Containerization ứng dụng: Làm thế nào CTO có thể thúc đẩy chuyển đổi kinh doanh

Netflix, dịch vụ phát trực tuyến đầu tiên thuộc loại này, minh họa một cách sinh động cách các doanh nghiệp tích hợp công nghệ mới nhất để duy trì lợi thế cạnh tranh của mình.

Trong khi di chuyển một số dịch vụ của mình sang vùng chứa, Netflix đã gặp phải một số thách thức, dẫn đến việc phát triển nền tảng quản lý vùng chứa, Titus .

Giờ đây, Netflix chạy các dịch vụ như truyền phát video, mã hóa nội dung, đề xuất, máy học, công nghệ studio, dữ liệu lớn và các công cụ nội bộ trong các vùng chứa có tổng cộng 200.000 cụm và nửa triệu vùng chứa mỗi ngày.

Các tổ chức đang áp dụng công nghệ container hóa để phát triển các ứng dụng mới và cải tiến các ứng dụng hiện có nhằm bắt kịp với thị trường kỹ thuật số luôn thay đổi. Theo khảo sát của IBM® , khoảng 61% người dùng vùng chứa cho biết họ đã sử dụng vùng chứa cho ít nhất một nửa số ứng dụng mới của họ trong hai năm qua, trong khi 64% có kế hoạch sử dụng vùng chứa hơn một nửa số ứng dụng hiện tại của họ trong hai năm tới. Các giải pháp hiện đại hóa ứng dụng doanh nghiệp là rất cần thiết trong quá trình chuyển đổi này, giúp doanh nghiệp duy trì tính cạnh tranh và linh hoạt.

Blog này sẽ thảo luận về những thách thức, lợi ích và trường hợp sử dụng của việc chứa ứng dụng. Trước khi đi vào chi tiết, hãy định nghĩa việc container hóa.

Container hóa ứng dụng là gì?

Containerization ứng dụng là việc thực thi các ứng dụng phần mềm trong các gói riêng biệt được gọi là container. Vùng chứa ứng dụng lưu trữ mọi thứ cần thiết để chạy một ứng dụng, bao gồm các tệp, thư viện và biến môi trường. Vì vậy, bất kể chúng đang sử dụng hệ điều hành nào, các ứng dụng đều hoạt động trơn tru mà không gặp vấn đề về khả năng tương thích.

Các ứng dụng chứa sẽ tăng tốc độ phát triển, cải thiện hiệu quả và tăng cường bảo mật bằng cách tách chúng khỏi các phần phụ thuộc phần cứng và phần mềm khác. Các container có thể chạy trên bất kỳ hệ điều hành máy chủ nào khi bị cô lập. Vùng chứa hỗ trợ các dịch vụ chính như Google Tìm kiếm, YouTube và Gmail. Google cũng đã phát triển Kubernetes và Knative, các nền tảng nguồn mở phổ biến để quản lý vùng chứa và ứng dụng.

Công nghệ chứa ứng dụng hoạt động như thế nào?

Các bộ chứa tạo ra các bản trình bày mã được tạo trên một hệ thống cùng với các cấu hình, phần phụ thuộc, thư viện tương ứng của nó, v.v. Các bản trình bày này hoạt động như các công cụ chứa tương thích với nhiều nền tảng khác nhau.

Mục đích chính của vùng chứa là tách biệt phần mềm được lập trình khỏi các môi trường máy tính đa dạng. Điều này tạo điều kiện thực thi mã nhất quán trên các nền tảng khác nhau, bất kể sự khác biệt trong môi trường và thực tiễn phát triển.

Hơn nữa, công nghệ container hóa hoạt động như một hệ điều hành máy chủ. Tuy nhiên, chúng khác biệt với các hệ điều hành mẹ, như đã thảo luận trước đây.

Khi nào nên sử dụng các ứng dụng được đóng gói?

