کانتینر سازی (Containerization) چیست و چه کاربردی در توسعه نرم افزار دارد؟
Containerization جهش بزرگی در حوزه توسعه نرم افزار و مدیریت سرور بوده است. فناوری کانتینر که از سیستم chroot FreeBSD سرچشمه می گیرد، به لطف موتور Docker و ابزارهایی مانند Kubernetes به طور گسترده ای توسعه یافته است.
با توجه به فلکسرا، 85 درصد از سازمان ها از اپ های کانتینری استفاده می کنند. از کمک به غول های فناوری برای ساده سازی فعالیت های خود در مقیاس بزرگ گرفته تا توانمند ساختن استارت آپ های جدید برای ورود شدن به میدان، کانتینری سازی یک راهکار عالی است. انقلابی که در مدیریت سرور ایجاد کرده باعث ایجاد تقاضا برای پذیرش فناوری کانتینر در سراسر حوزه های فناوری شده است. بنابراین اگر همچنان از خود می پرسید «کانتینرسازی چیست؟»، تمام جزئیاتی که به آن نیاز دارید در این مقاله ارائه خواهیم داد.
درک مفاهیم اصلی کانتینرسازی
در اصل کانتینری سازی روشی است برای بسته بندی یک اپ و متعلقات آن در یک «کانتینر» مستقل. این واحد تضمین می کند که برنامه بدون در نظر گرفتن محیطی که در آن قرار دارد، به خوبی اجرا می شود. نگاهی عمیق تر به اپ های کانتینری، سه جز مهم را نشان می‌دهد.
نقشه یک معمار را تصور کنید. این در واقع همان تصویر کانتینر است. کانتینر شامل همه اجزای مورد نیاز برای اجرای برنامه است. توزیع و ذخیره سازی این تصاویر کانتینر از طریق یک رجیستری انجام می شود. سپس، زمان اجرا با مدیریت چرخه عمر برنامه های کانتینری شده و انجام وظایفی مانند شروع، توقف و جابجایی آنها به این کانتینرها حیات می بخشد.
روش های مرسوم کدهایی را در یک محیط محاسباتی خاص توسعه داده اند، که اغلب هنگام انتقال به مکان دیگری (مانند یک ماشین مجازی یا بین سیستم های عامل) منجر به مشکلاتی می شود. در عوض، کانتینرها با ادغام همه کد برنامه، فایل‌ها، کتابخانه ها و وابستگی های ضروری مورد نیاز برای اجرا از این امر جلوگیری می کنند. این عمل به طور کامل مستقل از سیستم عامل میزبان انجام می شود و آن را اسکیلینگ کرده و قادر می سازد بدون هیچ مشکلی در محیط های ابری یا ماشین های مجازی اجرا شود.
مقایسه Containerization با سایر گزینه های سرور
امروزه محاسبات ابری به دلایل متعدد تقاضای زیادی دارد. Containerization تنها یکی از روش هایی است که توسعه دهندگان نرم افزار برای مدیریت هزینه های سرور و صدور مجوز از آن استفاده می کنند. سایر روش ها شامل مجازی سازی و سرورهای فیزیکی می شود. مجازی سازی یک سرور فیزیکی را در چندین ماشین مجازی (VM) با استفاده از یک هایپروایزر توزیع می کند که هر ماشین مجازی سیستم عامل خود را اجرا می کند و مانند یک کامپیوتر جداگانه عمل می کند. از طرف دیگر، یک سرور فیزیکی صرف، یک سرور بدون هیچ لایه مجازی سازی است که اپ ها مستقیماً با سخت افزار سرور در تعامل هستند.
به دلیل ماهیت سبک، کارایی منابع و کانتینریت استقرار سریع، کانتینری سازی در توسعه نرم افزار و مدیریت سرور برتری دارد. این کار اجازه می دهد تا بارهای کاری متعدد روی یک سیستم عامل میزبان واحد، سربار اجرای چندین سیستم عامل را حذف کند، آن را کارآمدتر از مجازی سازی سنتی ساخته و اغلب ارزان تر از سرورهای فیزیکی می کند.
مزایای کانتینرسازی برای شرکت ها
فناوری Containerization فراتر از ایجاد یک محیط محاسباتی قابل حمل است. می تواند تغییرات قابل توجهی را در کسب و کار ایجاد کند:
- مقیاس پذیری: این کار به شما امکان می دهد منابع را به راحتی تنظیم کنید و اپ های کانتینری خود را مطابق با نیازهای تجاری خود مقیاس کنید. این امر امکان رشد بدون مشکل را بدون به خطر انداختن عملکرد فراهم می کند.
- انعطاف پذیری: کانتینرها یک راه حل پلتفرم-آگنوستیک ارائه می دهند. این بدان معناست که برنامه ها می توانند در محیط های مختلف بدون بازنویسی کد یا سیستم عامل دیگری اجرا شوند و زیرساخت فناوری اطلاعات شما را متنوع تر کنند.
