Контейнеризация приложений: как технические директора могут стимулировать трансформацию бизнеса

Netflix, первый в своем роде в мире потокового вещания, наглядно иллюстрирует, как компании интегрируют новейшие технологии для поддержания своей конкурентоспособности.

При переносе некоторых своих сервисов в контейнеры Netflix столкнулась с рядом проблем, которые привели к разработке платформы управления контейнерами Titus .

Теперь Netflix предоставляет такие услуги, как потоковое видео, кодирование контента, рекомендации, машинное обучение, студийные технологии, большие данные и внутренние инструменты в контейнерах общим объемом 200 000 кластеров и полмиллиона контейнеров в день.

Организации внедряют контейнеризацию для разработки новых приложений и улучшения существующих, чтобы идти в ногу с постоянно меняющимся цифровым рынком. Согласно опросу IBM® , около 61% пользователей контейнеров заявили, что использовали контейнеры как минимум для половины своих новых приложений за последние два года, а 64% планируют контейнеризировать более половины своих текущих приложений в ближайшие два года. Решения по модернизации корпоративных приложений играют важную роль в этом переходном периоде, помогая предприятиям оставаться конкурентоспособными и гибкими.

В этом блоге будут обсуждаться проблемы, преимущества и варианты использования контейнеризации приложений. Прежде чем мы углубимся в детали, давайте определим контейнеризацию.

Что такое контейнеризация приложений?

Контейнеризация приложений — это выполнение программных приложений в отдельных пакетах, называемых контейнерами. В контейнерах приложений хранится все необходимое для запуска приложения, включая файлы, библиотеки и переменные среды. Таким образом, независимо от операционной системы, приложения работают без проблем, не вызывая проблем с совместимостью.

Контейнеризация приложений ускоряет разработку, повышает эффективность и безопасность за счет отделения их от аппаратного и другого программного обеспечения. Контейнеры могут работать в любой операционной системе хоста, будучи изолированными. Контейнеры используются в основных сервисах, таких как Google Search, YouTube и Gmail. Google также разработала Kubernetes и Knative, популярные платформы с открытым исходным кодом для управления контейнерами и приложениями.

Как работает технология контейнеризации приложений?

Контейнеры генерируют представления кода, созданного в одной системе, вместе с соответствующими конфигурациями, зависимостями, библиотеками и т. д. Эти представления функционируют как механизмы контейнеров, совместимые с различными платформами.

Основная цель контейнеров — отделить программное обеспечение от различных вычислительных сред. Это облегчает согласованное выполнение кода на разных платформах, независимо от различий в средах и методах разработки.

Более того, технология контейнеризации действует как хост-операционная система. Тем не менее, как обсуждалось ранее, они отличаются от родительских операционных систем.

Когда использовать контейнерные приложения?

В современных бизнес-средах контейнеры часто используются для размещения программ, и они особенно хорошо работают в следующих случаях:

• Микросервисы

  Приложения на основе микросервисов состоят из множества отдельных частей, большинство из которых развернуты внутри контейнеров. Вместе различные контейнеры создают организованное приложение. Этот метод проектирования приложений обеспечивает эффективное масштабирование и обновление. При обработке повышенной нагрузки необходимо масштабировать контейнеры с самой высокой нагрузкой, а не все приложение. Аналогично, отдельные контейнеры могут быть изменены, а не вся программа.

• Конвейеры CI/CD

  Контейнерные приложения позволяют командам тестировать приложения параллельно и ускорять конвейеры непрерывной интеграции/непрерывной доставки (CI/CD). Кроме того, тестирование контейнерного приложения в тестовой среде дает точное представление о его производительности в рабочей среде, поскольку контейнеры можно переносить между хост-системами.

  
  

• Повторяющиеся задания

  Массовые задания и задания базы данных — это периодические фоновые задачи, которые хорошо работают с контейнерами. Каждая операция может выполняться благодаря контейнерам, не мешая другим параллельным заданиям.

  
  

• DevOps

  Согласованная и легкая среда выполнения приложения может быть быстро создана с помощью контейнерных приложений. Это помогает командам DevOps создавать, тестировать, запускать и даже повторять приложения по своему усмотрению.

4 ключевых ограничения контейнерных приложений

Несмотря на чрезвычайную выгоду, контейнеры имеют некоторые ограничения:

1. Ограниченные функции безопасности

Пространства имен позволяют каждому контейнеру на хосте получать выделенные ресурсы из операционной системы хоста и отделять процессы, выполняемые внутри контейнера, от процессов за его пределами. Любая уязвимость в операционной системе хоста может представлять угрозу для всех ее контейнеров, поскольку они работают на одной и той же ОС. Более того, если настройки сети были скомпрометированы, злоумышленник, получивший доступ к одному контейнеру, может легко получить доступ к другим контейнерам или хосту.