Trong bối cảnh kinh doanh hiện đại, vùng chứa thường được sử dụng để lưu trữ các chương trình và chúng hoạt động đặc biệt hiệu quả trong các trường hợp sử dụng sau:

• Dịch vụ vi mô

  Các ứng dụng dựa trên vi dịch vụ bao gồm nhiều phần riêng biệt, hầu hết được triển khai bên trong các thùng chứa. Cùng với nhau, các vùng chứa khác nhau tạo nên một ứng dụng có tổ chức. Kỹ thuật thiết kế ứng dụng này mang lại lợi ích cho việc mở rộng và nâng cấp hiệu quả. Khi xử lý tải tăng lên, các thùng chứa có tải cao nhất phải được chia tỷ lệ chứ không phải toàn bộ ứng dụng. Tương tự, các vùng chứa riêng lẻ có thể được sửa đổi thay vì toàn bộ chương trình.

• Đường ống CI/CD

  Các ứng dụng được đóng gói cho phép các nhóm thử nghiệm các ứng dụng song song và tăng tốc quy trình Tích hợp liên tục/Phân phối liên tục (CI/CD) của họ. Ngoài ra, việc kiểm thử một ứng dụng được đóng gói trong môi trường thử nghiệm sẽ thể hiện rõ ràng hiệu suất của ứng dụng đó trong quá trình sản xuất vì các bộ chứa có thể di chuyển được giữa các hệ thống máy chủ.

  
  

• Công việc lặp đi lặp lại

  Các tác vụ hàng loạt và cơ sở dữ liệu là các tác vụ nền định kỳ hoạt động tốt với các vùng chứa. Mỗi thao tác có thể hoạt động nhờ container mà không can thiệp vào các công việc đang diễn ra khác.

  
  

• DevOps

  Môi trường thời gian chạy nhẹ và nhất quán của ứng dụng có thể được tạo nhanh chóng bằng các ứng dụng được đóng gói. Điều này giúp các nhóm DevOps xây dựng, thử nghiệm, khởi chạy và thậm chí lặp lại các ứng dụng theo ý muốn.

4 hạn chế chính của ứng dụng được đóng gói

Mặc dù cực kỳ có lợi nhưng container cũng có một số hạn chế:

1. Tính năng bảo mật hạn chế

Không gian tên cho phép mỗi vùng chứa trên máy chủ nhận tài nguyên được phân bổ từ hệ điều hành máy chủ và tách biệt các tiến trình đang chạy bên trong vùng chứa với các tiến trình bên ngoài nó. Bất kỳ lỗ hổng nào trong hệ điều hành máy chủ đều có thể gây ra mối đe dọa cho tất cả các vùng chứa của nó vì chúng chạy trên cùng một hệ điều hành. Hơn nữa, nếu cài đặt mạng bị xâm phạm, kẻ tấn công có quyền truy cập vào một vùng chứa có thể dễ dàng truy cập vào các vùng chứa khác hoặc máy chủ.

2. Không có bộ lưu trữ liên tục tích hợp

Dữ liệu chứa trong vùng chứa đang chạy sẽ biến mất bất cứ khi nào nó bị dừng. Cần có một hệ thống tệp liên tục để lưu dữ liệu. Hầu hết các công cụ điều phối đều cho phép lưu trữ liên tục, trong khi sản phẩm của nhà cung cấp khác nhau về chất lượng và khả năng thực thi.

3. Khả năng dàn trải

Mặc dù việc tạo ra các container nhanh chóng là có lợi nhưng nó cũng có thể dẫn đến việc mở rộng các container không được quản lý và tăng độ phức tạp về hành chính.

4. Thách thức giám sát

Các đội thường gặp khó khăn trong việc theo dõi các container đang chạy vì chúng quay lên xuống rất nhanh. Các thùng chứa theo dõi thủ công rất cứng nhắc vì chúng hoạt động nhanh hơn 12 lần so với các máy chủ thông thường.

4 lợi ích của ứng dụng container cho sự phát triển hiện đại

Việc chứa ứng dụng giúp nâng cao tốc độ, hiệu quả và bảo mật bằng cách tách biệt các chức năng khác nhau khỏi các phần phụ thuộc phần cứng và các thành phần phần mềm khác. Các ứng dụng được đóng gói mang lại nhiều lợi ích bao gồm:

1. Cách ly

Vì các ứng dụng được chứa trong bộ chứa tồn tại trong một môi trường tách biệt khỏi các ứng dụng và thành phần hệ thống khác nên mọi sự cố xảy ra trong một ứng dụng sẽ không ảnh hưởng đến các ứng dụng khác hoặc các thành phần hệ thống cơ bản. Việc ngăn chặn này hạn chế một cách hiệu quả phạm vi của các sự cố lỗi tiềm ẩn.

2. Tính di động

Vì chúng độc lập với hệ điều hành nên các ứng dụng được đóng gói có thể di chuyển trên các môi trường khác nhau, chẳng hạn như máy chủ, máy ảo, máy tính của nhà phát triển và đám mây.

3. Nhẹ

Bộ chứa hiệu quả hơn máy ảo vì chúng không chứa toàn bộ hệ điều hành, khiến chúng nhẹ hơn.

4. Hiệu quả

Các ứng dụng được chứa trong bộ chứa sử dụng hiệu quả tài nguyên của máy bằng cách chia sẻ khả năng tính toán và các lớp ứng dụng, cho phép nhiều bộ chứa chạy đồng thời trên cùng một máy hoặc môi trường ảo.

5. Khả năng mở rộng

Việc tăng số lượng phiên bản bộ chứa để đáp ứng nhu cầu ứng dụng ngày càng tăng là một quá trình suôn sẻ trong quá trình đóng gói ứng dụng.

Các công ty tiết kiệm chi phí thông qua việc container hóa

Trong khi máy ảo và bộ chứa tập trung vào việc 'ảo hóa' một tài nguyên tính toán cụ thể thì bộ chứa thường được ưa chuộng hơn máy ảo. Điều này là do máy ảo yêu cầu nhiều chi phí hơn khi so sánh với các công nghệ đóng gói.

Bất kể hệ điều hành nào, một ưu điểm khác mà máy ảo (VM) hỗ trợ là điều này cho phép một công ty chạy nhiều máy chủ hầu như từ một hệ thống trở lên. Ngược lại, các vùng chứa quản lý một ứng dụng và có thể quay lên xuống các phiên bản trong vài giây vì chúng rất nhẹ.

Chúng ta hãy xem các ví dụ để hiểu việc đóng container giúp các công ty cắt giảm chi phí như thế nào.

1. Spotify

Thách thức : Spotify phải đối mặt với những thách thức trong việc quản lý khối lượng công việc ngày càng tăng khi nền tảng này có lượng người dùng hoạt động tăng vọt, đạt hơn 200 triệu người đăng ký hàng tháng.

Giải pháp : Để xử lý việc này, Spotify-

• Đã chứa các vi dịch vụ chạy trên máy ảo (VM) trước đó.

• Đã phát triển nền tảng điều phối container, sau này được đặt tên là Helios. Những thay đổi này nhằm mục đích tăng tốc độ phát triển và cắt giảm chi phí.

  
  

Kết quả : Về mặt thực hiện, công ty -

• Khối lượng công việc, cụm và phiên bản được quản lý thông qua quá trình chứa.

• Thành lập nền tảng điều phối dựa trên Docker để quản lý tất cả các vùng chứa và máy chủ Spotify. Helios có API HTTP để tương tác với các máy chủ lưu trữ vùng chứa.

• Tích hợp Kubernetes với Docker để đẩy nhanh các nhiệm vụ vận hành và phát triển.

  
  

2. Thời báo Tài chính

Thách thức : Financial Times, tờ báo khổng lồ, xử lý lượng nội dung khổng lồ trên nền tảng của mình. Mục tiêu của nhóm là giảm thiểu chi phí liên quan đến hoạt động của máy chủ AWS.

