Trang chủ Cloud Computing

Hệ sinh thái Docker: Tổng quan về Container

Hệ sinh thái Docker: Tổng quan về Container

Giới thiệu

Tồn tại khá nhiều rào chắn gây cản trở bạn trong việc phát triển và sản xuất các ứng dụng. Bên cạnh công việc phát triển ứng dụng để đáp ứng một cách thích hợp trong từng môi trường, bạn sẽ gặp vấn đề với việc theo dõi các yếu tố phụ thuộc, mở rộng ứng dụng và cập nhật các thành phần riêng lẻ sao cho không được gây ảnh hưởng đến toàn bộ ứng dụng.

Docker container và SOA (service-oriented design) sẽ cố gắng giải quyết các vấn đề này giúp bạn. Các ứng dụng có thể được chia thành các thành phần chức năng có thể quản lý được, được đóng gói riêng lẻ với tất cả các phụ thuộc của chúng và được triển khai trên kiến trúc không thường xuyên một cách dễ dàng. Việc mở rộng và cập nhật các thành phần cũng được đơn giản hóa đi nhiều.

Trong bài hướng dẫn hôm nay, chúng ta sẽ thảo luận về lợi ích của Container và cách Docker giải quyết các vấn đề đã được đề cập ở phần mở đầu. Docker là thành phần cốt lõi trong các triển khai container phân tán, cung cấp khả năng mở rộng và quản lý dễ dàng.

Lịch sử tóm tắt về Container Linux

Container và isolation không phải là các khái niệm mới trong thế giới máy tính. Một số hệ điều hành giống Unix đã tận dụng các công nghệ container thành công trong hơn một thập kỷ.

Trong Linux, LXC, building block hình thành nền tảng cho các công nghệ container sau này đã được thêm vào kernel vào năm 2008. LXC kết hợp sử dụng các nhóm kernel (cho phép cô lập và theo dõi sử dụng tài nguyên) và vùng tên (cho phép các nhóm được tách ra để chúng không thể "nhìn thấy" nhau) để thực hiện cách ly quá trình.

Sau đó, Docker được giới thiệu như một cách đơn giản hóa các công cụ cần thiết để tạo và quản lý các containers. Ban đầu nó sử dụng LXC làm trình điều khiển thực thi mặc định (Docker đã phát triển một thư viện có tên libcontainer cho mục đích này). Docker không tập trung vào việc giới thiệu nhiều ý tưởng mới, mà nó tìm cách đơn giản hóa quy trình và chuẩn hóa trên một giao diện khiến cho các developer trung bình và các system administrator có thể truy cập dễ dàng. Nó thúc đẩy mối quan tâm mới trong việc container hóa giữa các developers trong thế giới Linux.

Trong bài viết này chúng ta sẽ tập trung chủ yếu vào nội dung Docker containerization và việc áp dụng các tiêu chuẩn của nó, đây cũng là chủ đề đang được phổ biến rộng rãi hiện nay.

Containerization mang đến những gì?

Container mang đến rất nhiều lợi ích rất hấp dẫn cho cả developer và system administrator/ operations team.

Dưới đây là một số lợi ích nổi bật nhất.

1. Ứng dụng trong container hoạt động độc lập với hệ điều hành của máy chủ

Containers có nghĩa là được độc lập hoàn toàn. Cụ thể, container kết nối với máy chủ và bất kỳ thứ gì bên ngoài vùng lưu trữ bằng cách sử dụng các giao thức đã xác định. Một ứng dụng được chứa trong container không nên dựa vào, không nên quan tâm đến phần phía dưới của tài nguyên và kiến trúc của máy chủ. Điều này giúp đơn giản hóa các giả định phát triển về môi trường hoạt động. Tương tự như vậy, với host, mỗi container là một hộp đen. Nó không quan tâm đến các chi tiết của ứng dụng bên trong.

