Contêinerização de aplicativos: como os CTOs podem impulsionar a transformação dos negócios

A Netflix, a primeira do gênero no mundo do streaming, ilustra vividamente como as empresas integram a tecnologia mais recente para manter sua vantagem competitiva.

Ao migrar alguns de seus serviços para contêineres, a Netflix encontrou alguns desafios, que levaram ao desenvolvimento de sua plataforma de gerenciamento de contêineres, Titus .

Agora, a Netflix executa serviços como streaming de vídeo, codificação de conteúdo, recomendações, aprendizado de máquina, tecnologia de estúdio, big data e ferramentas internas em contêineres, totalizando 200 mil clusters e meio milhão de contêineres por dia.

As organizações estão adotando a conteinerização para desenvolver novas aplicações e melhorar as existentes para acompanhar o mercado digital em constante mudança. De acordo com uma pesquisa da IBM® , cerca de 61% dos usuários de contêineres disseram ter usado contêineres para pelo menos metade de seus novos aplicativos nos últimos dois anos, enquanto 64% planejam colocar em contêineres mais da metade de seus aplicativos atuais nos próximos dois anos. As soluções de modernização de aplicações empresariais são essenciais nesta transição, ajudando as empresas a permanecerem competitivas e ágeis.

Este blog discutirá os desafios, benefícios e casos de uso da conteinerização de aplicativos. Antes de entrarmos em detalhes, vamos definir a conteinerização.

O que é conteinerização de aplicativos?

A conteinerização de aplicativos é a execução de aplicativos de software em pacotes separados chamados contêineres. Os contêineres de aplicativos armazenam tudo o que é necessário para executar um aplicativo, incluindo arquivos, bibliotecas e variáveis de ambiente. Portanto, independentemente do sistema operacional em que estejam, os aplicativos funcionam perfeitamente, sem apresentar problemas de compatibilidade.

A conteinerização de aplicativos acelera o desenvolvimento, melhora a eficiência e aumenta a segurança, separando-os de hardware e outras dependências de software. Os contêineres podem ser executados em qualquer sistema operacional host enquanto estão isolados. Os contêineres alimentam serviços importantes como Pesquisa Google, YouTube e Gmail. O Google também desenvolveu Kubernetes e Knative, plataformas populares de código aberto para gerenciamento de contêineres e aplicativos.

Como funciona a tecnologia de conteinerização de aplicativos?

Os contêineres geram representações de código criado em um sistema junto com suas configurações, dependências, bibliotecas correspondentes, etc. Essas representações funcionam como mecanismos de contêiner compatíveis com várias plataformas.

O objetivo principal dos contêineres é segregar software programado de diversos ambientes de computação. Isso facilita a execução consistente de código em diferentes plataformas, independentemente das variações nos ambientes e práticas de desenvolvimento.

Além disso, a tecnologia de conteinerização atua como um sistema operacional host. No entanto, eles são distintos dos sistemas operacionais principais, conforme discutido anteriormente.

Quando usar aplicativos em contêineres?

Nos cenários empresariais contemporâneos, os contêineres são frequentemente usados para hospedar programas e funcionam particularmente bem para os seguintes casos de uso:

• Microsserviços

  Os aplicativos baseados em microsserviços compreendem inúmeras partes separadas, a maioria implantadas dentro dos contêineres. Juntos, os vários contêineres criam um aplicativo organizado. Essa técnica de design de aplicativos beneficia o dimensionamento e a atualização eficazes. Ao manusear carga aumentada, os contêineres com maior carga devem ser dimensionados, e não toda a aplicação. Da mesma forma, os contêineres individuais podem ser modificados em vez de todo o programa.

• Pipelines de CI/CD

  Os aplicativos em contêineres permitem que as equipes testem aplicativos em paralelo e acelerem seus pipelines de integração/entrega contínua (CI/CD). Além disso, testar um aplicativo em contêiner em um ambiente de teste fornece uma representação aproximada de seu desempenho na produção porque os contêineres são portáteis entre sistemas host.

