Giới thiệu về công nghệ Container và Kubernetes -

Container là gì?

Những container có tác dụng giúp cho một ứng dụng có thể vận hành một cách nhất quán và đáng tin cậy. Bất kể là môi trường hệ điều hành hay cơ sở hạ tầng nào. Các container thực hiện điều này bằng cách đóng gói mọi thứ mà một dịch vụ cần để có thể chạy được (những thứ như code, runtime, các tool, thư viện và cài đặt), tạo ra một package linh động, độc lập, có khả năng thực thi được.

Ứng dụng của container trong thực tế là gì?

Các container đại diện cho tương lai của máy tính – cùng với các công nghệ như DevOps, cloud native, AI, machine learning. Các trường hợp sử dụng phổ biến bao gồm:

• Hiện đại hóa các ứng dụng hiện có trên đám mây
• Tạo các ứng dụng mới tối đa hóa lợi ích của container
• Cô lập, triển khai, mở rộng quy mô và hỗ trợ microservices và các ứng dụng phân tán
• Tăng cường hiệu quả DevOps, hiệu quả thông qua việc build/test/triển khai được sắp xếp một cách hợp lý
• Cung cấp cho nhà phát triển một môi trường sản xuất nhất quán, tách biệt khỏi các ứng dụng và quy trình khác
• Đơn giản hóa và tang tốc các chức năng có tính lặp đi lặp lại
• Tạo điều kiện thuận lời cho các môi trường máy tính kết hợp với multi-cloud, vì các container có thể chạy nhất quán ở bất kỳ đâu. 

Containerization là gì?

Containerization là hành động tạo một container, bao gồm việc chỉ lấy ra ứng dụng hay dịch vụ mà bạn cần chạy, cùng với các cấu hình và những phần phụ thuộc của nó, đồng thời rút nó ra khỏi hệ điều hành và cơ sở hạ tầng bên dưới. Sau đó, cho ra kết quả là container image có thể chạy trên bất kỳ nền tảng container nào. Nhiều container có thể được chạy trên cùng một máy chủ và chia sẻ cùng một hệ điều hành với các container khác, mỗi container chạy các quy trình biệt lập trong không gian được bảo mật riêng của nó. Bởi vì các container chia sẻ base OS (hệ điề hành), do vậy kết quả là có thể chạy mỗi container bằng cách sử dụng một lượng tài nguyên rất ít, ít hơn đáng kể so với việc sử dụng số lượng máy ảo (VM) riêng biệt.

Những lợi ích của container

• Tốn rất ít dung lượng: Bởi vì chúng được tách biệt khỏi lớp OS nên việc container chạy hiệu quả và nhẹ về tài nguyên hơn so với máy ảo cũng là điều dễ hiểu.
• Các container có tính di động: Vì container bao gồm có tất cả các cấu hình cần thiết và các thành phần phụ thuộc, do vậy bạn có thể viết một lần và di chuyển giữa các môi trường. Có một câu thần chú nổi tiếng đó là “Build once, run everywhere”.
• Khả năng mở rộng: Do kích thước nhỏ của chúng, các container có thể dễ dàng lấy ra, mở rộng quy mô trong quá trình vận hành, tắt đi khi không sử dụng và nhanh chóng khởi động lại khi cần thiết.
• Tiết kiệm chi phí: Thông qua việc giảm lượng nhu cầu về tài nguyên và mở rộng quy mô một cách thông minh, các container cung cấp một giải pháp linh hoạt, nhanh chóng và tiết kiệm chi phí.
• Quản lý ít cơ sở hạ tầng hơn: Container buộc bạn phải nắm bắt được những gì mà bạn thực sự cần qua đó mang lại trải nghiệm tốt nhất cho khách hàng của bạn. Điều này giúp quản lý cơ sở hạ tầng tốt hơn vì đơn giản là có ít cơ sở hạ tầng hơn để quản lý.
• Container tạo ra khả năng tập trung: Các teams IT sẽ dành ít thời gian hơn cho các hệ điều hành và phần cứng, điều đó cho phép họ tập trung hơn vào các dự án quan trọng của doanh nghiệp.
• Thúc đẩy phát triền: Container cung cấp một môi trường ổn định, dễ dàng dự đoán được, nơi CPU/memory được tối ưu hóa và code thì được trừu tượng hóa từ cơ sở hạ tầng để có tính khả chuyển.
• Container mở khóa kiến trúc hiện đại: Sử dụng container, các nhà phát triển có thể chia các ứng dụng thành các microservices, điều này có thể tăng tốc độ phát triển và khi được triển khai thì được mở rộng một cách riêng biệt.