- بهبود استفاده از منابع و کارایی هزینه: کانتینرها سبک وزن هستند و با یک سیستم عامل مشترک کار می کنند و هزینه های سربار را کاهش می دهند. آنها منابع محاسباتی را به حداکثر می رسانند و در نتیجه کارایی هزینه را افزایش می دهند.
- ساده سازی استقرارها و به روز رسانی ها: کانتینری سازی فرآیند استقرار را ساده و سریع می کند، زمان خاموشی را در طول به روز رسانی ها کاهش می دهد و دسترسی سریع به ویژگی های جدید را تضمین می کند.
- ایجاد سازگاری و انزوا بین محیط ها: کانتینرها شما را قادر می سازند تا با جدا کردن وابستگی های برنامه ها از محیط میزبان، سازگاری خود را حفظ کنید، و از عملکرد یکسان برنامه ها در مراحل مختلف (توسعه، مرحله بندی، تولید) اطمینان حاصل کنید.
- افزایش امنیت بدون محدودیت وندور: کانتینری سازی با جداسازی برنامه ها از یکدیگر و کاهش آسیب پذیری های احتمالی، فضای امنی را ارتقا می دهد. ماهیت سکوی آگنوستیک کانتینرها از محدودیت در وندور جلوگیری می کند، و شما را قادر می سازد تا مناسب ترین وندور را انتخاب کنید، یا حتی آنها را بدون مواجهه با موانع عمده تغییر دهید.
فناوری های محبوب کانتینرسازی
چندین ابزار ارکستراسیون کانتینر و سایر فناوری ها در کنار کانتینرسازی ظهور کرده اند که هر کدام راه های جدید و منحصر به فردی را برای اجرای کانتینرها ارائه می کنند.
Docker
Docker مسلماً شناخته شده ترین فناوری کانتینرسازی است. این یک پلتفرم منبع باز است که استقرار، مدیریت و مقیاس بندی برنامه های کانتینری را خودکار می کند. داکر برای ساده سازی فرآیند ایجاد، اسکیلینگ و اجرا طراحی شده است. توسعه دهندگان از طریق رابط کاربری آسان و کتابخانه گسترده تصاویر کانتینر از پیش ساخته شده به نام Docker Hub، می توانند با استفاده و تغییر آنها به عنوان نقطه شروع به جای ساختن از ابتدا، در زمان صرفه جویی کنند. Docker پیچیدگی های پیکربندی را کاهش می دهد و با اطمینان از اینکه برنامه به طور یکنواخت در محیط های مختلف رفتار می کند، توسعه را تسریع می بخشد.
Containerd
Containerd یک زمان اجرا است که بر سادگی و ماژولار بودن تأکید دارد و در عین حال منحصراً بر مدیریت کانتینرها تمرکز دارد. این یک پروژه منبع باز است که تحت بنیاد محاسبات بومی ابری (CNCF) توسعه یافته است. Containerd به عنوان لایه هسته اجرای کانتینر برای Docker عمل می کند و همچنین می تواند به طور مستقل برای مدیریت چندین کانتینر استفاده شود. Containerd مبتنی بر API-grpc یکپارچگی را با ابزارها و پروژه های دیگر ارائه می کند و یک زمان اجرای پایدار با مکانیسم های امنیتی قوی و مدیریت کانتینر کارآمد ارائه می دهد.
Kubernetes
Kubernetes یک سیستم ارکستراسیون کانتینر قدرتمند برای مدیریت، مقیاس بندی و به روز رسانی برنامه های کاربردی کانتینری است. این یک چارچوب قوی برای مدیریت کانتینر، خودکارسازی وظایف مانند استقرار، مقیاس بندی، متعادل سازی بار و نظارت ارائه می دهد. این برنامه برای کار با چندین زمان اجرا کانتینر از جمله Docker و Containerd طراحی شده است. Kubernetes با توزیع یکنواخت منابع در همه کانتینرها، تسهیل بازگشت سریع و تضمین حداقل خاموشی در طول به روز رسانی، انعطاف پذیری و صرفه جویی قابل توجهی در هزینه به ارمغان می آورد.
Podman
Podman یک موتور کانتینر منبع باز و جایگزین محبوب Docker است. این رابط خط فرمان مشابهی را ارائه می دهد که استفاده از آن را برای توسعه دهندگان آشنا و آسان می کند. Podman به دلیل معماری بدون دیمون خود متمایز است، به این معنی که برای مدیریت کانتینرها به سرور مرکزی نیاز ندارد. این ویژگی طراحی ذاتی با از بین بردن نیاز به دسترسی به روت یا دسترسی های ویژه، امنیت را افزایش می دهد و سطح حمله را کاهش می دهد. Podman سازگاری بهبود یافته ای را با فناوری های مختلف کانتینر ارائه می دهد و به کانتینرهای ساخته شده با Podman اجازه می دهد تا به طور یکپارچه روی سایر موتورهای زمان اجرای کانتینر کار کنند.
