Xu hướng công nghệ đến rồi đi nhưng container đám mây là một công nghệ sẽ tồn tại lâu dài. Nguồn gốc của chúng có thể bắt nguồn từ Unix 1982, nhưng container không được chấp nhận rộng rãi cho đến thập kỷ trước như là bước hợp lý tiếp theo từ ảo hóa. Ngày nay, chúng là phương tiện phổ biến để hiện đại hóa và triển khai ứng dụng.
Mục tiêu của container hóa – tức là quá trình di chuyển các ứng dụng cũ sang container – là cung cấp một cách tốt hơn để tạo, đóng gói và triển khai các ứng dụng phần mềm phức tạp trên nhiều môi trường khác nhau. Container hóa cung cấp một cách để làm cho các ứng dụng ít phức tạp hơn khi triển khai, cập nhật/thay đổi/sửa đổi và mở rộng quy mô.
Container ngày càng phổ biến trong môi trường đám mây vì trọng lượng nhẹ so với máy ảo (VM). Nhiều tổ chức coi container là giải pháp thay thế cho khối lượng công việc lớn của VM.
Cloud Container là gì?
Các container tính toán chứa mã ứng dụng cùng với các thư viện và chức năng phụ thuộc để có thể chạy ở bất kỳ đâu; cho dù trên máy tính để bàn, cơ sở hạ tầng máy chủ CNTT truyền thống hay đám mây.
Chúng nhỏ, nhanh và di động vì không giống như máy ảo, container không cần bao gồm một hệ điều hành đầy đủ trong mọi trường hợp. Tất cả những gì chúng cần là các thư viện và phụ thuộc cần thiết để chạy ứng dụng và tận dụng các tính năng khác và tài nguyên cần thiết từ hệ điều hành máy chủ.
Container được tạo từ container images, là các mẫu chứa hệ thống, ứng dụng và môi trường của container. Với container images, phần lớn công việc tạo container đã được thực hiện cho bạn. Tất cả những gì bạn phải làm là thêm logic tính toán. Có nhiều mẫu khác nhau để tạo container sử dụng cụ thể, cũng giống như có các thư viện và mẫu để phát triển mã.
Có nhiều trang web mẫu container nhưng trang web dẫn đầu thị trường là Docker, trang web này đã khởi động xu hướng container vào năm 2013. Docker là một bộ công cụ cho phép người dùng tạo hình ảnh container, đẩy hoặc kéo hình ảnh từ các sổ đăng ký bên ngoài và chạy và quản lý container trong nhiều môi trường khác nhau. Docker cũng chạy trung tâm phân phối mẫu container lớn nhất. Để tìm hiểu cách cài đặt Docker trên hệ thống Linux của bạn, hãy xem hướng dẫn Cài đặt và Sử dụng Docker của chúng tôi .
Container được giảm đáng kể về kích thước và độ phức tạp, và thường chỉ thực hiện một chức năng duy nhất. Chỉ vì chúng nhỏ không có nghĩa là chúng không cần được quản lý. Container được duy trì thông qua một quy trình được gọi là phối hợp, tự động hóa nhiều tác vụ vận hành cần thiết để chạy khối lượng công việc và dịch vụ được chứa trong container.
Orchestration bao gồm quản lý vòng đời của container, cung cấp, triển khai, mở rộng hoặc thu hẹp quy mô, kết nối mạng, cân bằng tải, v.v. Có một số ứng dụng orchestration, nhưng phổ biến nhất là Kubernetes ban đầu được Google thiết kế và hiện được Cloud Native Computing Foundation duy trì.
Container so với Máy ảo
Container thường được so sánh với VM ở đây và ở những nơi khác vì lý do chính đáng. Chúng hoạt động trên cùng một khái niệm, đó là hoạt động của nhiều môi trường ứng dụng trên cùng một phần cứng vật lý.
VM được coi là nền tảng của thế hệ điện toán đám mây đầu tiên. Với sự ra đời của điện toán 64 bit, máy chủ đã phát triển vượt qua giới hạn bộ nhớ 4 GB của bộ xử lý 32 bit. Sự ra đời của đa lõi tạo ra sức mạnh xử lý cho nhiều môi trường ảo. Với đủ bộ nhớ và lõi, có thể chạy một trăm hoặc nhiều VM trên một hệ thống vật lý.
