مفهوم معماری کانتینر (Container) چیست؟
معماری کانتینر (Container)، یک بسته‌بندی نرم افزاری است که می‌تواند به طور مداوم در هر محیطی اجرا شود و مثل نرم افزارهای قدیمی این امکان را به شما می‌دهند بدون وابستگی به نرم افزارهای دیگر و حتی بدون نیاز به سیستم عامل، کار خود را انجام دهید. معماری کانتینر به شکلی است که مانند برنامه‌های نرم افزاری سنتی که به شما اجازه می‌دهند مستقل از نرم افزارهای دیگر و خود سیستم عامل کار کنید. برخلاف استقرار نرم افزارهای سنتی، که در آن نرم افزار نمی‌‌تواند بدون خطا و ناسازگاری به محیط دیگری منتقل شود، کانتینرها قابل حمل هستند.
معماری کانتینر به شکلی است که تلاش می‌کند نرم افزارهایی که در محیطی پردازشی Run میشوند با انتقال به محیط جدید، بدون اشکال و اختلال اجرا شوند.
معماری کانتینرها شبیه ماشین‌های مجازی در معماری مجازی‌سازی سنتی هستند، با این تفاوت که کمی سبک‌تر هستند، به منابع سرور کمتری نیاز دارند و برای راه‌اندازی بسیار سریع‌تر هستند. از نظر فنی، یک کانتینر با یک ماشین مجازی متفاوت است زیرا هسته سیستم عامل را با سایر کانتینرها و برنامه‌ها به اشتراک می‌گذارد، در حالی‌که یک ماشین مجازی یک سیستم عامل مجازی کامل را اجرا می‌کند.
Containerization به توسعه دهندگان و تیم‌های عملیاتی کمک می‌کند تا توسعه و استقرار نرم افزار را مدیریت و خودکار کنند. Containerization امکان تعریف زیرساخت به عنوان کد (IaC) را فراهم می‌کند زیرساخت مورد نیاز را در یک فایل پیکربندی ساده مشخص می‌کند و آن را به تعداد دفعات مورد نیاز استقرار می‌دهد. این به ویژه برای مدیریت برنامه های میکروسرویس که از تعداد زیادی مؤلفه مستقل تشکیل شده است مفید است.
کانتینرها، همانطور که توسط بنیاد محاسبات بومی ابر (CNCF) تعریف شده است، بخش مهمی از چشم انداز بومی ابر هستند. آن‌ها یک جزء ضروری از برنامه‌های کاربردی بومی ابر هستند که از ابتدا برای استفاده از قابلیت ارتجاعی و اتوماسیون ابر ساخته شده اند.
موتورهای کانتینری
موتور کانتینر (که اغلب به عنوان مجازی سازی در سطح سیستم عامل شناخته می‌شود) بر اساس یک سیستم عامل است که در آن هسته چندین نمونه جدا شده را می‌دهد. هر نمونه یک کانتینر، موتور مجازی‌سازی نامیده می‌شود.
توسعه دهندگان از کانتینرها برای ایجاد یک میزبان مجازی با منابع ایزوله استفاده می‌کنند و می‌توانند برنامه ها، پیکربندی‌ها و سایر وابستگی‌ها را در یک کانتینر مستقر کنند. این امر هزینه سربار اداری مورد نیاز برای مدیریت برنامه‌ها را کاهش می‌دهد و استقرار و انتقال آن‌ها بین محیط‌ها را آسان می‌کند. توسعه دهندگان همچنین می‌توانند از کانتینرها برای استقرار برنامه‌ها در یک محیط میزبانی شده، کارآمدتر و با استفاده کمتر از منابع نسبت به ماشین های مجازی استفاده کنند.
نمونه هایی از موتورهای کانتینری عبارتند از Docker، CRI-O، Containerd و Windows Containers.
مقایسه معماری کانتینر و مجازی سازی
به طور سنتی برای جداسازی فرآیند توسعه و استقرار، توسعه دهندگان از تکنیک جداسازی در سطح سخت افزار، مجازی‌سازی استفاده می‌کردند. در این مورد، یک لایه جدید از هایپروایزر در بالای دستگاه میزبان قرار می گیرد تا جداسازی در سطح سخت افزار را فراهم کند. از آنجایی که هر کسی می‌تواند چندین سیستم عامل را بر روی ماشین میزبان اصلی اجرا کند، محبوب شد.