Giải pháp : Họ đã thực hiện được điều này bằng cách nâng cấp khung và chuyển sang vùng chứa, giúp giảm 80% chi phí quản lý máy chủ đám mây. Dưới đây là một số chiến lược họ đã áp dụng khi sử dụng Docker làm vùng chứa -

• Tăng tần suất cập nhật mới từ 12 lên 2.200.
• Đảm bảo sự ổn định của nền tảng bất kể khối lượng và quy mô triển khai.

Kết quả : Nhóm phát triển tập trung vào việc hỗ trợ tình trạng của cụm công nghệ và giảm thiểu chi phí máy chủ. Kết quả là, họ-

• Đã tạo nền tảng điều phối vùng chứa riêng dựa trên Kubernetes.

• Chứa ngăn xếp công nghệ, bao gồm 150 vi dịch vụ.

  
  

3. Pinterest

Thách thức : Pinterest phải giải quyết thêm công việc và chi phí lưu trữ cho vô số hình ảnh được đăng trên trang web. Để thực hiện đầu tư phù hợp, nó đã tìm kiếm công nghệ mới.

Giải pháp : Nhóm nhằm mục đích -

• Thêm các dịch vụ và tính năng phức tạp vào Pinterest mà không yêu cầu quyền kiểm soát chi tiết.
• Nâng cao hiệu suất, độ tin cậy về chức năng và trải nghiệm người dùng bằng Docker.

Kết quả : Đây là các quy trình được đóng gói đã giúp Pinterest tránh được những khoản chi phí khổng lồ về lâu dài -

• Tất cả các phần phụ thuộc dành riêng cho dịch vụ đã được tích hợp vào những gì họ gọi là vùng chứa dịch vụ. Phương pháp này đảm bảo rằng chỉ có một AMI được chuyển giao giữa tất cả các hệ thống phát triển.

• Đã phát triển một công cụ có tên Telefig để khởi chạy và dừng các container khi cần thiết. Công cụ này giúp quản lý tất cả các phần phụ thuộc ảnh hưởng đến vùng chứa.

• Đã triển khai các phương pháp điều phối vùng chứa. Nó thiết lập một hệ thống cụm nhiều người thuê để hợp nhất các nhiệm vụ hàng loạt.

  
  

Các ví dụ trên chứng minh rằng việc vận chuyển bằng container có thể giảm chi phí và nâng cao năng suất. Các công ty chính thống như Spotify, Financial Times và Pinterest đã sử dụng container để giải quyết các thách thức trong việc xử lý khối lượng công việc bổ sung và chi phí hoạt động, đồng thời nâng cao hiệu quả của quá trình phát triển và phân phối. Container hóa không chỉ là một cách quản lý tài nguyên hiệu quả mà còn thúc đẩy sự thay đổi và tăng trưởng trong các môi trường phức tạp.

Nền tảng chính và các yếu tố cốt lõi của ứng dụng được đóng gói

Một số nền tảng phổ biến cho các ứng dụng được đóng gói bao gồm:

• Docker

  Docker là một nền tảng phần mềm nguồn mở để tạo, triển khai và giám sát các vùng chứa ứng dụng ảo hóa trên hệ điều hành (OS) dùng chung cùng với mạng lưới các công cụ liên quan.

  
  

• LXC

  LXC là thời gian chạy bộ chứa Linux bao gồm các công cụ, mẫu, thư viện và kết nối ngôn ngữ. Nó khá cơ bản, có khả năng thích ứng cao và bao gồm gần như tất cả các tính năng ngăn chặn được hạt nhân ngược dòng hỗ trợ.

  
  

• rkt

  rkt, còn được gọi là Rocket, là một công cụ vùng chứa cho phép bạn quản lý các vùng chứa riêng lẻ hoặc làm việc với các vùng chứa Docker đồng thời mang lại cho bạn sự linh hoạt và khả năng kiểm soát cao hơn đối với các ứng dụng trong vùng chứa của mình.

