Что такое контейнеризация
Контейнеризация — метод, с помощью которого программный код упаковывается в единый исполняемый файл вместе с библиотеками и зависимостями, чтобы обеспечить его корректный запуск. Такие файлы называют контейнерами. Контейнеры можно разворачивать в разных средах и там управлять их работой.
Если код разрабатывается в определенной вычислительной среде (например, при переносе на новый сервер), часто возникают ошибки, связанные с тонкостями настройки. При контейнеризации таких проблем значительно меньше. Ведь контейнер не зависит от настроек основной операционной системы и может работать на любой платформе или в облаке.
Интерес к решениям на основе контейнеров и их широкое использование привело к тому, что в 2015 году компания Docker и другие лидеры отрасли в рамках проекта Open Container Initiative (OCI) разработали стандарты упаковки программного кода в контейнеры.
Благодаря стандартам пользователи могут использовать технологию контейнеризации любого поставщика, сертифицированного по OCI.
Типы контейнеров
Контейнер универсален — его можно развернуть в любой операционной системе независимо от настроек. Выделяют два основных типа контейнеров — приложений и операционной системы.
Контейнеры приложений
Чтобы организовать работу микросервисов с горизонтальной масштабируемостью, применяются контейнеры приложений. Внутри каждого контейнера такой архитектуры запускается один процесс. Лучше всего они подходят для неизменяемых инфраструктур. Когда запускается любой контейнер приложения, он запускает один процесс, который, в свою очередь, запускает одно приложение.
Контейнеры операционной системы
Контейнеры операционной системы близки по особенностям работы к виртуальным машинам. Они нужны, чтобы хранить операционную систему и запускать несколько процессов одновременно.
Такой тип обычно используется для больших, неделимых и классических приложений. В одном контейнере могут содержаться конфигурации системы, архитектура, а также инструменты. Часто контейнеры операционной системы создаются с помощью шаблонов или образов, которые фактически определяют структуру и содержимое этого контейнера. Следовательно, можно создавать контейнеры с идентичными средами, используя одинаковые версии пакетов и конфигурации для всех контейнеров.
Чтобы создавать контейнеры операционной системы, используются такие технологии, как OpenVZ, LXC, Linux VServer и Solaris.
Контейнеры и виртуальные машины: отличия
По функциональным особенностям и назначению контейнеры схожи с виртуальными машинами. Но есть и некоторые различия.
Виртуальная машина (ВМ) — операционная система (ОС), которая развернута внутри другой операционной системы. ВМ имеет свое ядро и некоторые обособленные ресурсы.
Контейнеры — это модули, в каждом из которых запускается одно приложение. Они занимают меньше памяти, используют небольшое количество ресурсов и почти не зависят от операционной системы кластера.
На одинаковом оборудовании можно запустить большое количество контейнеров, тогда как ВМ будет в разы меньше. Это важно при использовании облачной инфраструктуры — потребуется меньше ресурсов.
Применение контейнеризации
-
Построение архитектуры микросервисов — настройка различных контейнеров, которые работают параллельно, для использования и вывода из эксплуатации по мере необходимости.
-
Создание баз данных с использованием контейнеров как строительных блоков — контейнеризация сегментов базы данных преобразует монолитные базы данных в их модульные аналоги.
-
Автоматизирование разворачивания приложений на различных хостах.
-
Перенос программ в более современные среды.
-
Экономия места и памяти на устройствах.
-
Повышение уровня безопасности систем.
-
Увеличение скорости и эффективности работы систем.
Какие преимущества у контейнеризации?
Контейнеризация помогает программистам разрабатывать очень гибкие и масштабируемые продукты, позволяет разворачивать их быстрее и безопаснее и обеспечивает поддержку приложений.
|
Преимущество |
Описание |
|
Высокая скорость |
Контейнеры не перегружены излишними накладными расходами, потому что они совместно используют операционную систему основного хоста. Эта облегченная структура обеспечивает более высокую эффективность сервера и сокращает время запуска. Более высокая скорость снижает нагрузки на сервер. |
|
Локализация ошибок |
Каждое контейнерное приложение работает независимо. Это упрощает выявление любых сбоев. Пока команда решает техническую проблему, остальные контейнеры могут работать без простоев. |
|
Высокая эффективность |
Контейнеры имеют меньшую емкость, чем виртуальные машины, быстро загружаются и имеют большую вычислительную мощность. Эти характеристики делают контейнеры более эффективными, особенно при обработке ресурсов, а также снижают затраты на сервер и лицензирование. |
|
Безопасность |
Контейнерные приложения изолированы, а значит, если вредоносный код проникнет в одно из приложений, система управления не даст распространиться вирусу за пределы текущего контейнера. Разработчики могут определять разрешения безопасности, которые контролируют доступ и обмен данными между контейнерами. |
|
Перераспределение ресурсов |
Контейнеризация позволяет ограничивать различные ресурсы — память, локальное хранилище, центральный процессор и другое. Всякий раз, когда функция перерасходует ресурсы, она немедленно завершается, а контейнеризация распределяет ресурсы на другие контейнеры пропорционально в зависимости от рабочей нагрузки и верхних потолков. |
Управление контейнерами
Чтобы работать с контейнерами, используются платформы оркестрации. Такие платформы позволяют:
- автоматизировать установку приложений и сервисов, упакованных в контейнеры;
- автоматизировать развертывание новых версий, запись логов, мониторинг и отладку;
- управлять масштабированием;
- настраивать автономную работу контейнеров в зависимости от нагрузки на систему.
Kubernetes — что это?
Kubernetes (K8S) — среда управления приложениями, которые обернуты в контейнеры. K8S автоматизирует запуск контейнеров, масштабирует и координирует их работу в условиях рабочего пространства.
K8S поддерживает основные современные виды контейнеризации, а также предоставляет следующие возможности:
-
Планирование запусков контейнеров — оценивает, какие и сколько ресурсов нужно контейнерам, и планирует подходящее время для их автоматического запуска.
-
Балансировка нагрузки — экземпляры контейнеров приложения балансируются по нагрузке.
-
Откат изменений — во время обновлений отслеживается работоспособность новых экземпляров, и в случае сбоя он может автоматически откатиться к предыдущей версии.
-
Управление томами — управляет постоянным хранилищем, которое использует приложение.
-
Самовосстановление — в случае сбоя контейнера для его замены будет создан новый.
-
Горизонтальное масштабирование — наблюдает за центральным процессором и пользовательскими показателями, а затем добавляет или удаляет экземпляры, если необходимо.
-
Управление конфигурацией — управляет конфигурацией приложения и безопасностью его работы.
Kubernetes — достаточно сложная система. Ее можно развернуть на собственном оборудовании компании или воспользоваться решениями облачного провайдера.
Для получения хорошо работающей системы важно правильно ее настроить — создать кластер, выставить сетевые настройки, права к сервису, логирование и резервное копирование.
Чтобы избежать этих трудностей, можно использовать сервис Yandex Managed Service for Kubernetes.
Создайте кластер Yandex Managed Service for Kubernetes и группу узлов, а облачный провайдер настроит основную конфигурацию системы.
Полезные ресурсы K8S: