Che cos'è la containerizzazione?
Per gli sviluppatori aziendali, una sfida comune può essere garantire che un'applicazione venga eseguita in modo affidabile e coerente in diversi ambienti, da un laptop locale ai server di gestione temporanea e all'infrastruttura di produzione. La containerizzazione è una forma di virtualizzazione del sistema operativo che risolve direttamente questo problema. È un metodo di pacchettizzazione di un'applicazione e di tutte le sue dipendenze, come librerie e file di configurazione, in un'unica unità isolata ed eseguibile chiamata container. Questo approccio fornisce un ambiente coerente, contribuendo a garantire che ciò che funziona in fase di sviluppo funzioni anche in produzione.
Definizione di containerizzazione
La containerizzazione è un processo di deployment software che raggruppa il codice di un'applicazione con tutti i file e le librerie di cui ha bisogno per essere eseguita.
Questo pacchetto autonomo, o "container", è leggero e portatile perché non ha bisogno di un proprio sistema operativo guest. Invece, condivide il kernel del sistema operativo host pur eseguendo il proprio spazio utente isolato. Questo isolamento significa che puoi eseguire più container su un singolo host, ognuno con il proprio set di dipendenze, senza preoccuparti di eventuali conflitti tra loro.
Architettura di containerizzazione
Un ambiente containerizzato ha un'architettura a strati, a partire dall'hardware sottostante fino all'applicazione stessa.
- Infrastruttura: è lo strato di base, costituito dal server fisico o dalla macchina virtuale che fornisce le risorse di CPU, memoria, archiviazione e networking.
- Sistema operativo host: il sistema operativo host (ad esempio, Linux) si trova sopra l'infrastruttura. Il kernel di questo sistema operativo è il componente critico che verrà condiviso da tutti i container in esecuzione sull'host.
- Motore container: è il software che consente la containerizzazione, come Google Kubernetes Engine, GKE. Il motore è responsabile della creazione, dell'esecuzione e della gestione dei container secondo le istruzioni.
- Livello di applicazione (container): nella parte superiore si trovano i container stessi. Ogni container include i file binari e le librerie dell'applicazione, ma condivide il kernel del sistema operativo host. Questo è ciò che li rende molto più leggeri ed efficienti rispetto alle macchine virtuali tradizionali.
Come funziona la containerizzazione?
Lo sviluppo della containerizzazione segue un processo logico passo passo che sposta un'applicazione dal codice sorgente a un'istanza isolata in esecuzione.
Passaggio 1: definisci l'ambiente
La procedura inizia con lo sviluppatore che crea un file (una scelta popolare è un Dockerfile). Questo file funge da ricetta o insieme di istruzioni per la creazione dell'ambiente dell'applicazione. Specifica tutto ciò che è necessario, tra cui:
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- Un'immagine di base da cui partire (ad esempio, una versione specifica di Debian o un runtime specifico per il linguaggio come Python 3.9)
- Comandi per copiare il codice sorgente dell'applicazione nell'immagine
- Istruzioni per installare i pacchetti, le librerie e le altre dipendenze necessari
- Il comando da eseguire all'avvio del container
Passaggio 2: crea l'immagine container
Utilizzando le istruzioni nel file, uno sviluppatore utilizza un comando per creare un'immagine container. Questa immagine è un file statico, immutabile e portatile che funge da progetto autonomo per l'applicazione. Incapsula il codice dell'applicazione e tutte le sue dipendenze in un unico pacchetto a strati. Pensa all'immagine come a una classe nella programmazione orientata agli oggetti: è il modello da cui verranno create le istanze in esecuzione.
Passaggio 3: archivia e distribuisci l'immagine in un registro
Una volta creata, l'immagine container viene inviata a un registro container. Un registro è un repository centralizzato per l'archiviazione e la gestione delle immagini. Per l'uso aziendale, è essenziale un registro privato e sicuro come Artifact Registry di Google. L'archiviazione dell'immagine in un registro semplifica la condivisione tra i team, il controllo delle versioni e l'accesso da qualsiasi server nell'ambiente di produzione.
Passaggio 4: esegui il container
Il passaggio finale consiste nel creare un'istanza in esecuzione dell'immagine, ovvero il container stesso. Viene inviato un comando al motore container per eseguire un'immagine specifica dal registro. Il motore utilizza quindi il kernel del sistema operativo host per:
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- Crea un ambiente isolato per il container utilizzando funzionalità del kernel come gli spazi dei nomi. In questo modo, il container ha il proprio stack di rete dedicato, l'albero dei processi e la visualizzazione del file system, il che gli fa credere di essere in esecuzione sul proprio sistema operativo.