  
  

• CRI-O

  Giao diện thời gian chạy vùng chứa (CRI) dành cho nền tảng quản lý vùng chứa cho phép thời gian chạy tương thích với OCI. Nó thường được sử dụng thay cho Docker container với Kubernetes.

Các thành phần của Thiết lập ứng dụng được đóng gói tiêu chuẩn

Các thành phần cốt lõi của thiết lập ứng dụng được đóng gói tiêu chuẩn bao gồm ba yếu tố chính:

• Động cơ container

  Các công cụ như Docker container, CRI-O, Containerd và Windows Containers giúp giảm chi phí hành chính cần thiết để quản lý ứng dụng và giúp chúng dễ dàng khởi chạy và chuyển đổi giữa các môi trường.

  
  

• Người điều phối vùng chứa

  Các nền tảng như Kubernetes và OpenShift quản lý số lượng lớn vùng chứa, tự động hóa việc triển khai và đảm bảo hoạt động trơn tru.

  
  

• Dịch vụ Kubernetes được quản lý

  Các nền tảng như Amazon EKS và Google GKE giúp việc quản lý Kubernetes trở nên dễ dàng. Chúng đơn giản hóa việc thiết lập và vận hành ngay cả đối với các tổ chức có ít kinh nghiệm hơn.

Tối đa hóa tác động kinh doanh của bạn với việc container hóa

Container hóa đóng một vai trò quan trọng trong việc triển khai DevOps suôn sẻ và thành công, thúc đẩy sự phát triển của các ứng dụng mà có thể khó xây dựng trên hệ thống nguyên bản. Cho dù là một công ty khởi nghiệp hay một doanh nghiệp lớn, việc container hóa mang lại sự nhanh nhẹn, tính di động, tính linh hoạt và tốc độ. Các vùng chứa làm cho các môi trường khác nhau như phát triển, thử nghiệm và sản xuất giống hệt nhau. Vì vậy, bạn không cần phụ thuộc vào các nhóm vận hành để đảm bảo rằng các máy chủ khác nhau chạy cùng một phần mềm.

Câu hỏi thường gặp

1. Ví dụ về ứng dụng container là gì?

Docker là một hình thức chứa được chấp nhận rộng rãi, cho phép các nhà phát triển phần mềm đóng gói các ứng dụng của họ vào các vùng chứa riêng biệt được tiêu chuẩn hóa. Docker đơn giản hóa việc thực thi ứng dụng trên bất kỳ hệ thống nào, bất kể cơ sở hạ tầng cơ bản của nó.

2. Chúng tôi có thể chứa bất kỳ ứng dụng nào không?

Về lý thuyết, hầu hết các ứng dụng đều có thể được đóng gói, nhưng liệu chiến lược có thành công hay không phụ thuộc vào các yếu tố như thiết kế của ứng dụng, các phần phụ thuộc và yêu cầu tài nguyên. Do đó, mỗi ứng dụng cần được kiểm tra để xác định xem liệu việc đóng gói trong container có thể được triển khai hay không cũng như lợi ích của nó. Các ứng dụng web, vi dịch vụ, ứng dụng không trạng thái, môi trường phát triển và thử nghiệm cũng như quy trình CI/CD là một số ví dụ về các ứng dụng có thể được đóng gói trong vùng chứa.

3. Xu hướng tương lai của công nghệ container hóa là gì?

Công nghệ container hóa đang phát triển thịnh vượng và nhanh chóng mở rộng. Trong lĩnh vực DevOps, Kubernetes và Docker đang thu hút được sự chú ý của các nhà phát triển vì họ liên tục cập nhật để đáp ứng nhu cầu thị trường. Khi kiến trúc vi dịch vụ có đà phát triển, những công cụ này giúp các nhóm quản lý vùng chứa và cơ sở hạ tầng dễ dàng hơn. Nói cách khác, các tính năng mới có thể triển khai nhanh hơn, phù hợp suôn sẻ với quá trình phân phối và phát triển đang diễn ra.