طبق تحقیقات جدید Enterprise Strategy Group، کانتینرها به سرعت به جدیدترین واحد اندازه گیری فناوری اطلاعات تبدیل می‌شوند که قبلاً توسط مجازی سازی نگهداری می‌شدند. اما Container چیست.
کانتینر یک واحد استاندارد نرم افزار است که کد و تمام وابستگی‌های آن را بسته بندی میکند تا برنامه به سرعت و با اطمینان از یک محیط محاسباتی به محیط دیگر اجرا شود. در این مقاله به شما خواهیم گفت container یا کانتینر چیست و با مزایا، کاربردها و بسترهای پیاده‌سازی آن آشنا خواهیم شد.
Container یا کانتینر چیست؟
کانتینرها نوعی مجازی سازی سیستم عامل هستند. یک ظرف واحد ممکن است برای اجرای هر چیزی از یک میکروسرویس کوچک یا فرآیند نرم افزاری گرفته تا یک برنامه بزرگتر استفاده شود.
در داخل یک کانتینر، تمامی‌فایل‌های اجرایی، کدهای باینری، کتابخانه‌ها و فایل‌های پیکربندی لازم وجود دارد. با این حال، در مقایسه با رویکردهای مجازی سازی سرور یا ماشین کانتینرها حاوی تصاویر سیستم عامل نیستند.
این باعث می‌شود آنها سبک‌تر و قابل حمل‌تر باشند و هزینه‌های سربار بسیار کمتری داشته باشند. در استقرار برنامه‌های بزرگتر چندین کانتینر ممکن است به عنوان یک یا چند دسته کانتینر مستقر شوند. چنین خوشه‌هایی ممکن است توسط یک ارکستراتور کانتینری مانند Kubernetes مدیریت شوند.
چرا به کانتینرها نیاز داریم؟
مشکل عدم اجرای صحیح برنامه هنگام انتقال از محیطی به محیط دیگر به اندازه خود توسعه نرم افزار است. چنین مشکلاتی معمولاً به دلیل تفاوت در پیکربندی زیربنای الزامات کتابخانه و سایر وابستگی‌ها به وجود می‌آیند.
کانتینرها با ارائه یک زیرساخت سبک وزن و غیرقابل تغییر برای بسته بندی و استقرار برنامه، این مشکل را برطرف می‌کنند. یک برنامه یا سرویس، وابستگی‌های آن و پیکربندی آن به عنوان یک تصویر ظرف با هم بسته بندی می‌شوند. برنامه کانتینری را می‌توان به عنوان یک واحد آزمایش کرد و به عنوان نمونه تصویر کانتینرها در سیستم عامل میزبان مستقر شد.
به این ترتیب، کانتینرها توسعه دهندگان و متخصصان فناوری اطلاعات را قادر می‌سازند تا برنامه‌های کاربردی را در محیط‌ها با تغییرات اندک یا بدون تغییر مستقر کنند.
مفهوم کانتینرها
همانطور که صنایع کشتیرانی از کانتینرهای فیزیکی برای جداسازی محموله‌های مختلف استفاده می‌کنند – به عنوان مثال، برای حمل و نقل در کشتی‌ها و قطارها، فناوری‌های توسعه نرم افزار به طور فزاینده ای از رویکردی به نام کانتینرسازی استفاده می‌کنند.
یک بسته نرم‌افزار استاندارد – معروف به کانتینر – کد برنامه را با فایل‌های پیکربندی و کتابخانه‌های مربوطه و وابستگی‌های مورد نیاز برای اجرای برنامه همراه میکند. این کار به توسعه دهندگان و متخصصان فناوری اطلاعات اجازه می‌دهد تا برنامه‌ها را به طور یکپارچه در سراسر محیط‌ها مستقر کنند.
۱.Builder
Container Builder فقط یک سازنده Docker نیست، بلکه یک اکوسیستم ترکیبی است که به شما این امکان را می‌دهد از هر مرحله ساخت که می‌خواهید استفاده کنید.
