Container hóa là gì? Những lợi ích của container hóa

Container hóa là gì?

Container hóa là một quy trình thực hiện triển khai phần mềm với khả năng đóng gói các mã của ứng dụng cùng với tất cả các tệp khác nhau và thư viện cần thiết để từ đó chạy trên bất kỳ hệ thống cơ sở hạ tầng nào. Theo cách thức truyền thống, để chạy được bất kỳ loại ứng dụng phần mềm nào trên máy tính, người dùng sẽ phải cài đặt các phiên bản phù hợp với hệ điều hành trên máy tính.

Ví dụ: người dùng sẽ cần phải cài đặt phiên bản Windows của một gói các phần mềm ở trên thiết bị chạy Windows. Tuy nhiên, với quy trình container hóa là gì, người dùng có thể tạo nên chỉ một gói phần mềm duy nhất, hay còn được gọi là bộ chứa, chạy ở trên tất cả những loại thiết bị máy tính và hệ điều hành. 

Mọi thứ mà một ứng dụng cần thiết để chạy—các tệp nhị phân, thư viện dữ liệu, tệp cấu hình và các thành phần phụ thuộc - được đóng gói và tách biệt trong vùng chứa của nó. Bản thân vùng chứa được trừu tượng hóa khỏi Hệ điều hành máy chủ, chỉ có quyền truy cập hạn chế vào các tài nguyên cơ bản - giống như một máy ảo nhẹ (VM). Do đó, ứng dụng được chứa trong bộ chứa có thể chạy trên nhiều loại cơ sở hạ tầng khác nhau như trong máy ảo và trên đám mây - mà không cần tái cấu trúc lại ứng dụng đó cho từng môi trường khác nhau.

Với công nghệ container hóa là gì, sẽ có ít chi phí hơn trong quá trình khởi động và không cần thiết lập hệ điều hành khách riêng cho từng ứng dụng vì tất cả chúng đều chia sẻ cùng một nhân hệ điều hành. Do tính hiệu quả cao này, quá trình đóng gói thường được sử dụng để đóng gói nhiều dịch vụ siêu nhỏ riêng lẻ tạo nên các ứng dụng hiện đại.

Những lợi ích của container hóa là gì?

Các nhà phát triển sử dụng công nghệ container hóa để triển khai xây dựng và khai thác những loại hình ứng dụng hiện đại vì sở hữu những ưu điểm tuyệt vời sau đây.

Tính di động 

Các nhà phát triển phần mềm ngày nay sử dụng container hóa để khai thác các loại hình ứng dụng trong nhiều môi trường làm việc khác nhau mà không cần phải viết lại mã chương trình. Họ thiết kế xây dựng một ứng dụng một lần và khai thác nó trên nhiều hệ điều hành khác nhau. Ví dụ, chúng chạy được ở trên cùng một bộ chứa đều nằm ở trên hệ điều hành Linux và Windows. Các nhà phát triển ứng dụng ngày nay cũng đã nâng cấp mã ứng dụng cũ lên các loại phiên bản hiện đại hơn bằng cách sử dụng những bộ chứa để phát triển công nghệ.

Power Changes Mode

Bộ chứa có các phần mềm nhẹ và có thể chạy một cách hiệu quả nhất. Ví dụ, một máy ảo có thể khởi động một phần mềm ứng dụng trong bộ chứa với tốc độ nhanh chóng hơn vì nó không cần thiết phải tiến hành khởi động cả hệ điều hành. Do đó, các nhà phát triển phần mềm có thể dễ dàng bổ sung thêm nhiều bộ chứa cho các loại ứng dụng khác nhau ở trên một máy chủ duy nhất. Cụm bộ chứa sử dụng các tài nguyên điện toán từ cùng với một hệ thống điều hành chung, nhưng mỗi bộ chứa sẽ không thể liên quan đến các hoạt động đang diễn ra của các bộ chứa khác.