به عنوان مثال، با استفاده از همان CPU و حافظه، اما کانتینرهایی که در همان سیستم عامل اجرا میشوند ایزوله شده و تنها در صورت پیکربندی در هنگام ایجاد یا از طریق شبکه (سرویس هایی مانند ssh و FTP) می تواند تعامل داشته باشد. از آنجایی که زمان راه‌اندازی سریع برنامه‌ها را فراهم می‌کند، از آن برای ارائه باز استقرار برنامه‌ها بدون توقف استفاده می‌شود که اغلب زمانی انجام می‌شود که توسعه‌دهندگان ویژگی‌های جدیدی را به تولید وارد می‌کنند. در این حالت، کانتینر تنها از منابع مورد نیاز برای برنامه و وابستگی‌های آن استفاده می‌کند، این رویکرد به طور گسترده برای مقیاس‌بندی خودکار پایدار برنامه‌ها در همان سیستم‌عامل بدون هدر رفتن منابع زیاد استفاده می‌شود
از آنجایی که تکنیک مجازی‌سازی نیاز به منابع دارد و زمان راه‌اندازی سیستم‌عامل سربار زیادی به استقرار اضافه می‌کند، این تکنیک اغلب در استقرار منع می‌شود، اما اغلب در فرآیند توسعه به منظور جلوگیری از درگیری با کتابخانه‌ها توصیه می‌شود.
در مجازی سازی، دو یا چند سیستم عامل به همراه ماشین میزبان در حال اجرا به طور کامل ایزوله هستند، به این معنی که یکی از سیستم عامل‌ها فرآیندهای دیگری را نمی‌داند یا حتی CPU و حافظه ایزوله هستند. کل این کار توسط یک هایپروایزر مدیریت می‌شود. تنها در صورت وجود آسیب پذیری در هایپروایزر می‌توان مجازی سازی را شکست
10 مزیت معماری کانتینر
در گذشته، مجازی‌سازی راهی برای ساده‌سازی توزیع چندین سیستم‌عامل بر روی یک سرور ارائه می‌کرد. مفهوم معماری کامپیوتر به عنوان تکامل بعدی مجازی‌سازی به حساب می‌آید که بر تجزیه سیستم عامل‌ها و برنامه‌های کاربردی به قطعات نرم‌افزاری تمرکز دارد که عملکردهای خاصی را ارائه می‌دهد. از آنجا که کد به توابع تقسیم شده و به صورت جداگانه بسته بندی می‌شود، کارآمدتر و قابل حمل‌تر می‌شود.
در اینجا ده مزیت اجرای معماری کانتینری آورده شده است:
هزینه کمتر در عملیات زیرساخت: زیرا می‌توانید کانتینرهای زیادی را روی یک ماشین مجازی اجرا کنید
مقیاس پذیری در سطح خدمات خرد: نیاز به مقیاس‌گذاری ماشین‌های مجازی یا نمونه ها را از بین می برد
تکثیر فوری میکروسرویس‌ها: از طریق مجموعه‌های استقرار و کپی‌ها فعال می‌شود
مسیریابی انعطاف‌پذیر: می‌توانید این را بین سرویس‌هایی که به‌طور بومی توسط پلتفرم‌های کانتینری‌سازی پشتیبانی میشوند، تنظیم کنید.
انعطاف‌پذیری: وقتی یک کانتینر از کار می‌افتد، به‌آسانی می‌توان با یک کانتینر جدید از همان تصویر، به‌روزرسانی/مستقر کرد
قابلیت حمل کامل: بین مکان‌های داخلی و محیط‌های ابری
مستقل از سیستم عامل: نیازی به اجرای سیستم عامل نیست. تنها چیزی که نیاز دارید این است که یک موتور کانتینر را در بالای یک سیستم عامل میزبان مستقر کنید.
استقرار سریع کانتینرهای جدید: همچنین می‌توانید به سرعت ظروف قدیمی را با استفاده از همان محیط خاتمه دهید
وزن سبک: از آنجایی که کانتینرها بدون سیستم عامل کار می‌کنند، به طور قابل توجهی سبک وزن هستند
«آماده برای محاسبه» سریع‌تر: می‌توانید ظرف چند ثانیه معماری کانتینر را راه‌اندازی و متوقف کنید – بسیار سریع‌تر از ماشین‌های مجازی
نکات دیگر در مورد مفهوم معماری کانتینر
در حالی که Docker یک محیط توسعه و استقرار کارآمد را فراهم می‌کند، اجزای Docker در معرض خطر می‌توانند کل زیرساخت شما را آلوده کنند. در این وضعیت کانتینرهای Docker می‌توانند به عنوان نقطه دسترسی به سایر کانتینرها و سیستم‌های میزبان استفاده شوند.
مدیریت اسرار داکر توسط بسیاری از کاربران در فوروم ها و تالارهای گفتگو، به عنوان یک مسئله خاص مطرح شده است که به نظر می رسید فاقد یک راه حل زیبا و چند پلتفرمی برای محیط‌های کانتینری است. البته این موضوع جدیدی در فضای سازمانی نیست، به خصوص در مورد محیط‌های DevOps در مقیاس بزرگ، چالش های مدیریت اسرار در محیط‌های معماری کانتینری تشدید می‌شود.
معماری کانتینری به طور قابل توجهی روش توسعه، آزمایش و استقرار نرم افزار را تغییر داده است. این تغییرات تأثیر عمده‌ای بر انطباق دارند. چالش‌های عمده‌ای در حصول اطمینان از سازگاری کانتینرها و اعمال کنترل‌های امنیتی منطبق بر این نوع جدید زیرساخت وجود دارد.
دیدگاهتان را بنویسید