۲.Engine
موتورهای کانتینری می‌توانند چندین نمونه مجزا را که به نام کانتینر شناخته می‌شوند، روی هسته سیستم عامل یکسان اجرا کنند. کانتینرها مجازی سازی را در سطح سیستم عامل انجام می‌دهند و محیطی قابل کنترل و قابل مدیریت را برای اجرای برنامه‌ها و وابستگی‌ها فراهم می‌کنند.
۳.Orchestration
ارکستراسیون کانتینر در مورد مدیریت چرخه حیات کانتینرها است، به ویژه در محیط‌های بزرگ و پویا. تیم‌های نرم افزاری از هماهنگ سازی کانتینر برای کنترل و خودکارسازی بسیاری از وظایف استفاده می‌کنند:
- تهیه و استقرار کانتینرها
- افزونگی و در دسترس بودن کانتینرها
- افزایش مقیاس یا حذف کانتینرها برای پخش یکنواخت بار برنامه در زیرساخت میزبان
- جابجایی کانتینرها از یک میزبان به میزبان دیگر در صورت کمبود منابع در یک میزبان یا در صورت فوت میزبان
- تخصیص منابع بین کانتینرها
- قرار گرفتن در معرض خارجی از خدمات در حال اجرا در یک ظرف با جهان خارج
- تعادل بار کشف سرویس بین کانتینرها
- نظارت بر سلامت کانتینرها و میزبان
- پیکربندی یک برنامه کاربردی در رابطه با کانتینرهایی که آن را اجرا می‌کنند
چه نوع کانتینرهای داکری روی Docker Engine کار می‌کنند؟
کانتینرها نرم‌افزار را از محیط خود جدا می‌کنند و اطمینان می‌دهند که علی‌رغم تفاوت‌هایی که برای مثال بین توسعه و مرحله‌بندی وجود دارد، یکنواخت کار میکند. کانتینرهای Docker که روی Docker Engine کار می‌کنند:
استاندارد: داکر استاندارد صنعتی را برای کانتینرها ایجاد کرد، بنابراین آنها می‌توانند در هر مکانی قابل حمل باشند
سبک وزن: کانتینرها هسته سیستم عامل دستگاه را به اشتراک می‌گذارند و بنابراین نیازی به سیستم عامل در هر برنامه ندارند، که باعث افزایش کارایی وب سرورها و کاهش هزینه‌های سرور و صدور مجوز می‌شود.
ایمن: برنامه‌ها در کانتینرها ایمن‌تر هستند و Docker قوی‌ترین قابلیت‌های جداسازی پیش‌فرض را در صنعت ارائه میکند.
کانتینرها بر روی چه بسترهایی پیاده سازی می‌شوند؟
کانتینرها روی انواع سیستم عامل‌ها شامل موارد زیر قابل اجرا هستند. اما باید توجه داشت که اگرچه کانتینرها قابل حمل هستند، اما به سیستم عاملی که برای آن تعریف شده اند محدود می‌شوند. به عنوان مثال، یک کانتینر برای لینوکس نمی‌تواند در ویندوز اجرا شود و بالعکس.
۱.Linux
یک کانتینر لینوکس مجموعه ای از 1 یا چند فرآیند است که از بقیه سیستم جدا شده اند. تمام فایل‌های لازم برای اجرای آنها از یک تصویر مجزا تهیه می‌شوند، به این معنی که کانتینرهای لینوکس در حین حرکت از توسعه، آزمایش، و در نهایت به تولید، قابل حمل و سازگار هستند.
۲.Windows
کانتینرها یک فناوری برای بسته بندی و اجرای برنامه‌های کاربردی ویندوز در محیط‌های مختلف در محل و در فضای ابری هستند. کانتینرها یک محیط سبک وزن و ایزوله ارائه می‌دهند که توسعه، استقرار و مدیریت برنامه‌ها را آسان تر میکند.