2. Нет встроенного постоянного хранилища

Данные, содержащиеся в работающем контейнере, исчезнут при его остановке. Для сохранения данных требуется постоянная файловая система. Большинство инструментов оркестрации обеспечивают постоянное хранилище, в то время как продукты поставщиков различаются по качеству и исполнению.

3. Возможность разрастания

Хотя быстрое создание контейнеров является полезным, оно также может привести к неуправляемому разрастанию контейнеров и увеличению сложности администрирования.

4. Проблемы мониторинга

Командам часто сложно отслеживать работу контейнеров, поскольку они быстро вращаются вверх и вниз. Контейнеры с ручным отслеживанием являются жесткими, поскольку они обрабатываются в 12 раз быстрее, чем обычные хосты.

4 преимущества контейнерных приложений для современной разработки

Контейнеризация приложений повышает скорость, эффективность и безопасность за счет изоляции различных функций от зависимостей оборудования и других компонентов программного обеспечения. Контейнерные приложения предлагают множество преимуществ, в том числе:

1. Изоляция

Поскольку контейнерные приложения существуют в изолированной среде от других приложений и компонентов системы, любые проблемы, возникающие в одном приложении, не влияют на другие или базовые компоненты системы. Такое сдерживание эффективно ограничивает количество потенциальных инцидентов, связанных с ошибками.

2. Портативность

Поскольку контейнерные приложения не зависят от операционной системы, их можно переносить в различные среды, такие как серверы, виртуальные машины, компьютеры разработчиков и облако.

3. Легкий

Контейнеры более эффективны, чем виртуальные машины, поскольку они не содержат всю операционную систему, что делает их легче.

4. Эффективность

Контейнерные приложения эффективно используют ресурсы компьютера, совместно используя вычислительные возможности и уровни приложений, позволяя одновременно запускать несколько контейнеров на одном компьютере или в виртуальной среде.

5. Масштабируемость

Увеличение количества экземпляров контейнера для удовлетворения растущих требований приложений — это плавный процесс контейнеризации приложений.

Компании, экономящие затраты за счет контейнеризации

Хотя виртуальные машины и контейнеры ориентированы на «виртуализацию» определенного вычислительного ресурса, контейнеры часто предпочтительнее виртуальных машин. Это связано с тем, что виртуальные машины требуют больше накладных расходов по сравнению с технологиями контейнеризации.

Независимо от ОС, еще одним преимуществом поддержки виртуальных машин (ВМ) является то, что это позволяет корпорации виртуально запускать несколько серверов из одной или нескольких систем. Контейнеры, в свою очередь, управляют приложением и могут запускать и останавливать экземпляры за считанные секунды, поскольку они легкие.

Давайте рассмотрим примеры, чтобы понять, как контейнеризация помогает компаниям сократить расходы.

1. Спотифай

Проблема : Spotify столкнулся с проблемами управления возросшей рабочей нагрузкой, когда на платформе наблюдался резкий рост числа активных пользователей, число подписчиков которых превысило 200 миллионов в месяц.

Решение . Чтобы справиться с этой проблемой, Spotify-

• Контейнеризовал свои микросервисы, которые ранее работали на виртуальных машинах (ВМ).

• Разработал платформу оркестрации контейнеров, которая позже получила название Helios. Эти изменения были направлены на повышение скорости разработки и сокращение затрат.

  
  

Результат : По реализации компания -

• Управлял рабочими нагрузками, кластерами и экземплярами посредством контейнеризации.

• Создана платформа оркестрации на базе Docker для управления всеми контейнерами и серверами Spotify. В Helios реализован HTTP API для взаимодействия с серверами, на которых размещены контейнеры.

• Интеграция Kubernetes с Docker для ускорения разработки и выполнения задач.

  
  

2. Файнэншл Таймс

Задача : Financial Times, газетный гигант, имел дело с огромным количеством контента на своей платформе. Целью команды было минимизировать затраты, связанные с эксплуатацией серверов AWS.

Решение . Они добились этого, обновив свою структуру и перейдя на контейнеры, что привело к сокращению затрат на управление облачным сервером на 80 %. Вот некоторые стратегии, которые они использовали при использовании Docker в качестве контейнера:

• Увеличена частота новых обновлений с 12 до 2200.
• Гарантированная стабильность платформы независимо от объема и размера развертывания.

Результат : команда разработчиков сосредоточилась на поддержке работоспособности технологического кластера и минимизации затрат на серверы. В результате они-

• Создал частную платформу оркестрации контейнеров на базе Kubernetes.

• Контейнеризовал стек технологий, состоящий из 150 микросервисов.

  
  

3. Пинтерест

Задача : Pinterest пришлось иметь дело с дополнительной работой и расходами на хостинг для многочисленных изображений, размещенных на сайте. Чтобы сделать подходящие инвестиции, компания искала новые технологии.

Решение : Команда стремилась -

• Добавляйте в Pinterest сложные сервисы и функции, не требуя детального контроля.
• Повысьте производительность, функциональную надежность и удобство использования с помощью Docker.

