Контейнеризация — обзор технологии

Что такое контейнеры?

Контейнер в IT — это элемент исполняемого программного обеспечения. В нем происходит объединение между двоичным кодом приложения и необходимыми файлами конфигурации, а также с библиотеками и зависимости. Подобно своему физическому аналогу в транспортной системе, такой контейнер тоже служит как место, где хранятся определенные программные «грузы». Такой контейнер отделяет файлы от основной операционной системы, запечатывает их временно в себя и, благодаря этому свойству, делает процесс переноски файлов из одного устройства на другое достаточно быстрым и легким.

Контейнер устанавливается дополнительно к физическому сервису и выполняет работу по отделению определенного содержимого от остальной операционной системы. Но контейнеры используются не только как способы изолировать нужные элементы. Они еще и осуществляют контроль над ресурсами, например, за показателями объема памяти или процессорными установками в программном обеспечении.

Чем отличается контейнеризация от виртуализации?

Виртуализация и контейнеризация похожи, но имеют существенные отличия.

Например, процесс виртуализации представляет собой создание отдельных версий физических ресурсов. Контейнеризация в этом плане почти аналогична — она изолирует приложения способом своеобразной упаковки. Тем не менее различий между двумя процессами достаточное количество:

1. Уровень изоляции. Виртуализация предоставляет более высокий уровень изоляции, потому что каждая отдельная машина имеет собственное внутреннее ядро, зависящее от операционной системы. Контейнеризация же функционирует на общем ядре системы, тем самым уровень изоляции гораздо ниже.
2. Ресурсы. Для виртуализации необходимы огромные затраты ресурсов, потому что у каждого операционного устройства свое программное обеспечение и система. Контейнеризация же предполагает эффективное разделение ресурсов между каждым файлом и приложением.
3. Запуск и завершение работы. Контейнеризация является быстрым по запуску процессом, который можно также быстро завершить, потому что операции с файлами в контейнерах гораздо проще.

Чтобы выбрать, какой конкретно подход подойдет под ту или иную работу, необходимо опираться на конкретику, выяснить, каковы цели и требования проекта. Но для оптимального результата можно комбинировать оба способа.

Типы контейнеров

Существует только 2 типа контейнеров:

1. Контейнеры для приложений. Они используются, когда необходимо подключить организацию работы маленьких сервисов с желательной масштабируемостью на горизонтальном уровне. Контейнеры для приложений содержат каждый только один процесс, и это пользуется популярностью у неизменяемых инфраструктур.
2. Контейнеры для операционных систем. Эти больше всего по своему функционалу схожи с полноценными виртуальными машинами. Такие контейнеры способны поддерживать одновременную работу нескольких процессов разом. Они предназначены для содержания полноценной операционной системы. Также их целесообразно использовать для увесистых и неделимых файлов, приложений и структур, которые состоят из конфигураций, архитектуры.

Механизмы изоляции контейнеров

Эти механизмы подразделяются на 2 основных способа:

1. Механизм пространства имен. Его суть заключается в том, что контейнеры создают каждый экземпляр по отдельности для системных ресурсов. Все это занимает место под процессоры, а также файловые системы и сети. Этот механизм изоляции пресекает вероятность «открытого ресурса» — когда один контейнер имеет доступ к данным другого контейнера с целью их изменения.
2. Механизм воздействия управляющих групп. Он работает так: группы вводят свои данные и дополняют пространства имен, при этом ограничиваются приоритеты ресурсов или расставляются новые. По сути, этот механизм изоляции является дополнением к первому вышеописанному способу. Такой способ изоляции дает гарантию на отсутствие монополизации отдельных ресурсов, то есть поддерживает стабильность основной системы и повышает ее эффективность.

Для операционной системы Windows существует и третий механизм изоляции. Называется он Hyper-V. Его суть: некоторое количество контейнеров одновременно работают в одном узле, однако каждый из контейнеров работает только по собственному ядру.

Читайте по теме:

Стратегия Multicloud: почему компаниям сегодня мало одного облака

Главные тренды 2025 года от Trend Hunter: бизнес и маркетинг

Получается, что изоляционный аппаратный уровень соблюден, контейнеры могут работать одновременно, но у каждого есть необходимая для такой работы изюминка в виде оптимизированной виртуальной машины.

Основные понятия

Пространство имен — обозначение дается общей группе функций, которые взаимосвязаны друг с другом. Они составляют общий перечень объектов и других компонентов, которые нужны для функционирования определенной программы.

Управляющие группы — это целый ряд элементов, который состоит из структур, процессов и механизмов коммуникации. Управляющие группы поддерживают механизм ядра у операционной системы, изолируя вычислительные ресурсы.

