng với nhau. Do đó, các container nhẹ hơn nhiều và khởi động nhanh hơn nhiều so với các máy ảo.
Tóm tắt: Cấu trúc bên trong và hoạt động của container
Các vùng chứa bao gồm hai thành phần chính: hình ảnh vùng chứa và thời gian chạy. Hình ảnh này là ảnh chụp nhanh tĩnh về mã, cấu hình và phần phụ thuộc của ứng dụng. Thời gian chạy là môi trường nơi container chạy và tương tác với hệ điều hành máy chủ.
Các bộ chứa hoạt động bằng cách cô lập các quy trình và tài nguyên hệ thống như CPU, bộ nhớ, I/O đĩa, mạng, v.v. trên hệ điều hành máy chủ. Điều này đạt được bằng cách sử dụng các tính năng trong nhân Linux như cgroups và không gian tên.
Các tính năng chính của Container
Container cung cấp vô số lợi thế, bao gồm:
- Sự cách ly: Mỗi container hoạt động trong một môi trường ứng dụng riêng biệt, nghĩa là chúng không can thiệp vào các container khác hoặc hệ thống máy chủ.
- Tính di động: Các thùng chứa có thể chạy trên bất kỳ hệ thống nào hỗ trợ công nghệ đóng gói, bất kể phần cứng hoặc hệ điều hành cơ bản.
- Hiệu quả: Các bộ chứa chia sẻ nhân của hệ thống máy chủ, khiến chúng nhẹ và hiệu quả hơn so với các máy ảo chính thức.
- Khả năng mở rộng: Các vùng chứa có thể nhanh chóng tăng hoặc giảm quy mô dựa trên nhu cầu, khiến chúng trở nên lý tưởng cho điện toán đám mây.
- Tính bất biến: Ứng dụng trong vùng chứa không thay đổi trên các môi trường khác nhau.
Giống container
Hiện nay có một số loại công nghệ container:
| Tên | Sự miêu tả |
|---|---|
| Docker | Nền tảng container hóa phổ biến nhất, cung cấp bộ công cụ toàn diện để xây dựng và quản lý container. |
| LXC | Viết tắt của Linux Containers, nó cung cấp một môi trường ảo nhẹ mô phỏng một máy tính riêng biệt. |
| rkt (Tên lửa) | Được phát triển bởi CoreOS, nó cung cấp giao diện dòng lệnh để chạy các container. |
| OpenVZ | Một giải pháp ảo hóa dựa trên container cho Linux. |
| Được chứa trong container | Thời gian chạy tiêu chuẩn ngành để xây dựng các giải pháp vùng chứa. |
Ứng dụng của Container: Các vấn đề và giải pháp
Các container được sử dụng trong nhiều môi trường, bao gồm:
- Phát triển: Vùng chứa đảm bảo mã hoạt động đồng nhất trên các nền tảng khác nhau, loại bỏ vấn đề 'nó hoạt động trên máy của tôi'.
- Kiểm tra: Môi trường thử nghiệm có thể được sao chép bằng cách sử dụng các vùng chứa để thử nghiệm nhất quán.
- Triển khai: Container cung cấp khả năng triển khai nhất quán trên các môi trường khác nhau (từ phát triển đến sản xuất).
- Kiến trúc vi dịch vụ: Bộ chứa lý tưởng để chạy các vi dịch vụ vì chúng có khả năng cách ly và kiểm soát tài nguyên.
Tuy nhiên, container cũng có những thách thức như quản lý vòng đời container, kết nối mạng, bảo mật và lưu trữ liên tục. Những vấn đề này thường được giải quyết bằng cách sử dụng các công cụ điều phối vùng chứa như Kubernetes, Docker Swarm và OpenShift, cung cấp các giải pháp để triển khai, mở rộng quy mô, kết nối mạng và quản lý các ứng dụng trong vùng chứa một cách tự động.
Container so với công nghệ tương tự
| Thuộc tính | Vùng chứa (Docker) | Máy ảo |
|---|---|---|
| Thời gian khởi động | Giây | Phút |
| Kích cỡ | Hàng chục MB | Hàng chục GB |
| Hiệu suất | Gần bản xứ | Chậm hơn do giả lập phần cứng |
| Tính di động | Cao (không phụ thuộc vào hệ điều hành) | Thấp hơn (dành riêng cho hệ điều hành) |
| Tỉ trọng | Cao (nhiều phiên bản trên mỗi máy chủ) | Thấp (ít phiên bản trên mỗi máy chủ) |
Quan điểm và công nghệ tương lai trong container hóa
Tương lai của vùng chứa gắn liền với sự phát triển của các ứng dụng gốc trên nền tảng đám mây, kiến trúc dịch vụ vi mô và thực tiễn DevOps. Với sự phát triển liên tục của các hệ thống điều phối container như Kubernetes và các công nghệ lưới dịch vụ như Istio, các container sẽ ngày càng trở thành trung tâm của thiết kế hệ thống hiệu quả, có thể mở rộng và linh hoạt.
Bảo mật vùng chứa nâng cao, quản lý dữ liệu trong vùng chứa và triển khai/quản lý vùng chứa tự động bằng cách sử dụng AI và học máy là một số lĩnh vực trọng tâm trong công nghệ vùng chứa trong tương lai.
Máy chủ proxy và vùng chứa
Máy chủ proxy có thể được sử dụng trong môi trường được chứa trong container để xử lý giao tiếp giữa các container và mạng bên ngoài. Chúng cung cấp nhiều chức năng khác nhau, chẳng hạn như lọc lưu lượng, cân bằng tải và dịch vụ mạng an toàn. Các proxy ngược như Nginx và Traefik thường được sử dụng với các ứng dụng được đóng gói để định tuyến lưu lượng truy cập và cung cấp tính năng chấm dứt SSL.
Trong các trường hợp sử dụng phức tạp hơn, các lưới dịch vụ được triển khai trong môi trường được chứa trong container, hoạt động như một cơ sở hạ tầng truyền thông. Chúng cung cấp các tính năng như khám phá dịch vụ, cân bằng tải, mã hóa, khả năng quan sát, truy xuất nguồn gốc, xác thực và ủy quyền cũng như hỗ trợ ngắt mạch.
Liên kết liên quan
Để biết thêm thông tin về container, hãy tham khảo các tài nguyên sau:
- Tài liệu Docker: https://docs.docker.com/
- Tài liệu Kubernetes: https://kubernetes.io/docs/home/
- Bộ chứa Linux: https://linuxcontainers.org/
- Dự án container: https://containerd.io/
- Sáng kiến Container mở: https://www.opencontainers.org/
