Что такое контейнеризация приложений и как это работает?

Концепция контейнеризации и изоляции процессов существует уже давно, но появление в 2013 году Docker ускорило внедрение этой технологии. Gartner прогнозирует, что к 2022 году более 75% международных компаний будут использовать контейнерные приложения.

Контейнеризация – это форма виртуализации операционной системы, при которой приложения запускаются в изолированных пользовательских пространствах, называемых контейнерами, и все они используют одну и ту же общую операционную систему (ОС). По сути контейнер представляет собой полностью упакованную и портативную вычислительную среду:

Все, что необходимо приложению для запуска – библиотеки, конфигурационные файлы и зависимости – инкапсулируется и изолируется в контейнере.

Сам контейнер абстрагируется от хостовой ОС, имея лишь ограниченный доступ к базовым ресурсам – подобно легковесной виртуальной машине.

Как работает контейнеризация?

Каждый контейнер представляет собой исполняемый пакет программного обеспечения, работающий поверх операционной системы хоста. Хост может одновременно поддерживать сотни и даже тысячи контейнеров. Все контейнеры запускают минимальные, изолированные от ресурсов процессы, к которым другие не имеют доступ.

Контейнеризованное приложение состоит из нескольких слоев:

В нижней части находится аппаратное обеспечение инфраструктуры: процессор, дисковое хранилище и сетевые интерфейсы.

Уровнем выше расположены операционная система хоста и ее ядро. Последнее выступает «мостом» между программным обеспечением операционной системы и аппаратным обеспечением базовой системы.

Движок контейнера и его гостевая ОС, характерные для используемой технологии контейнеризации, располагаются над операционной системой хоста.

В самом верху находятся файлы и библиотеки (bins/libs) для каждого приложения и самих приложений, работающие в своих изолированных пользовательских пространствах (контейнерах).

Преимущества контейнеризации.

Контейнерные приложения легко доставляются пользователям в цифровой среде. В частности, контейнеризация приложения на основе микросервисов, имеет больше преимуществ, начиная от гибкости при разработке ПО и заканчивая более удобным контролем расходов.

Гибкая, ориентированная на DevOps разработка программного обеспечения

По сравнению с ВМ, контейнеры проще настраивать, независимо от того, использует команда UNIX-подобную ОС или Windows. Инструменты для разработчиков универсальны и просты в использовании, что позволяет быстро разрабатывать, упаковывать и внедрять контейнеризированные приложения в различных операционных системах. Инженеры и команды DevOps могут применять технологии контейнеризации для ускорения рабочих процессов.

Сокращение накладных расходов и экономия затрат по сравнению с ВМ

Контейнер не требует полноценной гостевой операционной системы или гипервизора. Это позволяет не только сократить время загрузки, но и уменьшить объем памяти и, как правило, повысить производительность. Также сокращаются расходы на сервер и лицензирование, которые в противном случае были бы направлены на поддержку развертывания нескольких ВМ. Таким образом, контейнеры позволяют повысить эффективность и рентабельность сервера.

Портативность во всех рабочих пространствах

Каждый контейнер абстрагируется от хостовой операционной системы и будет работать одинаково в любом месте. Соответственно, его можно записать для одной хостовой среды, а затем портировать и развернуть в другой, при условии, что новый хост поддерживает соответствующие контейнерные технологии и операционные системы. Контейнеры для Linux составляют большую часть всех развернутых контейнеров и могут быть портированы на различные ОС на базе Linux, независимо от того, находятся ли они on-premise или в облаке. На Windows контейнеры для Linux можно легко запускать в виртуальной машине Linux VM или через изоляцию Hyper-V.

Простое управление с помощью оркестровки

Оркестровка контейнеров с помощью такого решения, как Kubernetes, делает управление контейнерными приложениями и сервисами более практичным. Используя Kubernetes, можно автоматизировать развертывание и откат, организовать систему хранения данных, выполнить балансировку нагрузки и перезагрузить вышедшие из строя контейнеры. Kubernetes совместим со многими контейнерными движками, в том числе Docker и OCI.