۳.Datacenter
مرکز داده کانتینری نوعی مرکز داده با عملکرد بهینه (POD) است که زیرساخت‌های برق، خنک‌کننده و توزیع برق فناوری اطلاعات را برای ارائه انعطاف‌پذیری که می‌تواند روی سقف‌ها و غیره قرار گیرد، یکپارچه میکند.
۴.cloud
کانتینرها بسته‌هایی از نرم افزار هستند که حاوی تمام عناصر لازم برای اجرا در هر محیطی هستند. به این ترتیب، کانتینرها سیستم عامل را مجازی می‌کنند و در هر مکانی از یک مرکز داده خصوصی گرفته تا ابر عمومی یا حتی روی لپ تاپ شخصی یک توسعه دهنده اجرا می‌شوند.
خدمات کانتینری
به گفته آبردین، کانتینرها یک فناوری کلیدی برای کمک به تصمیم گیرندگان فناوری اطلاعات برای مقابله با بحرانی ترین فشارهای خود هستند، از جمله:
- کاهش هزینه‌های عملیاتی که توسط 42 درصد از تصمیم گیرندگان ذکر شده است.
- افزایش درآمد، ذکر شده توسط 29٪
- به حداکثر رساندن بازده سرمایه‌گذاری‌های فناوری اطلاعات، با ذکر 18 درصد.
همچنین استراتژی‌های کانتینری‌سازی باعث رشد زیرساخت‌های ترکیبی و چند ابری می‌شوند که می‌توانند با اپلیکیشن‌های کانتینری تکمیل و تکمیل شوند. آبردین خاطرنشان میکند، “سیستم‌ها می‌توانند به سرعت مقیاس شوند، و SLAها را می‌توان به طور قابل اعتماد با برنامه‌های کانتینری که به سرعت مستقر می‌شوند، برآورده کرد.”
مزیت‌های مهم کانتینرها
کانتینرها روشی ساده برای ساخت، آزمایش، استقرار و استقرار مجدد برنامه‌ها در محیط‌های مختلف از لپ‌تاپ محلی یک توسعه‌دهنده تا مرکز داده داخلی و حتی فضای ابری هستند. مزایای کانتینرها عبارتند از:
۱. تفکیک برنامه‌ها
وقتی توسعه‌دهندگان برنامه‌های خود را در کانتینرها می‌سازند و بسته‌بندی می‌کنند و آنها را در اختیار فناوری اطلاعات قرار می‌دهند تا روی یک پلتفرم استاندارد اجرا شوند، این تلاش کلی برای استقرار برنامه‌ها را کاهش می‌دهد و می‌تواند کل چرخه توسعه و آزمایش را ساده کند. همچنین همکاری و کارایی بین توسعه دهندگان و تیم‌های عملیاتی را برای ارسال سریعتر برنامه‌ها افزایش می‌دهد.
۲. قابلیت حمل
برنامه‌های در حال اجرا در کانتینرها می‌توانند به راحتی در چندین سیستم عامل مختلف و پلت فرم‌های سخت افزاری مستقر شوند.
۳. جداسازی برنامه
کانتینرها به برنامه‌ها اجازه می‌دهند تا سریعتر استقرار، وصله یا مقیاس‌بندی شوند.
۴. سربار کمتر
کانتینرها به منابع سیستم کمتری نسبت به محیط‌های ماشین مجازی سنتی یا سخت‌افزاری نیاز دارند زیرا شامل تصاویر سیستم عامل نمی‌شوند.
۵. عملکرد منسجم تر
تیم‌های DevOps می‌دانند که برنامه‌های کاربردی در کانتینرها بدون توجه به جایی که مستقر شده‌اند، یکسان اجرا می‌شوند.