2. Dễ dàng mở rộng

Một trong những lợi ích của sự độc lập hóa giữa hệ thống máy chủ và các container là việc mở rộng quy mô có thể được thực hiện khá đơn giản và dễ dàng, với những thiết kế ứng dụng chính xác. SOA (Service-oriented design) kết hợp với các ứng dụng được đóng gói cung cấp cơ sở cho khả năng mở rộng dễ dàng.

Trong quá trình phát triển ứng dụng, khi mà hệ thống còn nhỏ, hệ thống có thể chỉ cần phát triển trên một workstation và các môi trường thử nghiệm, nhưng khi đưa vào môi trường production hoặc đi vào quá trình hoạt động dài hạn, chúng có thể mở rộng ra vô tận.

3. Quản lý các thành phần phụ thuộc của ứng dụng và phiên bản ứng dụng

Containers cho phép developer gộp ứng dụng hoặc thành phần ứng dụng cùng với tất cả các phụ thuộc của nó dưới dạng đơn vị. Hệ thống máy chủ không phải quan tâm đến các phụ thuộc nào là cần thiết để chạy một ứng dụng cụ thể. Miễn là nó có thể chạy Docker, thì nó sẽ có thể chạy tất cả các Docker containers.

Điều này làm cho việc quản lý các phụ thuộc trở nên dễ dàng và cũng đơn giản hóa việc quản lý phiên bản ứng dụng. Các hệ thống máy chủ và các operations teams không còn phải chịu trách nhiệm quản lý các thành phần phụ thuộc của một ứng dụng nữa, bởi vì ngoài sự tin cậy vào các containers có liên quan, tất cả chúng nên được chứa trong chính container đó.

4. Môi trường thực thi cực kỳ nhẹ và được cô lập

Các containers không cung cấp cùng mức độ cô lập và cùng mức độ quản lý tài nguyên như các công nghệ ảo hóa khác, do đó chúng sở hữu một môi trường thực thi cực kỳ nhẹ. Containers được cô lập ở cấp độ quy trình (process level), chia sẻ kernel của máy chủ. Điều này có nghĩa rằng bản thân container không chứa một hệ điều hành hoàn chỉnh, nên thời gian khởi động gần như ngay lập tức không có độ trễ. Các Developer có thể dễ dàng chạy hàng trăm container từ workstation của họ mà không gặp phải vấn đề gì.

5. Shared Layering

Container khá nhẹ trong "layers". Nếu nhiều container hoạt động trên cùng một layer, chúng có thể chia sẻ layer phía dưới mà không cần phải sao chép, giúp cho các image sau này sẽ chỉ sử dụng một dung lượng đĩa rất nhỏ.

6. Tính tương thích và khả năng dự đoán

Dockerfile cho phép người dùng xác định được chính xác các hành động cần thiết để tạo một container image mới. Bạn có thể viết môi trường thực thi của mình như code, lưu trữ nó trong version control nếu muốn. Cùng một tệp Docker được xây dựng trong cùng một môi trường sẽ luôn tạo ra một container image đồng nhất.

Sử dụng Dockerfiles cho các bản dựng lặp lại, nhất quán

Mặc dù có thể tạo container images bằng cách sử dụng một quy trình tương tác, nhưng tốt hơn bạn nên đặt các bước cấu hình cần thiết trong Dockerfile. Dockerfiles là các tệp xây dựng đơn giản, mô tả cách tạo container image từ những bước đầu tiên.

Dockerfiles vô cùng hữu ích và bạn sẽ phải ngạc nhiên bởi sự dễ dàng của chúng. Một số lợi ích nổi bật có thể kể đến sau đây:

- Easy versioning

Dockerfiles có thể cam kết trong việc kiểm soát phiên bản để theo dõi các thay đổi và khôi phục các lỗi.

- Predictability

Xây dựng image từ Dockerfile giúp loại bỏ các lỗi đến từ yếu tố con người khỏi quá trình tạo image.