Khả năng chịu lỗi khá cao

Các nhóm phát triển phần mềm sử dụng bộ ứng dụng bao gồm nhiều yếu tố để xây dựng nên những ứng dụng có khả năng chịu được lỗi cao. Họ sử dụng nhiều bộ chứa khác nhau để chạy vi dịch vụ trên môi trường đám mây. Bởi vì những vi dịch vụ trong bộ chứa các hoạt động trong không gian của người dùng riêng biệt, mỗi một bộ chứa sẽ có các lỗi riêng lẻ và sẽ không làm ảnh hưởng đến những bộ chứa khác. Điều này sẽ làm tăng cao khả năng sửa chữa phục hồi và tính khả dụng của các phần mềm ứng dụng.

Tính linh hoạt

Các ứng dụng nằm trong bộ chứa chạy ở trong các môi trường điện toán riêng biệt. Các nhà phát triển phần mềm có thể giải quyết triệt để các sự cố xảy ra và thay đổi mã ứng dụng mà không cần thiết phải truy cập vào hệ điều hành, phần cứng hoặc các loại dịch vụ phần mềm ứng dụng khác. Họ có thể rút ngắn tối đa chu kỳ phát hành phần mềm và phát triển các phiên bản cập nhật một cách dễ dàng, nhanh chóng với một bộ mô hình chứa.

Những trường hợp sử dụng container hóa 

Sau đây là một số trường hợp ứng dụng của quy trình container hóa: 

Di chuyển lên điện toán đám mây

Di chuyển lên môi trường đám mây, hay phương thức tiếp cận cách di chuyển giữ nguyên trạng thái (lift-and-shift), là một chiến lược ứng dụng phần mềm hiện đại liên quan đến việc đóng gói các gói ứng dụng cũ trong những bộ chứa và khai thác chúng trong một môi trường điện toán đám mây. Các tổ chức có thể thực hiện việc hiện đại hóa những ứng dụng khác nhau của họ mà không cần phải bỏ thêm công sức viết lại toàn bộ mã phần mềm.

Áp dụng kiến trúc vi dịch vụ

Các tổ chức ngày nay đang tìm cách triển khai xây dựng những ứng dụng đám mây với vi dịch vụ cần phải sở hữu công nghệ container hóa. Kiến trúc vi dịch vụ là một phương thức tiếp cận với việc phát triển ứng dụng phần mềm sử dụng nhiều thành phần phần mềm có tính chất phụ thuộc lẫn nhau để tạo ra một ứng dụng hoạt động. Mỗi vi dịch vụ sẽ sở hữu một loại hình tính năng độc lập có giá trị tốt nhất. Một ứng dụng đám mây hiện đại sẽ được hình thành từ nhiều hình thức vi dịch vụ khác nhau. Ví dụ: một ứng dụng truyền phát hình ảnh video trực tuyến có thể có những nhiệm vụ để xử lý thông tin dữ liệu, theo dõi các người dùng, tính phí và các hoạt động cá nhân hóa. Container hóa lúc này sẽ cung cấp công cụ phần mềm để đóng gói tất cả các vi dịch vụ như những chương trình có thể khai thác được ở trên nhiều nền tảng khác nhau.

IOT Device

Các thiết bị Internet vạn vật (IoT) bao gồm các loại tài nguyên điện toán giới hạn, khiến cho quá trình cập nhật ứng dụng, phần mềm thủ công trở nên vô cùng phức tạp. Container hóa cho phép các nhà phát phần mềm có thể triển khai và cập nhật các ứng dụng trên thiết bị IoT một cách nhanh chóng và dễ dàng hơn.

Quy trình container hóa hoạt động như thế nào?

Quy trình container hóa liên quan đến việc triển khai xây dựng các gói phần mềm tự thân hoạt động nhưng có tính chất nhất quán, bất kể chúng được chạy trên thiết bị máy tính nào. Các nhà phát triển phần mềm thiết kế, xây dựng và khai thác các bộ có chứa hình ảnh là các tệp chứa đựng những thông tin cần thiết để từ đó chạy một ứng dụng trong bộ chứa. Các nhà phát triển sử dụng những công cụ chứa dữ liệu thông tin để xây dựng bộ chứa hình ảnh dựa trên các thông số ảnh của Sáng kiến bộ chứa mở (OCI). OCI là một nhóm nguồn mở cung cấp một số các định dạng tiêu chuẩn hóa để tạo nên bộ chứa ảnh. Bộ ảnh chứa cài đặt ở chế độ chỉ được đọc và không thể bị sửa chữa, thay đổi bởi người dùng hoặc hệ thống máy tính.