- Alloca e limita le risorse come CPU e memoria utilizzando i cgroup, assicurandoti che un container non possa monopolizzare le risorse dell'host.
- Esegue il comando di avvio definito nel file originale, dando vita all'applicazione all'interno della sua sandbox isolata.
Containerizzazione nel cloud computing
La containerizzazione è una tecnologia fondamentale per il cloud computing moderno, che consente un'ampia gamma di pattern architetturali.
Concetto | Descrizione e ruolo della containerizzazione |
La containerizzazione è il modello di deployment ideale per un'architettura di microservizi. Ogni container incapsula un singolo servizio indipendente, consentendo ai team di sviluppare, eseguire il deployment e scalare i propri servizi in modo autonomo. | |
I container possono semplificare il processo di spostamento delle applicazioni legacy nel cloud. Eseguendo il "lift and shift" di un'applicazione in un container, puoi renderla portatile e pronta per l'esecuzione sull'infrastruttura di qualsiasi provider di servizi cloud. | |
La portabilità dei container aiuta a garantire che le applicazioni vengano eseguite in modo coerente tra i data center on-premise e gli ambienti cloud pubblici, fornendo un fattore chiave per una strategia di cloud ibrido senza interruzioni. | |
Si tratta di un modello di servizio cloud, come Google Kubernetes Engine (GKE), che automatizza l'orchestrazione e la gestione dei container. Astrae l'infrastruttura sottostante, consentendo agli sviluppatori di concentrarsi sull'applicazione. | |
I container offrono un maggiore controllo sull'ambiente operativo e sul runtime del linguaggio, mentre il serverless fornisce un livello di astrazione più elevato senza gestione del server. Entrambi sono pattern validi e possono essere usati insieme. (Ad esempio, i container vengono spesso utilizzati per eseguire carichi di lavoro serverless). Ad esempio, Cloud Run utilizza la containerizzazione e il modello serverless. Consente di eseguire il deployment di immagini container in un ambiente serverless. | |
La virtualizzazione prevede la creazione di una macchina virtuale completa con il proprio sistema operativo guest, virtualizzando l'hardware. La containerizzazione virtualizza il sistema operativo stesso, condividendo il kernel del sistema operativo host, rendendo i container molto più leggeri e veloci da avviare. | |
La coerenza delle immagini container consente alle aziende di eseguire il deployment dello stesso artefatto applicativo in più regioni geografiche con elevata fedeltà. Ciò contribuisce a garantire un comportamento uniforme dell'applicazione e semplifica la gestione per una base utenti globale. |
Concetto
Descrizione e ruolo della containerizzazione
La containerizzazione è il modello di deployment ideale per un'architettura di microservizi. Ogni container incapsula un singolo servizio indipendente, consentendo ai team di sviluppare, eseguire il deployment e scalare i propri servizi in modo autonomo.
I container possono semplificare il processo di spostamento delle applicazioni legacy nel cloud. Eseguendo il "lift and shift" di un'applicazione in un container, puoi renderla portatile e pronta per l'esecuzione sull'infrastruttura di qualsiasi provider di servizi cloud.
La portabilità dei container aiuta a garantire che le applicazioni vengano eseguite in modo coerente tra i data center on-premise e gli ambienti cloud pubblici, fornendo un fattore chiave per una strategia di cloud ibrido senza interruzioni.
Si tratta di un modello di servizio cloud, come Google Kubernetes Engine (GKE), che automatizza l'orchestrazione e la gestione dei container. Astrae l'infrastruttura sottostante, consentendo agli sviluppatori di concentrarsi sull'applicazione.
I container offrono un maggiore controllo sull'ambiente operativo e sul runtime del linguaggio, mentre il serverless fornisce un livello di astrazione più elevato senza gestione del server. Entrambi sono pattern validi e possono essere usati insieme. (Ad esempio, i container vengono spesso utilizzati per eseguire carichi di lavoro serverless). Ad esempio, Cloud Run utilizza la containerizzazione e il modello serverless. Consente di eseguire il deployment di immagini container in un ambiente serverless.
La virtualizzazione prevede la creazione di una macchina virtuale completa con il proprio sistema operativo guest, virtualizzando l'hardware. La containerizzazione virtualizza il sistema operativo stesso, condividendo il kernel del sistema operativo host, rendendo i container molto più leggeri e veloci da avviare.
La coerenza delle immagini container consente alle aziende di eseguire il deployment dello stesso artefatto applicativo in più regioni geografiche con elevata fedeltà. Ciò contribuisce a garantire un comportamento uniforme dell'applicazione e semplifica la gestione per una base utenti globale.
