Eine containerisierte Umgebung hat eine mehrschichtige Architektur, die mit der zugrunde liegenden Hardware beginnt und bis zur Anwendung selbst reicht.

• Infrastruktur: Dies ist die Basisebene, die aus dem physischen Server oder der virtuellen Maschine besteht, die die CPU-, Arbeitsspeicher-, Speicher- und Netzwerkressourcen bereitstellt.
• Host-Betriebssystem: Auf der Infrastruktur befindet sich das Host-Betriebssystem (z. B. Linux). Der Kernel dieses Betriebssystems ist die kritische Komponente, die von allen Containern auf dem Host gemeinsam genutzt wird.
• Container-Engine: Dies ist die Software, die die Containerisierung ermöglicht, z. B. Google Kubernetes Engine (GKE). Die Engine ist für das Erstellen, Ausführen und Verwalten von Containern gemäß den Anweisungen verantwortlich
• Anwendungsebene (Container): Ganz oben befinden sich die Container selbst. Jeder Container enthält die Binärdateien und Bibliotheken der Anwendung, nutzt aber den Kernel des Host-Betriebssystems mit. Dadurch sind sie viel schlanker und effizienter als herkömmliche virtuelle Maschinen.

Die Containerisierung folgt einem logischen, schrittweisen Prozess, bei dem eine Anwendung vom Quellcode zu einer laufenden, isolierten Instanz überführt wird.

Der Prozess beginnt damit, dass der Entwickler eine Datei erstellt (eine beliebte Wahl ist ein Dockerfile). Diese Datei dient als Rezept oder Anleitung zum Erstellen der Umgebung der Anwendung. Es enthält alle erforderlichen Angaben, darunter:

Anhand der Anweisungen in der Datei erstellt ein Entwickler mit einem Befehl ein Container-Image. Dieses Image ist eine statische, unveränderliche und übertragbare Datei, die als in sich geschlossener Bauplan für die Anwendung dient. Dabei werden der Anwendungscode und alle seine Abhängigkeiten in einem einzigen, mehrschichtigen Paket zusammengefasst. Sie können sich das Image wie eine Klasse in der objektorientierten Programmierung vorstellen. Es ist die Vorlage, aus der laufende Instanzen erstellt werden.

Nach dem Erstellen wird das Container-Image per Push an eine Container Registry übertragen. Eine Registry ist ein zentrales Repository zum Speichern und Verwalten von Images. Für die Nutzung in Unternehmen ist eine private, sichere Registry wie Artifact Registry von Google unerlässlich. Wenn Sie das Image in einer Registry speichern, können Sie es ganz einfach mit anderen Teams teilen, die Versionsverwaltung nutzen und von jedem Server in Ihrer Produktionsumgebung darauf zugreifen.

Im letzten Schritt wird eine laufende Instanz des Images erstellt, also der Container selbst. Ein Befehl wird an die Container-Engine gesendet, um ein bestimmtes Image aus der Registry auszuführen. Die Engine verwendet dann den Kernel des Hostbetriebssystems, um:

Die Containerisierung ist eine grundlegende Technologie für modernes Cloud Computing und ermöglicht eine Vielzahl von Architekturmustern.