کانتینر سازی (Containerization) چیست؟

کانتینر سازی چیست؟

کانتینر سازی یک فرآیند استقرار نرم‌افزار است که کد یک برنامه را با تمام فایل‌ها و کتابخانه‌های مورد نیاز برای اجرا در هر زیرساختی بسته‌بندی می‌کند. به طور سنتی، برای اجرای هر برنامه روی رایانه خود، باید نسخه‌ای را که با سیستم عامل دستگاه شما مطابقت داشت، نصب می‌کردید. به عنوان مثال، باید نسخه ویندوز یک بسته نرم‌افزاری را روی یک دستگاه ویندوزی نصب می‌کردید. با این حال، با کانتینر سازی، می‌توانید یک بسته نرم‌افزاری واحد یا کانتینر ایجاد کنید که روی همه انواع دستگاه‌ها و سیستم عامل‌ها اجرا می‌شود.

مزایای کانتینر سازی چیست؟

توسعه‌دهندگان از کانتینر سازی برای ساخت و استقرار برنامه‌های مدرن به دلیل مزایای زیر استفاده می‌کنند:

• قابلیت حمل: توسعه‌دهندگان نرم‌افزار از کانتینر سازی برای استقرار برنامه‌ها در محیط‌های مختلف بدون بازنویسی کد برنامه استفاده می‌کنند. آنها یک بار برنامه را می‌سازند و آن را روی سیستم عامل‌های مختلف مستقر می‌کنند. به عنوان مثال، آنها کانتینرهای مشابه را روی سیستم عامل‌های لینوکس و ویندوز اجرا می‌کنند. توسعه‌دهندگان همچنین کد برنامه قدیمی را با استفاده از کانتینرها برای استقرار به نسخه‌های مدرن ارتقا می‌دهند.
• مقیاس‌پذیری: کانتینرها اجزای نرم‌افزاری سبک هستند که به طور کارآمد اجرا می‌شوند. به عنوان مثال، یک ماشین مجازی می‌تواند یک برنامه کانتینری شده را سریع‌تر راه‌اندازی کند زیرا نیازی به بوت کردن سیستم عامل ندارد. بنابراین، توسعه‌دهندگان نرم‌افزار می‌توانند به راحتی چندین کانتینر را برای برنامه‌های مختلف روی یک دستگاه واحد اضافه کنند. خوشه کانتینر از منابع محاسباتی از همان سیستم عامل مشترک استفاده می‌کند، اما یک کانتینر با عملکرد کانتینرهای دیگر تداخل ندارد.
• تحمل خطا: تیم‌های توسعه نرم‌افزار از کانتینرها برای ساخت برنامه‌های مقاوم در برابر خطا استفاده می‌کنند. آنها از چندین کانتینر برای اجرای میکروسرویس‌ها در فضای ابری استفاده می‌کنند. از آنجا که میکروسرویس‌های کانتینری شده در فضاهای کاربری جداگانه عمل می‌کنند، یک کانتینر معیوب واحد بر سایر کانتینرها تأثیر نمی‌گذارد. این امر مقاومت و در دسترس بودن برنامه را افزایش می‌دهد.
• چابکی: برنامه‌های کانتینری شده در محیط‌های محاسباتی جداگانه اجرا می‌شوند. توسعه‌دهندگان نرم‌افزار می‌توانند کد برنامه را بدون تداخل با سیستم عامل، سخت‌افزار یا سایر سرویس‌های برنامه، عیب‌یابی و تغییر دهند. آنها می‌توانند چرخه‌های انتشار نرم‌افزار را کوتاه کرده و به سرعت روی به‌روزرسانی‌ها با مدل کانتینر کار کنند.

موارد استفاده از کانتینر سازی چیست؟

در زیر چند مورد از موارد استفاده از کانتینر سازی آورده شده است:

• انتقال به ابر: انتقال به ابر یا رویکرد "بلند کردن و جابجایی" یک استراتژی نرم‌افزاری است که شامل کپسوله کردن برنامه‌های قدیمی در کانتینرها و استقرار آنها در یک محیط محاسبات ابری است. سازمان‌ها می‌توانند برنامه‌های خود را بدون بازنویسی کل کد نرم‌افزار مدرن کنند.
• پذیرش معماری میکروسرویس: سازمان‌هایی که به دنبال ساخت برنامه‌های ابری با میکروسرویس‌ها هستند، به فناوری کانتینر سازی نیاز دارند. معماری میکروسرویس یک رویکرد توسعه نرم‌افزار است که از چندین جزء نرم‌افزاری مستقل برای ارائه یک برنامه کاربردی استفاده می‌کند. هر میکروسرویس عملکردی منحصر به فرد و خاص دارد. یک برنامه ابری مدرن از چندین میکروسرویس تشکیل شده است. به عنوان مثال، یک برنامه پخش ویدیو ممکن است میکروسرویس‌هایی برای پردازش داده‌ها، ردیابی کاربر، صورت‌حساب و شخصی‌سازی داشته باشد. کانتینر سازی ابزار نرم‌افزاری را برای بسته‌بندی میکروسرویس‌ها به عنوان برنامه‌های قابل استقرار در پلتفرم‌های مختلف فراهم می‌کند.
• دستگاه‌های اینترنت اشیا: دستگاه‌های اینترنت اشیا (IoT) حاوی منابع محاسباتی محدودی هستند که به‌روزرسانی دستی نرم‌افزار را به یک فرآیند پیچیده تبدیل می‌کند. کانتینر سازی به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد برنامه‌ها را به راحتی در دستگاه‌های اینترنت اشیا مستقر و به‌روزرسانی کنند.