Vantaggi della containerizzazione
Portabilità e coerenza
Portabilità e coerenza
Uno dei principali vantaggi della containerizzazione è la sua capacità "crea una volta, esegui ovunque". Poiché un container raggruppa un'applicazione e le sue dipendenze, crea un ambiente prevedibile e coerente. Questa coerenza aiuta a eliminare il problema comune "funziona sulla mia macchina", garantendo che un'applicazione si comporti allo stesso modo in fase di sviluppo, test e produzione, indipendentemente dall'infrastruttura sottostante.
Maggiore velocità e agilità
Maggiore velocità e agilità
I container sono molto più leggeri delle macchine virtuali tradizionali perché non richiedono un proprio sistema operativo guest. Ciò consente di avviarli e arrestarli in pochi secondi anziché in minuti, il che accelera notevolmente i cicli di sviluppo e consente pipeline CI/CD più agili. Build e deployment più rapidi consentono ai team di eseguire l'iterazione sulle applicazioni più velocemente.
Maggiore efficienza delle risorse
Maggiore efficienza delle risorse
Grazie al loro basso overhead, i container consentono un maggiore utilizzo delle risorse. Puoi eseguire più container su un singolo sistema operativo host, ottenendo una densità maggiore rispetto alle VM. Questo "bin packing" efficiente delle applicazioni sui server significa che le aziende potrebbero essere in grado di ridurre l'impronta dei server e i costi dell'infrastruttura associati.
Isolamento dei processi e delle dipendenze
Isolamento dei processi e delle dipendenze
Ogni container viene eseguito nel proprio spazio utente isolato, con il proprio albero di processi e la propria interfaccia di rete. Questo isolamento significa che le librerie e le dipendenze di un'applicazione containerizzata non entreranno in conflitto con quelle di un'altra in esecuzione sullo stesso host. Ciò semplifica la gestione delle dipendenze e può anche migliorare la sicurezza contenendo il potenziale impatto di un'applicazione compromessa.
Gestione operativa semplificata
Gestione operativa semplificata
La containerizzazione standardizza l'unità di deployment. I team operativi possono gestire i container, anziché intere macchine o stack di applicazioni unici. Questo approccio uniforme semplifica le attività di deployment, scalabilità e monitoraggio e costituisce la base per una potente automazione attraverso piattaforme di orchestrazione come Kubernetes.
Scalabilità rapida
Scalabilità rapida
La natura leggera e a rapida esecuzione dei container li rende ideali per le applicazioni che devono essere scalate rapidamente. Quando un'applicazione registra un picco di domanda, è possibile eseguire il provisioning di nuove istanze di container quasi istantaneamente per gestire il carico. Questa scalabilità elastica contribuisce a garantire che le applicazioni rimangano adattabili e disponibili senza la necessità di un intervento manuale significativo.
Quali sono i tipi di strumenti di containerizzazione?
L'ecosistema dei container è composto da diversi tipi di strumenti che lavorano insieme.
- Motore container: il software principale che esegue e gestisce i container.
- Builder di immagini container: strumenti utilizzati per creare immagini container da un file di definizione.
- Registri container: sistemi di archiviazione per immagini container. Artifact Registry è un servizio gestito che fornisce spazio di archiviazione sicuro e privato per le immagini container.
- Piattaforme di orchestrazione dei container: per la gestione dei container su larga scala, è essenziale una piattaforma di orchestrazione come Kubernetes. Automatizza il deployment, la scalabilità e la rete. Servizi gestiti come Google Kubernetes Engine (GKE) forniscono una piattaforma di orchestrazione pronta per la produzione.
Prodotti e servizi correlati
Google Kubernetes Engine (GKE)È un ambiente gestito e pronto per la produzione per il deployment di applicazioni containerizzate. GKE fornisce un potente sistema di gestione e orchestrazione dei cluster per l'esecuzione dei container.
Artifact RegistryUn servizio completamente gestito per archiviare, gestire e proteggere le immagini container e i pacchetti di linguaggio. Funge da repository unico e centralizzato per tutti gli artefatti di build.
Cloud BuildCloud Build esegue le build su Google Cloud, importando il codice sorgente, creando in base alle specifiche e archiviando artefatti come le immagini container in Artifact Registry.
Cloud RunUn container stateless, richiamabile tramite richieste web o eventi Pub/Sub, viene eseguito su questa piattaforma di computing gestita. Astrae tutta la gestione dell'infrastruttura, consentendoti di concentrarti sullo sviluppo delle applicazioni.
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- Scopri di più sullo sviluppo di applicazioni containerizzate
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