  
  

• Trabalhos repetitivos

  Os trabalhos em massa e de banco de dados são tarefas periódicas em segundo plano que funcionam bem com contêineres. Cada operação pode operar graças aos contêineres sem interferir em outros trabalhos simultâneos.

  
  

• DevOps

  O ambiente de execução consistente e leve de um aplicativo pode ser criado rapidamente com aplicativos em contêineres. Isso ajuda as equipes de DevOps a construir, testar, lançar e até mesmo iterar aplicativos conforme desejarem.

4 principais limitações de aplicativos em contêineres

Apesar de serem extremamente benéficos, os contêineres apresentam algumas limitações:

1. Recursos de segurança limitados

Os namespaces permitem que cada contêiner em um host obtenha recursos alocados do sistema operacional do host e separe os processos em execução dentro do contêiner daqueles fora dele. Qualquer vulnerabilidade no sistema operacional host pode representar uma ameaça a todos os seus contêineres porque eles são executados no mesmo sistema operacional. Além disso, se as configurações de rede forem comprometidas, um invasor que obtiver acesso a um contêiner poderá acessar facilmente outros contêineres ou o host.

2. Sem armazenamento persistente integrado

Os dados contidos em um contêiner em execução desaparecerão sempre que ele for interrompido. Um sistema de arquivos persistente é necessário para salvar os dados. A maioria das ferramentas de orquestração permite armazenamento persistente, enquanto os produtos dos fornecedores diferem em qualidade e execução.

3. Possibilidade de expansão

Embora a rápida geração de contentores seja benéfica, também pode levar à expansão não gerida dos contentores e ao aumento da complexidade administrativa.

4. Desafios de monitoramento

As equipes muitas vezes têm dificuldade para acompanhar o funcionamento dos contêineres porque eles aumentam e diminuem rapidamente. Os contêineres de rastreamento manual são rígidos porque funcionam 12 vezes mais rápido que os hosts normais.

4 benefícios dos aplicativos em contêineres para o desenvolvimento moderno

A conteinerização de aplicativos aumenta a velocidade, a eficiência e a segurança, isolando várias funções de dependências de hardware e outros componentes de software. Os aplicativos em contêineres oferecem uma série de vantagens que incluem:

1. Isolamento

Como os aplicativos em contêineres existem em um ambiente isolado, longe de outros aplicativos e componentes do sistema, quaisquer problemas que ocorram em um aplicativo não afetam outros ou os componentes subjacentes do sistema. Essa contenção limita efetivamente o escopo de possíveis incidentes de bugs.

2. Portabilidade

Por serem independentes do sistema operacional, os aplicativos em contêineres são portáteis em diferentes ambientes, como servidores, máquinas virtuais, computadores de desenvolvedores e nuvem.

3. Leve

Os contêineres são mais eficientes que as máquinas virtuais, pois não carregam todo o sistema operacional, o que os torna mais leves.

4. Eficiência

Os aplicativos em contêineres usam efetivamente os recursos de uma máquina, compartilhando recursos de computação e camadas de aplicativos, permitindo que vários contêineres sejam executados simultaneamente na mesma máquina ou ambiente virtual.

5. Escalabilidade

Aumentar as instâncias de contêiner para acomodar as crescentes demandas de aplicativos é um processo tranquilo na conteinerização de aplicativos.

Empresas economizando custos por meio da conteinerização

Embora as VMs e os contêineres se concentrem na “virtualização” de um recurso computacional específico, os contêineres são frequentemente preferidos às VMs. Isso ocorre porque as VMs exigem mais sobrecarga quando comparadas às tecnologias de conteinerização.