VM cần một môi trường hoạt động đầy đủ, sử dụng một đến hai gigabyte bộ nhớ, bất kể là trên Windows Server hay phiên bản Linux. Container là một môi trường hoạt động được thu nhỏ đáng kể và chỉ sử dụng 6MB bộ nhớ.
Lợi ích là bạn có thể có hàng trăm container trên một máy chủ mạnh mẽ, miễn là bạn có đủ bộ nhớ và sức mạnh xử lý để xử lý tất cả.
VM hypervisor ảo hóa phần cứng vật lý và container ảo hóa hệ điều hành. Hypervisor quản lý và điều phối tất cả hoạt động I/O và máy móc, cân bằng tải và xử lý tất cả các tác vụ vật lý như xử lý và di chuyển dữ liệu.
Một trình quản lý container như Kubernetes xử lý các tác vụ phần mềm mà container không được thiết lập. Ứng dụng trong container có những gì nó cần với các thư viện và phụ thuộc của nó. Nếu nó cần thứ gì đó khác từ hệ điều hành, trình quản lý container sẽ xử lý.
Không phải là quyết định hoặc/hoặc khi nói đến VM và container. Chúng có thể cùng tồn tại dễ dàng, với các container bên trong VM hoạt động độc lập.
Cloud Container hoạt động như thế nào?
Công nghệ container ra đời cùng với sự tách biệt đầu tiên giữa các phân vùng và các tiến trình chroot trong Unix, sau đó được thêm vào Linux. Các container đóng gói các tệp phụ thuộc và thư viện của chúng trong container thay vì dựa vào hệ điều hành cơ bản. Các ứng dụng chạy trong container không phải là các ứng dụng phức tạp, hoàn chỉnh chạy trong môi trường ảo hoặc không ảo tiêu chuẩn. Mỗi container hoạt động trong sự cô lập ảo với mỗi ứng dụng truy cập vào một hạt nhân hệ điều hành được chia sẻ mà không cần VM.
Các container đám mây được thiết kế để ảo hóa một ứng dụng duy nhất, cho dù đó là một ứng dụng đơn giản có mục đích duy nhất hay cơ sở dữ liệu MySQL. Các container có ranh giới cô lập ở cấp ứng dụng thay vì ở cấp máy chủ, do đó container sẽ bị cô lập nếu có sự cố. Nếu ứng dụng bị sập hoặc một quy trình sử dụng quá nhiều tài nguyên mà không rõ nguyên nhân, thì điều này chỉ ảnh hưởng đến container riêng lẻ đó chứ không phải toàn bộ VM hoặc toàn bộ máy chủ. Bộ điều phối có thể khởi động một container khác để thay thế container có vấn đề. Nó cũng tắt và khởi động lại container có sự cố.
Lợi ích của Container trong Điện toán đám mây
Lợi ích của việc sử dụng container là rất nhiều. Đầu tiên, việc sử dụng các mẫu tương tự như cách các lớp và thư viện hoạt động trong lập trình hướng đối tượng (OOP). Trong OOP, bạn tạo một lớp hoặc đối tượng rồi tái sử dụng nó trong nhiều ứng dụng. Điều tương tự cũng đúng đối với container. Một hình ảnh container duy nhất được sử dụng để tạo nhiều container. Khái niệm kế thừa của OOP cũng áp dụng cho container vì hình ảnh container đóng vai trò là cha mẹ cho các hình ảnh container khác được tùy chỉnh nhiều hơn.
Container chạy nhất quán trên máy tính để bàn, máy chủ cục bộ hoặc đám mây. Điều này giúp việc kiểm tra chúng trước khi triển khai trở nên đơn giản. Một số tình huống yêu cầu một nền tảng thử nghiệm có quy mô tương tự như cài đặt triển khai, nghĩa là phải dành nhiều tài nguyên cho môi trường thử nghiệm. Container có thể được kiểm tra cục bộ trước khi triển khai đám mây với sự hiểu biết rằng hiệu suất sẽ nhất quán.