کانتینر سازی چگونه کار می‌کند؟

کانتینر سازی شامل ساخت بسته‌های نرم‌افزاری خودکفا است که صرف نظر از دستگاه‌هایی که روی آنها اجرا می‌شوند، به طور مداوم عمل می‌کنند. توسعه‌دهندگان نرم‌افزار تصاویر کانتینر را ایجاد و مستقر می‌کنند - یعنی فایل‌هایی که حاوی اطلاعات لازم برای اجرای یک برنامه کانتینری شده هستند. توسعه‌دهندگان از ابزارهای کانتینر سازی برای ساخت تصاویر کانتینر بر اساس مشخصات تصویر ابتکار کانتینر باز (OCI) استفاده می‌کنند. OCI یک گروه منبع باز است که یک فرمت استاندارد برای ایجاد تصاویر کانتینر ارائه می‌دهد. تصاویر کانتینر فقط خواندنی هستند و توسط سیستم کامپیوتر قابل تغییر نیستند.

تصاویر کانتینر لایه بالایی در یک سیستم کانتینری شده هستند که از لایه‌های زیر تشکیل شده است:

• زیرساخت: زیرساخت لایه سخت‌افزاری مدل کانتینر است. این به رایانه فیزیکی یا سرور bare-metal اشاره دارد که برنامه کانتینری شده را اجرا می‌کند.
• سیستم عامل: لایه دوم معماری کانتینر سازی سیستم عامل است. لینوکس یک سیستم عامل محبوب برای کانتینر سازی با رایانه‌های داخلی است. در محاسبات ابری، توسعه‌دهندگان از خدمات ابری مانند AWS EC2 برای اجرای برنامه‌های کانتینری شده استفاده می‌کنند.
• موتور کانتینر: موتور کانتینر یا زمان اجرای کانتینر یک برنامه نرم‌افزاری است که کانتینرها را بر اساس تصاویر کانتینر ایجاد می‌کند. این به عنوان یک عامل واسطه بین کانتینرها و سیستم عامل عمل می‌کند و منابع مورد نیاز برنامه را فراهم و مدیریت می‌کند. به عنوان مثال، موتورهای کانتینر می‌توانند چندین کانتینر را روی یک سیستم عامل مشابه با مستقل نگه داشتن آنها از زیرساخت زیربنایی و یکدیگر مدیریت کنند.
• برنامه و وابستگی‌ها: لایه بالایی معماری کانتینر سازی کد برنامه و سایر فایل‌های مورد نیاز برای اجرا، مانند وابستگی‌های کتابخانه و فایل‌های پیکربندی مرتبط است. این لایه همچنین ممکن است حاوی یک سیستم عامل مهمان سبک باشد که روی سیستم عامل میزبان نصب می‌شود.

هماهنگ سازی کانتینر چیست؟

هماهنگ سازی کانتینر یک فناوری نرم‌افزاری است که امکان مدیریت خودکار کانتینرها را فراهم می‌کند. این امر برای توسعه برنامه‌های ابری مدرن ضروری است زیرا یک برنامه ممکن است حاوی هزاران میکروسرویس در کانتینرهای مربوطه باشد. تعداد زیاد میکروسرویس‌های کانتینری شده، مدیریت آنها را به صورت دستی برای توسعه‌دهندگان نرم‌افزار غیرممکن می‌کند.

مزایای هماهنگ سازی کانتینر: توسعه‌دهندگان از ابزارهای هماهنگ سازی کانتینر برای شروع، توقف و مدیریت خودکار کانتینرها استفاده می‌کنند. هماهنگ کننده‌های کانتینر به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهند برنامه‌های ابری را دقیقاً مقیاس کنند و از خطاهای انسانی جلوگیری کنند. به عنوان مثال، می‌توانید تأیید کنید که کانتینرها با منابع کافی از پلتفرم میزبان مستقر شده‌اند.

انواع فناوری کانتینر چیست؟

در زیر چند نمونه از فناوری‌های محبوبی که توسعه‌دهندگان برای کانتینر سازی استفاده می‌کنند آورده شده است:

• Docker: داکر یا موتور داکر، یک زمان اجرای کانتینر منبع باز محبوب است که به توسعه‌دهندگان نرم‌افزار اجازه می‌دهد برنامه‌های کانتینری شده را روی پلتفرم‌های مختلف بسازند، مستقر کنند و آزمایش کنند. کانتینرهای داکر بسته‌های خودکفای برنامه‌ها و فایل‌های مرتبط هستند که با چارچوب داکر ایجاد می‌شوند.
• لینوکس: لینوکس یک سیستم عامل منبع باز با فناوری کانتینر داخلی است. کانتینرهای لینوکس محیط‌های خودکفایی هستند که به چندین برنامه مبتنی بر لینوکس اجازه می‌دهند روی یک دستگاه میزبان واحد اجرا شوند. توسعه‌دهندگان نرم‌افزار از کانتینرهای لینوکس برای استقرار برنامه‌هایی که داده‌های زیادی را می‌نویسند یا می‌خوانند استفاده می‌کنند. کانتینرهای لینوکس کل سیستم عامل را به محیط مجازی خود کپی نمی‌کنند. در عوض، کانتینرها از قابلیت‌های لازم تخصیص یافته در فضای نام لینوکس تشکیل شده‌اند.
• Kubernetes: کوبرنتیس یک هماهنگ کننده کانتینر منبع باز محبوب است که توسعه‌دهندگان نرم‌افزار از آن برای استقرار، مقیاس و مدیریت تعداد زیادی از میکروسرویس‌ها استفاده می‌کنند. این مدل اعلانی دارد که خودکارسازی کانتینرها را آسان‌تر می‌کند. مدل اعلانی تضمین می‌کند که کوبرنتیس اقدامات مناسب را برای برآورده کردن الزامات بر اساس فایل‌های پیکربندی انجام می‌دهد.