۶. بهره‌وری بیشتر
از آنجایی که کانتینرها سربار معمول ماشین‌های مجازی، از جمله نمونه‌های سیستم عامل جداگانه را ندارند، کانتینرهای بیشتری را می‌توان در زیرساخت مشابه پشتیبانی کرد. ماهیت سبک کانتینرها به این معنی است که می‌توان آنها را به سرعت راه اندازی و متوقف کرد و سناریوهای افزایش و کاهش مقیاس سریع را باز میکند.
۷. توسعه برنامه بهتر
کانتینرها از تلاش‌های چابک و DevOps برای تسریع چرخه‌های توسعه، آزمایش و تولید پشتیبانی می‌کنند.
کاربردهای کانتینرها چه چیزی است؟
۱. توسعه چابک
کانتینرها در حال افزایش تعداد و تنوع سایت‌هایی هستند که فناوری اطلاعات را از جمله سایت‌های ابری و داخلی مدیریت میکند.
شرکت‌ها از فناوری کانتینر به عنوان یک جزء کلیدی در ارائه زیرساخت و استقلال سایت برای برنامه‌ها استفاده می‌کنند.
۲. عملیات کارآمد
برخی از سازمان‌ها از کانتینرها برای انتقال برنامه‌های کاربردی موجود به محیط‌های مدرن تر استفاده می‌کنند. در حالی که این عمل برخی از مزایای اساسی مجازی سازی سیستم عامل را ارائه می‌دهد، اما مزایای کامل معماری برنامه کاربردی ماژولار و مبتنی بر کانتینر را ارائه نمی‌دهد.
۳. قابلیت حمل و اجرا
یک کانتینر سیستم عامل زیرین را مجازی سازی میکند و باعث می‌شود برنامه کانتینری متوجه شود که دارای سیستم عامل (شامل CPU، حافظه، ذخیره سازی فایل و اتصالات شبکه) است. از آنجا که تفاوت‌ها در سیستم‌عامل و زیرساخت زیربنایی انتزاعی هستند، تا زمانی که تصویر پایه ثابت باشد، کانتینر می‌تواند در هر جایی مستقر شود و اجرا شود. برای توسعه دهندگان، این فوق العاده جذاب است.
۴. تغییر برنامه‌های کاربردی به معماری ابری مدرن
یکی از چالش‌های تسریع در استفاده از کانتینر، انتخاب یک پلتفرم کانتینری‌سازی است که با اولویت‌های تجاری خاص برای بیشترین کارایی هماهنگ باشد. این امر به دلیل این واقعیت پیچیده است که معماران و مدیران فناوری اطلاعات ممکن است انتخاب کنند که کانتینرها را در ابر عمومی، در یک مرکز داده موجود یا در یک محیط ابری ترکیبی مستقر کنند یا آنها را به صورت محلی میزبانی کنند.
۵. برنامه‌های کاربردی موجود برای کانتینرها
کانتینرها برای پشتیبانی از یک یا چند فرآیند مشابه، که اغلب در پس‌زمینه اجرا می‌شوند، مانند توابع ETL یا کارهای دسته‌ای، مستقر می‌شوند.
۶. پشتیبانی بهتر از معماری میکروسرویس‌ها
برنامه‌های کاربردی و میکروسرویس‌های توزیع شده را می‌توان با استفاده از بلوک‌های سازنده کانتینر به راحتی جداسازی، گسترش و مقیاس بندی کرد.
۷. ارائه پشتیبانی DevOps برای یکپارچه سازی و استقرار مداوم (CI/CD)
فناوری کانتینر از ساخت، آزمایش و استقرار ساده از تصاویر کانتینر پشتیبانی میکند.
۸. استقرار آسان تر مشاغل و وظایف تکراری
انتخاب نوع استقرار تنها مانع برای استفاده سریع نیست. همچنین ممکن است به دلیل نیاز به یک چارچوب مدیریتی سازگار که شامل برنامه‌های معمولی و کانتینری برای کارایی و همچنین به دلیل نیاز به پشتیبانی از برنامه‌های موجود حتی در زمان مدرن‌سازی باشد، ممکن است استقرار به تعویق بیفتد.