کانتینرهای قابل دسترس با طرح کانتینر باز
ابتکار کانتینر باز (OCI) یک عنصر حیاتی در چشم انداز فناوری کانتینر است، به ویژه هنگامی که صحبت از تصمیم گیری در مورد اجرای مناسب در کسب و کار می شود. OCI استانداردهای صنعتی را برای زمان های اجرا کانتینر و فرمت های تصویر تنظیم می کند و از سازگاری و قابلیت اسکیلینگ اطمینان می دهد. این قابلیت همکاری در میان این فناوری های کانتینری سازی را تقویت می کند و به کسب و کارها اجازه می دهد تا ابزارهایی را انتخاب کنند که به بهترین وجه با نیازهایشان مطابقت دارد و در عین حال اطمینان حاصل شود که کانتینرها می توانند به طور یکپارچه در پلتفرم های مختلف جابجا و مدیریت شوند. در یک اکوسیستم کانتینری که به سرعت در حال تکامل است، OCI پایه ای پایدار برای تصمیم گیری های فناوری فراهم می کند و سطحی از انعطاف پذیری و امنیت را ارائه می دهد که سازمان ها را قادر می سازد تا انتخاب های مناسب برای اپ های خود را انتخاب کنند.
نکاتی برای اجرای موفقیت آمیز کانتینرسازی
گذار از درک فناوری های کانتینری سازی محبوب به اجرای مؤثر این ابزارها می تواند کاری دلهره آور به نظر برسد. فهرستی از نکات در زیر ارائه می شود که می توانید از آنها برای به حداکثر رساندن موتور کانتینر خود استفاده کنید و از منابع محاسباتی خود بیشترین بهره را ببرید.
- زیرساخت خود را متصل کنید. زیرساخت های موجود خود را برای قرار دادن برنامه های کانتینری بهینه کنید. مطمئن شوید که سیستم های شما مانند سرورها، شبکه ها و ذخیره سازی برای محیط های کانتینری مناسب هستند.
- بستر مناسب کانتینر را انتخاب کنید. با انواع فناوری های کانتینری موجود، یکی را انتخاب کنید که به بهترین وجه با نیازهای سازمانی شما مطابقت دارد. این می تواند Docker به دلیل سادگی، Kubernetes برای مدیریت اپ ها در مقیاس بزرگ، یا Podman برای مزایای امنیتی آن باشد.
- روی امنیت تمرکز کنید. اکوسیستم کانتینری خود را ایمن کنید. یک استراتژی امنیتی قوی را اجرا کنید که شامل پیکربندی ایمن، ارزیابی منظم تهدیدات و مدیریت آسیب پذیری فعال است.
- آموزش و توسعه مهارت. تیم خود را به دانش و مهارت های کافی در مورد کانتینرسازی مجهز کنید. سرمایه گذاری در آموزش می تواند در دراز مدت سود زیادی به همراه داشته باشد، زیرا تیم بهتر می تواند چندین محیط را مدیریت، عیب یابی و بهینه سازی کند.
- برای مقیاس پذیری برنامه ریزی کنید. اطمینان حاصل کنید که زیرساخت شما برای اسکیلینگ طراحی شده است. همانطور که حجم کاری شما افزایش می یابد، زیرساخت شما باید قادر به رسیدگی به تقاضاهای افزایش یافته و مقیاس بندی برنامه های کانتینری باشد. میزبانی سرور ابری را برای یک راه حل مقرون به صرفه و مقیاس پذیر در نظر بگیرید.
- اجرای نظارت و ثبت گزارش. به طور منظم گزارش های مربوط به کانتینرهای خود را نظارت و نگهداری کنید. نظارت مؤثر به شناسایی مسائل بالقوه قبل از تشدید آنها کمک می کند و بینشی برای بهینه سازی عملکرد ارائه می دهد.
- اهرم فرآیندهای CI/CD. ترکیب فرآیندهای یکپارچه سازی مداوم و استقرار مداوم (CI/CD) می تواند چرخه توسعه برنامه شما را ساده کند. این امر استقرار سریع، سازگار و قابل اعتماد چندین کانتینر را تضمین می کند.
آینده کانتینری سازی و تاثیر آن
Containerization، در هسته خود، بسته بندی یک اپ و متعلقات آن در یک «کانتینر» ایزوله است. این واحد مستقل تضمین می کند که رفتار برنامه بدون توجه به محیطی که در آن مستقر شده است، ثابت می ماند.
مزایای کانتینرسازی چند وجهی است. مقیاس پذیری، انعطاف پذیری، بهبود استفاده از منابع، استقرار ساده و به روز رسانی، تنها چند مورد هستند. این فقط در مورد تقویت فرآیند توسعه و استقرار نیست، بلکه در مورد ایجاد یک چشم انداز استراتژیک گسترده تر است. چشم اندازی که شامل ایجاد یکپارچگی در بین محیط ها، تقویت امنیت بدون الزام به یک وندور وندور، و کارایی منابع برای ایجاد راه حل های مقرون به صرفه است.
کانتینرسازی چیزی بیش از یک روند است. این یک تغییر پارادایم است که چشم انداز فناوری را تغییر می دهد و استفاده از این فناوری می تواند کسب و کار شما را به قله های جدیدی برساند.