Independentemente do sistema operacional, outra vantagem suportada pelas máquinas virtuais (VMs) é que isso permite que uma empresa execute vários servidores virtualmente a partir de um sistema ou mais. Os contêineres, por sua vez, gerenciam um aplicativo e podem ativar e desativar instâncias em segundos, pois são leves.

Vejamos exemplos para entender como a conteinerização ajuda as empresas a reduzir custos.

1. Spotify

Desafio : O Spotify enfrentou desafios ao gerenciar o aumento da carga de trabalho quando a plataforma experimentou um aumento no número de usuários ativos, alcançando mais de 200 milhões de assinantes mensais.

Solução : Para lidar com isso, Spotify-

• Conteinerizou seus microsserviços, que anteriormente eram executados em máquinas virtuais (VMs).

• Desenvolvi uma plataforma de orquestração de containers, que mais tarde foi chamada de Helios. Essas mudanças tiveram como objetivo aumentar a velocidade de desenvolvimento e reduzir custos.

  
  

Resultado : Em termos de implementação, a empresa -

• Cargas de trabalho, clusters e instâncias gerenciadas por meio de conteinerização.

• Estabeleci uma plataforma de orquestração baseada em Docker para gerenciar todos os contêineres e servidores Spotify. Helios apresentava uma API HTTP para interagir com servidores que hospedam os contêineres.

• Kubernetes integrado com Docker para agilizar tarefas operacionais e de desenvolvimento.

  
  

2. Tempos Financeiros

Desafio : Financial Times, o gigante jornalístico, lidou com um enorme conteúdo em sua plataforma. O objetivo da equipe era minimizar os custos associados à operação dos servidores AWS.

Solução : Eles conseguiram isso atualizando sua estrutura e mudando para contêineres, resultando em uma redução de 80% nos custos de gerenciamento de servidores em nuvem. Aqui estão algumas estratégias que eles empregaram ao usar o Docker como contêiner -

• Aumentou a frequência de novas atualizações de 12 para 2.200.
• Estabilidade garantida da plataforma, independentemente do volume e tamanho da implantação.

Resultado : A equipe de desenvolvimento se concentrou em apoiar a integridade do cluster tecnológico e minimizar os custos do servidor. Como resultado, eles-

• Criou uma plataforma privada de orquestração de containers baseada em Kubernetes.

• Conteinerizou a pilha de tecnologia, que consistia em 150 microsserviços.

  
  

3. Pinterest

Desafio : O Pinterest teve que lidar com trabalho adicional e custos de hospedagem para as inúmeras imagens postadas no site. Para fazer investimentos adequados, buscou novas tecnologias.

Solução : A equipe pretendia -

• Adicione serviços e recursos complexos ao Pinterest sem exigir controle refinado.
• Melhore o desempenho, a confiabilidade funcional e a experiência do usuário usando o Docker.

Resultado : Aqui estão os processos em contêineres que ajudaram o Pinterest a evitar despesas pesadas no longo prazo -

• Todas as dependências específicas do serviço foram integradas no que chamam de contêineres de serviço. Este método garante que apenas uma AMI seja transferida entre todos os sistemas de desenvolvimento.

• Desenvolvi uma ferramenta chamada Telefig para iniciar e parar contêineres conforme necessário. A ferramenta ajuda a gerenciar todas as dependências que influenciam o contêiner.

• Implementei metodologias de orquestração de containers. Ele estabelece um sistema de cluster multilocatário para consolidar tarefas em lote.

  
  

Os exemplos acima demonstram que a conteinerização pode reduzir custos e aumentar a produtividade. Empresas convencionais como Spotify, Financial Times e Pinterest usaram contêineres para enfrentar os desafios de lidar com cargas de trabalho e custos operacionais adicionais e melhorar a eficiência dos processos de desenvolvimento e entrega. A conteinerização não é apenas uma forma eficiente de gerenciamento de recursos, mas também promove mudanças e crescimento em ambientes complexos.