مقایسه کانتینرها و ماشین‌های مجازی
گاهی اوقات مردم فناوری کانتینر را با ماشین‌های مجازی (VM) یا فناوری مجازی سازی سرور اشتباه می‌گیرند. اگرچه برخی از شباهت‌های اساسی وجود دارد، کانتینرها بسیار متفاوت از VMها هستند.
ماشین‌های مجازی در یک محیط Hypervisor اجرا می‌شوند که در آن هر ماشین مجازی باید سیستم عامل مهمان خود را به همراه باینری‌ها، کتابخانه‌ها و فایل‌های کاربردی مربوطه در خود داشته باشد. این مقدار زیادی از منابع و سربار سیستم را مصرف میکند، به خصوص زمانی که چندین VM روی یک سرور فیزیکی یکسان در حال اجرا هستند، هر کدام دارای سیستم عامل مهمان خاص خود هستند.
در مقابل، هر کانتینر سیستم عامل میزبان یا هسته سیستم یکسانی دارد و از نظر اندازه بسیار سبک تر است و اغلب فقط مگابایت است. این اغلب به این معنی است که یک کانتینر ممکن است فقط چند ثانیه طول بکشد تا شروع شود. (در مقایسه با گیگابایت و دقیقه مورد نیاز برای یک ماشین مجازی معمولی)
مقایسه Container Images با کانتینرها
کانتینر یک واحد استاندارد نرم افزار است که کد و تمام وابستگی‌های آن را بسته بندی میکند تا برنامه به سرعت و با اطمینان از یک محیط محاسباتی به محیط دیگر اجرا شود.
یک تصویر کانتینر Docker یک بسته نرم افزاری سبک وزن، مستقل و قابل اجرا است که شامل همه چیزهایی است که برای اجرای یک برنامه لازم است: کد، زمان اجرا، ابزارهای سیستم، کتابخانه‌های سیستم و تنظیمات. تصاویر کانتینر در زمان اجرا به کانتینر تبدیل می‌شوند و در مورد کانتینرهای داکر – تصاویر زمانی که روی موتور داکر اجرا می‌شوند به کانتینر تبدیل می‌شوند.
نرم افزار کانتینری که هم برای برنامه‌های لینوکس و هم برای برنامه‌های مبتنی بر ویندوز موجود است، صرف نظر از زیرساخت، همیشه یکسان اجرا می‌شود. کانتینرها نرم‌افزار را از محیط خود جدا می‌کنند و اطمینان می‌دهند که علی‌رغم تفاوت‌هایی که برای مثال بین توسعه و مرحله‌بندی وجود دارد، یکنواخت کار میکند.
استانداردهای کانتینرها چه چیزهایی هستند؟
راه‌اندازی Docker در سال 2013، انقلابی را در توسعه برنامه‌های کاربردی با دموکراتیک کردن کانتینرهای نرم‌افزار یآغاز کرد. داکر یک فناوری کانتینر لینوکس را توسعه داد (فناوری قابل حمل، انعطاف‌پذیر و آسان برای استقرار.) libcontainer منبع باز Docker و با یک جامعه جهانی از مشارکت کنندگان برای توسعه بیشتر آن شریک شد.
در ژوئن 2015، داکر مشخصات تصویر کانتینر و کد زمان اجرا را که اکنون به عنوان runc شناخته می‌شود، به ابتکار کانتینر باز (OCI) اهدا کرد تا به ایجاد استانداردسازی با رشد و بلوغ اکوسیستم کانتینر کمک کند.
پس از این تکامل، Docker به پروژه کانتینر که داکر در سال 2017 به بنیاد محاسبات بومی‌ابری (CNCF) اهدا کرد، ادامه می‌دهد.