- Accountability

Nếu bạn có kế hoạch chia sẻ các images của mình, hãy cung cấp Dockerfile đã tạo image như một cách để những người dùng khác kiểm tra quá trình. Về cơ bản, nó cung cấp một lịch sử lệnh các bước để tạo ra image.

- Flexibility 

Tạo images từ Dockerfile cho phép bạn ghi đè các giá trị mặc định mà các bản dựng tương tác được cung cấp. Điều này có nghĩa là bạn không phải cung cấp nhiều tùy chọn runtime để image hoạt động như mong muốn.

Dockerfiles là một công cụ tuyệt vời để tự động hóa xây dựng container image để thiết lập quy trình lặp lại.

Kiến trúc của các ứng dụng container

Khi thiết kế các ứng dụng được triển khai trong các containers, một trong những vấn đề quan trọng cần phải quan tâm đầu tiên là kiến trúc thực tế của ứng dụng. Nói chung, các ứng dụng được container sẽ hoạt động tốt nhất khi triển khai thiết kế theo hướng dịch vụ.

Các ứng dụng SOA phá vỡ chức năng của một hệ thống thành các thành phần riêng biệt, liên lạc với nhau qua các interface được xác định rõ ràng. Bản thân công nghệ container khuyến khích kiểu thiết kế này vì nó cho phép mỗi thành phần có thể mở rộng hoặc nâng cấp một cách độc lập.

Các ứng dụng triển khai kiểu thiết kế này phải có những đặc điểm sau:

- Các ứng dụng không nên quan tâm hoặc dựa vào bất kỳ yếu tố cụ thể nào của hệ thống máy chủ.

- Mỗi thành phần phải cung cấp các API nhất quán mà người dùng có thể sử dụng để truy cập dịch vụ.

- Mỗi dịch vụ nên lấy tín hiệu từ các biến môi trường trong cấu hình ban đầu.

- Dữ liệu ứng dụng phải được lưu trữ bên ngoài container trên mounted volumes hoặc trong data containers.

Những đặc điểm này giúp cho các ứng dụng triển khai trên container có khả năng mở rộng lớn theo chiều ngang. Các cấu hình trong runtime của container có thể đặt dưới dạng những giá trị cụ thể được thêm vào trong lúc khởi tạo container hoặc có thể đưa ra ngoài runtime của container. Việc đưa những cấu hình này ra ngoài runtime của container sẽ giúp chúng ta dễ dàng thay đổi cấu hình chạy của ứng dụng mà không làm ảnh hưởng tới runtime của ứng dụng.

Sử dụng một Docker Registry để quản lý Container

Hệ sinh thái Docker: Tổng quan về Container - Ảnh 1.

Sau khi ứng dụng của bạn được đóng gói vào các Docker image hợp lý, thì chúng ta sẽ cần quản lý các Docker image này sao cho thật tiện dụng trong quá trình triển khai cũng như cập nhật các thay đổi của Docker image này. Một đề xuất phù hợp nhất cho vấn đề này chính là Docker Registry. Hiện tại chúng ta có rất nhiều các hệ thống Docker Registry có sẵn. Một số có thêm cả chức năng public Docker Image cho nhiều người sử dụng hoặc trả phí để sử dụng cho mục đích private. Ngoài ra bạn cũng có thể hoàn toàn tự chủ động xây dựng một Private Registry của bạn một cách đơn giản thông qua các công cụ có sẵn mà Docker hỗ trợ.

Kết luận

Docker cung cấp cho người dùng một nền tảng cơ bản để giúp người dùng có thể dễ dàng xây dựng được các hệ thống phân tán trên nền tảng container. Song song với việc đó, Docker cũng cung cấp cho chúng ta một eco-system hoàn chỉnh từ việc quản lý Docker Image cho cả tới việc quản lý runtime của các container trên các hệ thống máy chủ phức tạp.

GIANG - VCCloud