Узел контейнеров — это (чаще всего) именно виртуальная единица, представляющая собой машину, которая работает над запуском контейнеров с приложениями. Узлы могут управлять либо всем кластером, либо на них просто работают контейнеры в зависимости от параметров ноды.

Изоляционный аппаратный уровень — это уровень, который достигается с помощью режима Hyper-V. Он обеспечивает повышенную безопасность и лучшую совместимость между разными версиями узлов.

Применение контейнеризации

1. Осуществляет безопасный изолированный запуск приложений без определенной зависимости от ПО. Работает на всех устройствах.
2. Контролирует затрачиваемые ресурсы и отслеживается системная нагрузка.
3. Разрешает системные конфликты между приложениями, которые запускаются одновременно, но могут нуждаться для корректной работы в разных версиях программного обеспечения.
4. Безопасно и ускоренно переносит информацию и целые информационные библиотеки с одного устройства на другое.
5. Поддерживает рабочую широкую инфраструктуру.
6. Снижает уровень ошибок, упрощает общую работу.

Работа с Docker

Контейнеризация Docker — процесс, разработанный на основе технологии, которая работает над запуском любых приложений изолированно (отдельно) от операционной системы, какой бы та ни была.

Суть такой контейнеризации состоит в том, что запускаемые приложения находятся внутри специальной оболочки, которая защищает их и не препятствует основной работе. Контейнеризация данных при этом осуществляется в гибком и адаптивном режиме, но и это не все преимущества:

• скорость развертывания сокращается в несколько раз, так как для разработки и тестирования настройка не нужна;
• исключена проблема несовместимости между разными библиотеками и технологиями, потому что контейнеризация Докер позволяет применять любой из существующих языков программирования для работы;
• мониторинг понятен и предельно прост, наблюдается одинаковое поведение как на компьютере, так и на сервере в проверочном режиме;
• все контейнеры в системе частично изолированы друг от друга, поэтому пользователь может безопасно запускать сразу несколько контейнеров без вреда операционной системе.

Таким образом, контейнеризация информации таким способом — это общее сочетание процессов и зависимостей, которые необходимы для безопасной и нормальной работы приложений.

Работа с Podman

Это аналогичный инструмент, который может помочь и упростить основы контейнеризации. Главным образом, он имеет открытый исходный код, который помогает легко создавать контейнеры и модули. Но и это еще не все преимущества — с помощью инструмента пользователь может управлять несколькими контейнерами и также активно их запускать в одновременном количестве без вреда для системы.

Читайте также:

Как технологии влияют на разработку MVP

У Podman есть несущественные отличия от Docker, заключающиеся в структуре внутренней архитектуры. Платформа контейнеризации при Podman позволяет каждому контейнеру запускаться самостоятельно и отдельно в виде безопасного самостоятельного процесса, что в частых случаях только улучшает производительность устройства и никак не нарушает сами принципы контейнеризации.

Podman имеет следующие преимущества:

• есть возможность запустить контейнеры в режиме rootless, что повышает эффективность и безопасность работы;
• совместимость с Docker, при которой осуществляется достаточно простая и безопасная миграция;
• изоляция каждого контейнера происходит при помощи особой технологии, что повышает эффективность над работой с привилегиями системы;
• можно интегрировать с основными системами.

Итоги

1. Системы контейнеризации позволяют запускать программы без зависимости от операционной системы и устройств. Это удобно для тех, кто не желает часами подбирать программы, чтобы открыть то или иное предложение. Среда контейнеризации содержит в себе все данные о программных кодах, при этом все данные защищены и сконструированы в формате легкого исполняемого файла со стабильной работой.
2. Средства контейнеризации подразделяются на достаточное количество направлений, но самыми эффективными для работы признаны Docker и Podman.
3. Технологии контейнеризации подбираются с учетом типов контейнеров: либо для приложений, либо для операционной системы. Известно, что технология контейнеризации Docker подходит именно для стандартной упаковки программного кода в контейнеры. А Podman — это универсальное средство более упрощенной работы, незаменимая альтернатива, но имеющая свойство также сочетаться с Docker.

О том, что лучше, Docker или Podman, спорить не приходится. У Docker существуют некоторые недостатки, которые могут испортить впечатление от работы с ним, например, в его контейнерах не все приложения могут эффективно работать, также есть риск сложной и даже невозможной интеграции других инструментов.

Docker — это стандарт для контейнеров. А Podman — улучшенная версия, рекомендуемая для работы не только с контейнерами, но и подами, при этом принцип работы гарантирует появление надежной альтернативы Docker.

Фото на обложке: Freepik