Hình ảnh bộ chứa các lớp trên cùng trong một hệ thống trong bộ chứa bao gồm có các lớp như sau: 

Hạ tầng cơ sở

Hạ tầng hạ tầng cơ sở chính là lớp phần cứng của bộ cấu hình chứa. Lớp này đề cập đến thiết bị máy tính hoặc máy chủ vật lý chạy các ứng dụng ở trong bộ chứa.

Hệ điều hành

Lớp thứ hai của kiến trúc container hóa là hệ điều hành. Đối với lớp phần cứng, điều này có thể đơn giản như hệ điều hành Windows hoặc Linux chạy trên máy tính của riêng bạn hoặc bị nhà cung cấp dịch vụ đám mây trừu tượng hóa hoàn toàn. Linux là một hệ điều hành rất phổ biến cho container hóa với những thiết bị máy tính tại chỗ. Trong môi trường điện toán đám mây, các nhà phát triển sử dụng những dịch vụ đám mây ví dụ như AWS EC2 để chạy những ứng dụng được nằm ở trong bộ chứa.

Bộ công cụ chứa

Bộ chứa công cụ, hay công cụ thời gian sử dụng để chạy bộ chứa, là một chương trình phần mềm được tạo ra các bộ chứa dựa vào những cấu hình của bộ chứa. Nó hoạt động tương tự như một tác động trung gian giữa những bộ chứa và hệ thống điều hành, cung cấp và quản lý những tài nguyên khác nhau mà ứng dụng cần. Ví dụ: các bộ công cụ chứa có thể quản lý được nhiều bộ chứa khác nhau ở trên cùng một hệ thống điều hành bằng cách giữ cho chúng luôn độc lập với nhau và độc lập với hệ thống cơ sở hạ tầng cơ bản.

Ứng dụng và các thành phần phụ thuộc

Lớp trên cùng của bộ chứa kiến trúc hóa chính là các mã ứng dụng và những tệp cần phải chạy khác, chẳng hạn có thể kể đến như là các tệp cấu hình có liên quan với nhau và các phần phụ thuộc của thư viện. Lớp này cũng có thể chứa được một hệ điều hành gọn nhẹ đơn giản, được cài đặt để đảo ngược quy trình hệ điều hành của máy chủ.

Container hóa so với máy ảo

Máy ảo (VM) là một môi trường ảo có chức năng như một hệ thống máy tính ảo có CPU, bộ nhớ, giao diện mạng và bộ lưu trữ riêng, được tạo trên một hệ thống phần cứng vật lý (đặt tại chỗ hoặc tại chỗ).

Container hóa và máy ảo giống nhau ở chỗ cả hai đều cho phép cách ly hoàn toàn các ứng dụng để chúng có thể hoạt động trong nhiều môi trường. Sự khác biệt chính nằm ở kích thước và tính di động.

Máy ảo lớn hơn trong số hai loại này, thường được đo bằng gigabyte và chứa HĐH riêng, cho phép chúng thực hiện nhiều chức năng sử dụng nhiều tài nguyên cùng một lúc. Các tài nguyên gia tăng có sẵn cho máy ảo cho phép chúng trừu tượng hóa, phân tách, sao chép và mô phỏng toàn bộ máy chủ, hệ điều hành, máy tính để bàn, cơ sở dữ liệu và mạng.

Container hóa thì vùng chứa nhỏ hơn nhiều, thường được đo bằng megabyte và không đóng gói bất kỳ thứ gì lớn hơn ứng dụng và môi trường chạy của ứng dụng.

Khi máy ảo hoạt động tốt với kiến trúc CNTT nguyên khối, truyền thống, thì các bộ chứa được tạo ra để tương thích với công nghệ mới hơn và mới nổi như đám mây, CI/CD và DevOps.