Результат : вот контейнеризованные процессы, которые помогли Pinterest избежать огромных расходов в долгосрочной перспективе.

• Все зависимости, специфичные для службы, были интегрированы в так называемые сервисные контейнеры. Этот метод гарантирует, что между всеми системами разработки передается только один AMI.

• Разработал инструмент Telefig для запуска и остановки контейнеров по мере необходимости. Этот инструмент помогает управлять всеми зависимостями, влияющими на контейнер.

• Реализованы методологии оркестрации контейнеров. Он создает многопользовательскую кластерную систему для консолидации пакетных задач.

  
  

Приведенные выше примеры демонстрируют, что контейнеризация может снизить затраты и повысить производительность. Крупнейшие компании, такие как Spotify, Financial Times и Pinterest, использовали контейнеры для решения проблем обработки дополнительных рабочих нагрузок и эксплуатационных расходов, а также повышения эффективности процессов разработки и доставки. Контейнеризация — это не только эффективный способ управления ресурсами, но также способствует изменениям и росту в сложных средах.

Ключевые платформы и основные элементы контейнерных приложений

Некоторые из популярных платформ для контейнерных приложений включают:

• Докер

  Docker — это программная платформа с открытым исходным кодом для создания, развертывания и контроля контейнеров виртуализированных приложений в общей операционной системе (ОС) вместе с сетью связанных инструментов.

  
  

• ЛХС

  LXC — это среда выполнения контейнера Linux, включающая инструменты, шаблоны, библиотеки и языковые соединения. Он довольно простой, легко адаптируемый и включает в себя почти все функции сдерживания, поддерживаемые исходным ядром.

  
  

• ркт

  rkt, также называемый Rocket, — это контейнерный движок, который позволяет вам управлять отдельными контейнерами или работать с контейнерами Docker, обеспечивая при этом большую гибкость и контроль над вашими контейнерными приложениями.

  
  

• ЦНИИ-О

  Интерфейс времени выполнения контейнера (CRI) для платформы управления контейнерами обеспечивает OCI-совместимую среду выполнения. Он часто используется вместо контейнеров Docker с Kubernetes.

Компоненты стандартной установки контейнерного приложения

Основные компоненты стандартной установки контейнерного приложения состоят из трех основных элементов:

• Контейнерные двигатели

  Такие инструменты, как контейнер Docker, CRI-O, Containerd и Windows Containers, сокращают административные расходы, необходимые для управления приложениями, и упрощают их запуск и переключение между средами.

  
  

• Контейнерные оркестраторы

  Такие платформы, как Kubernetes и OpenShift, управляют большим количеством контейнеров, автоматизируют развертывание и гарантируют бесперебойную работу.

  
  

• Управляемые службы Kubernetes

  Такие платформы, как Amazon EKS и Google GKE, упрощают управление Kubernetes. Они упрощают настройку и эксплуатацию даже для организаций с меньшим опытом.

Увеличьте эффективность своего бизнеса с помощью контейнеризации

Контейнеризация играет решающую роль в плавном и успешном внедрении DevOps, способствуя разработке приложений, которые было бы сложно создать в системе изначально. Будь то стартап или крупное предприятие, контейнеризация обеспечивает гибкость, мобильность, гибкость и скорость. Контейнеры делают различные среды разработки, тестирования и производства идентичными. Таким образом, вам не нужно зависеть от оперативных групп, чтобы гарантировать, что на разных серверах работает одно и то же программное обеспечение.

Часто задаваемые вопросы

1. Каков пример контейнерного приложения?

Docker — это широко распространенная форма контейнеризации, которая позволяет разработчикам программного обеспечения объединять свои приложения в стандартизированные изолированные контейнеры. Docker упрощает выполнение приложений в любой системе, независимо от ее базовой инфраструктуры.

2. Можем ли мы контейнеризировать любое приложение?

Теоретически большинство приложений можно помещать в контейнеры, но успех этой стратегии зависит от таких факторов, как дизайн приложения, зависимости и требования к ресурсам. Следовательно, каждое приложение должно быть проверено, чтобы определить, можно ли реализовать контейнеризацию и ее преимущества. Веб-приложения, микросервисы, приложения без отслеживания состояния, среды разработки и тестирования, а также конвейеры CI/CD — вот некоторые примеры приложений, которые можно помещать в контейнеры.

3. Каковы будущие тенденции в технологии контейнеризации?

Технология контейнеризации процветает и быстро расширяется. В сфере DevOps Kubernetes и Docker набирают популярность среди разработчиков, поскольку они постоянно обновляются в соответствии с требованиями рынка. По мере того, как микросервисная архитектура набирает обороты, эти инструменты упрощают командам управление контейнерами и инфраструктурой. Другими словами, новые функции могут внедряться быстрее, плавно вписываясь в текущий процесс разработки и поставки.