Principais plataformas e elementos essenciais de aplicativos em contêineres

Algumas das plataformas populares para aplicativos em contêineres incluem:

• Docker

  Docker é uma plataforma de software de código aberto para gerar, implantar e supervisionar contêineres de aplicativos virtualizados em um sistema operacional (SO) compartilhado junto com uma rede de ferramentas associadas.

  
  

• LXC

  LXC é um ambiente de execução de contêiner Linux que compreende ferramentas, modelos, bibliotecas e conexões de linguagem. É bastante básico, altamente adaptável e inclui quase todos os recursos de contenção suportados pelo kernel upstream.

  
  

• Rkt

  rkt, também chamado de Rocket, é um mecanismo de contêiner que permite gerenciar contêineres individuais ou trabalhar com contêineres Docker, ao mesmo tempo que oferece mais flexibilidade e controle sobre seus aplicativos em contêineres.

  
  

• CRI-O

  A Container Runtime Interface (CRI) para a plataforma de gerenciamento de contêineres permite tempos de execução compatíveis com OCI. É frequentemente usado em vez de contêineres Docker com Kubernetes.

Componentes de uma configuração padrão de aplicativo em contêiner

Os componentes principais de uma configuração padrão de aplicativo em contêiner consistem em três elementos principais:

• Motores de contêiner

  Ferramentas como Docker Container, CRI-O, Containerd e Windows Containers reduzem as despesas administrativas necessárias para gerenciar aplicativos e facilitam sua inicialização e mudança entre ambientes.

  
  

• Orquestradores de contêineres

  Plataformas como Kubernetes e OpenShift gerenciam um grande número de contêineres, automatizam a implantação e garantem uma operação tranquila.

  
  

• Serviços gerenciados do Kubernetes

  Plataformas como Amazon EKS e Google GKE facilitam o gerenciamento do Kubernetes. Eles simplificam a configuração e a operação mesmo para organizações com menos experiência.

Maximize o impacto do seu negócio com a conteinerização

A conteinerização desempenha um papel crucial na implementação tranquila e bem-sucedida do DevOps, promovendo o desenvolvimento de aplicativos que poderiam ser difíceis de construir em um sistema nativo. Seja uma startup ou uma grande empresa, a conteinerização oferece agilidade, portabilidade, flexibilidade e velocidade. Os contêineres tornam vários ambientes como desenvolvimento, teste e produção idênticos. Assim, você não precisa depender de equipes de operações para garantir que diferentes servidores executem o mesmo software.

Perguntas frequentes

1. O que é um exemplo de aplicativo contêiner?

Docker é uma forma amplamente aceita de conteinerização que permite aos desenvolvedores de software agrupar seus aplicativos em contêineres isolados padronizados. Docker simplifica a execução de aplicativos em qualquer sistema, independentemente de sua infraestrutura subjacente.

2. Podemos conteinerizar qualquer aplicativo?

Em teoria, a maioria dos aplicativos pode ser conteinerizada, mas o sucesso da estratégia depende de fatores como design do aplicativo, dependências e requisitos de recursos. Portanto, cada aplicação deve ser verificada para determinar se a conteinerização pode ser implementada e seus benefícios. Aplicativos Web, microsserviços, aplicativos sem estado, ambientes de desenvolvimento e teste e pipelines de CI/CD são alguns exemplos de aplicativos que podem ser conteinerizados.

3. Quais são as tendências futuras na tecnologia de conteinerização?

A tecnologia de conteinerização está prosperando e se expandiu rapidamente. No domínio DevOps, Kubernetes e Docker estão ganhando força entre os desenvolvedores porque continuam se atualizando para atender às demandas do mercado. À medida que a arquitetura de microsserviços ganha impulso, essas ferramentas facilitam o gerenciamento de contêineres e infraestrutura pelas equipes. Em outras palavras, novos recursos podem ser implementados mais rapidamente, adaptando-se perfeitamente ao processo contínuo de desenvolvimento e entrega.