Ưu điểm chính của container, đặc biệt khi so sánh với VM, là container nhẹ và di động. Container chia sẻ nhân hệ điều hành máy, giúp loại bỏ nhiều chi phí chung. Kích thước nhỏ hơn so với VM có nghĩa là chúng có thể khởi động nhanh và hỗ trợ tốt hơn các ứng dụng đám mây gốc có khả năng mở rộng theo chiều ngang.
- Chúng không phụ thuộc vào nền tảng: Các container chứa tất cả các phần phụ thuộc của chúng và bạn có thể sử dụng chúng trên nhiều phiên bản Linux khác nhau miễn là bạn không thực hiện lệnh gọi kernel.
- Hỗ trợ kiến trúc phát triển hiện đại: Nhờ sự kết hợp giữa tính di động/tính nhất quán khi triển khai trên nhiều nền tảng và kích thước nhỏ, container rất phù hợp với các phương pháp phát triển và ứng dụng hiện đại, chẳng hạn như Agile, DevOps, không máy chủ và dịch vụ siêu nhỏ.
- Cải thiện hiệu suất: Các ứng dụng được chứa trong container thường là các ứng dụng lớn được chia thành các phần có thể quản lý được. Điều này có nhiều lợi ích, trong đó có cải thiện hiệu suất vì nếu một thành phần cần tăng tài nguyên, container sẽ tự động mở rộng để cung cấp nhiều lõi CPU/bộ nhớ/mạng hơn, sau đó thu hẹp lại khi tải giảm.
- Gỡ lỗi hiệu quả: Một lợi ích khác của việc chứa trong ứng dụng so với ứng dụng đơn khối là việc tìm ra các điểm nghẽn về hiệu suất trở nên nhanh hơn. Với ứng dụng đơn khối, các nhà phát triển phải thực hiện nhiều lần thử và sai/quy trình loại trừ để tìm ra điểm nghẽn về hiệu suất. Khi chia nhỏ thành các thành phần, mã lỗi sẽ dễ thấy hơn và các nhà phát triển có thể phóng to điểm có vấn đề nhanh hơn.
- Hỗ trợ đám mây lai/đa đám mây: Do tính di động của nó, các container có thể di chuyển qua lại giữa tại chỗ và đám mây. Chúng cũng có thể di chuyển từ nhà cung cấp đám mây này sang nhà cung cấp đám mây khác.
- Hiện đại hóa ứng dụng: Một cách phổ biến để hiện đại hóa ứng dụng tại chỗ cũ là chứa ứng dụng đó và di chuyển “nguyên trạng” lên đám mây. Mô hình này được gọi là “nâng và dịch chuyển” và không được khuyến khích. Ứng dụng tại chỗ hoạt động khác với ứng dụng gốc trên đám mây và việc chỉ di chuyển ứng dụng tại chỗ lên đám mây mà không thay đổi sẽ không tận dụng được các lợi ích của đám mây như tự động tăng và giảm quy mô.
- Cải thiện khả năng sử dụng: Trong một ứng dụng đơn khối, toàn bộ ứng dụng và tất cả bộ nhớ sử dụng của nó phải tăng hiệu suất. Điều này làm chậm máy chủ. Với một ứng dụng được chứa trong container, chỉ thành phần có hiệu suất cao đó cần phải mở rộng quy mô. Nó tự động thực hiện và orchestrator sẽ mở rộng quy mô tài nguyên khi cần thiết, sau đó thu hẹp quy mô khi tác vụ hoàn tất.
Phần kết luận
Container là một cách ngày càng phổ biến để các công ty di chuyển các ứng dụng tại chỗ lên đám mây và tận dụng mọi lợi ích mà đám mây mang lại: khả năng mở rộng, tính đàn hồi, phát triển DevOps và chuyển giao các tài nguyên tại chỗ cho nhà cung cấp đám mây.
Công nghệ này đã trưởng thành, với một số đối thủ cạnh tranh với Docker, bao gồm Microsoft Azure, và đối thủ cạnh tranh với Kubernetes, chẳng hạn như Red Hat OpenShift. Hầu hết các nhà cung cấp dịch vụ đám mây đều cung cấp một số dịch vụ container và điều phối được tạo sẵn, bao gồm cả chúng tôi tại Linode, với dịch vụ Kubernetes được quản lý .