کانتینر یک زمان اجرای کانتینر استاندارد صنعتی است که از runc استفاده میکند و با تاکید بر سادگی و استحکام ایجاد شده است. و قابل حمل بودن containerd زمان اجرای کانتینر هسته Docker Engine است.
ارتباط docker و Kubernetes با کانتینرها چگونه است؟
Docker یک محیط اجرای محبوب است که برای ایجاد و ساختن نرم افزار در داخل کانتینرها استفاده می‌شود. از تصاویر Docker (copy-on-write snapshots) برای استقرار برنامه‌ها یا نرم‌افزارهای کانتینری در محیط‌های مختلف، از توسعه گرفته تا آزمایش و تولید، استفاده میکند. داکر بر اساس استانداردها و عملکردهای باز در اکثر محیط‌های عملیاتی رایج، از جمله لینوکس، مایکروسافت ویندوز، و سایر زیرساخت‌های داخلی یا مبتنی بر ابر ساخته شده است.
ارکستراسیون برای تسریع استفاده از کانتینر بسیار مهم است و برای بسیاری از شرکت‌ها، Kubernetes پلت فرم ارکستراسیون انتخابی است. در واقع، 96 درصد از سازمان‌ها در نظرسنجی سال 2021 توسط بنیاد محاسبات بومی‌ابری، استفاده یا ارزیابی Kubernetes را گزارش کردند.
کانتینرهای کلود چه نوع کانتینرهایی هستند؟
برنامه‌های کاربردی ابری برای یک مدل عملیاتی مشترک در سراسر محیط‌ها، از جمله عمومی، خصوصی و ترکیبی به کانتینرها متکی هستند. سربار کم و چگالی زیاد کانتینرها به بسیاری از آنها اجازه می‌دهد تا در داخل یک ماشین مجازی میزبانی شوند و آنها را برای ارائه برنامه‌های کاربردی ابری ایده آل میکند.
امنیت container
امنیت کانتینر بخش مهمی‌از ارزیابی امنیت جامع است. این عمل محافظت از برنامه‌های کاربردی کانتینری در برابر خطرات احتمالی با استفاده از ترکیبی از ابزارها و سیاست‌های امنیتی است.
استفاده از کانتینرها در چند سال گذشته به طور تصاعدی افزایش یافته است. در حالی که فناوری‌های کانتینری برای دهه‌ها وجود داشته‌اند، راه‌اندازی Docker در سال 2013 بود که آن را برای سازمان‌ها عملی‌تر کرد تا یک مدل توسعه و عملیات اولین کانتینر را اتخاذ کنند.
همراه با این رشد، خطرات امنیتی نیز به همراه دارد. با میلیون‌ها تصویر موجود برای انتخاب، ایمن کردن کانتینرها یک کار نختصصی است. لایه‌های امنیتی زیادی برای کانتینرها اعمال می‌شود، مانند:
- تصویر کانتینر و نرم افزار داخل
- تعامل بین کانتینر، سیستم عامل میزبان و سایر کانتینرها در میزبان
- سیستم عامل میزبان
- شبکه‌های کانتینری و مخازن ذخیره سازی
- محیط زمان اجرا، اغلب در خوشه‌های Kubernetes
کلام آخر
در دنیای مهندسی نرم افزار، کانتینر یک محیط مجازی سازی شده است که محتویات آن یک برنامه کاربردی و تمام فایل‌های پیکربندی، کتابخانه‌ها، باینری‌ها و وابستگی‌های مورد نیاز برای اجرای آن برنامه است.
این روش بسته‌بندی یک برنامه کاربردی همراه با کتابخانه‌ها و وابستگی‌های آن، تیم‌های توسعه نرم‌افزار را قادر می‌سازد تا برنامه‌هایی بسازند که حتی زمانی که بین رایانه‌ها جابه‌جا می‌شوند، عملکرد یکسانی داشته باشند.
دیدگاهتان را بنویسید