Những thách thức trong việc sử dụng Container

• Container còn tương đối mới: Kubernetes được phát hành lần đầu tiền vào năm 2014 và nhanh chóng được thị trường đón nhận. Việc trở thành một “hot tech” có thể gây khó khăn trong việc tìm kiếm những người có kinh nghiệm và biết cách làm việc với nhiều môi trường container.
• Không phải dịch vụ nào cũng được hỗ trợ container hóa: Nếu ứng dụng của bạn đưa vào các dịch vụ không hỗ trợ container. Bạn có thể cần phải đầu tư nhiều để chuyển đổi nó thành một giải pháp container.
• Container yêu cầu nhiều thay đổi về quy trình và kỹ năng: Container có thể đẩy nhanh quá trình chuyển đổi của bạn sang kiểu phát triển agile hay eficient, nhưng điều này cũng đồng nghĩa với với việc tạo ra một thay đổi lớn đối với các quy trình hiện có như quy trình phát triển, triển khai, review và giám sát. Dẫn đến việc các team mà tổ chức hiện có cần phải được điều chỉnh và đào tạo lại.
• Công nghệ đang phát triển với tốc độ chóng mặt: Điều này không chỉ dành riêng cho container, nhưng về bản chất thì nhịp độ nhanh của công nghệ container có nghĩa là bạn cần mọi người (hoặc đối tác) có mặt để đưa ra quyết định đúng đắn, giảm rủi ro và đảm bảo việc triển khai không bị cản trở bởi tính trì trệ của công ty.
• Container không phải là một viên đạn thần kỳ: Đọc lướt qua một loạt các lợi ích thì trông có vẻ container là một thứ lý tưởng, nhưng hãy cẩn thận vì bất kỳ quá trình chuyển đổi nào cũng cần phải suy nghĩ nghiêm túc. Bạn phải biết mình đang làm gì, những gì sẽ mang lại hiệu quả hiệu quả và ngược lại. Hoặc tìm một ai có thể giúp bạn vượt trong sự chuyển đổi đó.

Containers và Máy ảo

Container và máy ảo thì đều là những “package”. Mỗi container là một package bao gồm ứng dụng của bạn và mọi thứ nó cần để có thể chạy, ngoại trừ hệ điều hành. Máy ảo là một package ứng dụng và mọi thứ nó cần để chạy, bao gồm cả hệ điều hành của nó.

Bạn có thể chạy nhiều container trên một hệ điều hành. Và bạn có thể chạy nhiều máy ảo trên cùng một máy chủ vật lý. Bạn thậm chí có thể chạy container trên máy ảo.

 Một lợi thế quan trọng của container so với máy ảo đó là chúng không bao gôm hệ điều hành, container cần ít tài nguyên hệ thống và ít chi phí hơn. Chúng cũng có xu hướng khởi động / tắt nhanh hơn và tính di động cao trong nhiều môi trường khác nhau. Nhưng chúng vẫn sử dụng công suất cơ sở hạ tầng khi không sử dụng, điều này có thể làm tăng chi phí không cần thiết.

Docker và Kubernetes

Công nghệ Docker giúp bạn có thể tạo và chạy các container và đó là tiêu chuẩn ngành để xác định một “container”. Kubernetes (viết tắt là k8s) giúp bạn có thể quản lý (hoặc “điều phối”) tất cả các khối lượng công việc được chứa trong container của bạn, bao gồm cung cấp, kết nối mạng, cân bằng tải, bảo mật và mở rộng quy mô. Docker có thể chạy độc lập mà không cần có Kubernetes, nhưng Kubernetes không thể hoạt động mà không có dịch vụ container như Docker.

Tính đến năm 2021, Docker hầu như có tất cả thị phần trong không gian container. Có rất nhiều sản phẩm Kubernetes cạnh tranh trên thị trường, cùng với self-managed (tự quản lý) Kubernetes được cài đặt ở 50% công ty do StackBox khảo sát. Top 5 đó là self-managed Kubernetes (50%), Amazon EKS (44%) , Azure AKS (31%), RedHat OpenShift (22%) and Amazon ECS (20%).

Điều phối container là gì?

Nếu bạn chỉ có một số ít các container và hai hay ba ứng dụng, việc điều phối có thể không cần thiết. Nhưng một khi con số tăng lên, mọi thứ trở nên phức tạp. Điều phối container từ Kubernetes giúp bạn có thể triển khai, mở rộng quy mô và quản lý hàng nghìn ứng dụng dưới dạng container một cách tự động.

Lợi ích của việc có Kubernetes điều phối container bao gồm:

• Khám phá dịch vụ và cân bằng tải
• Tự động gắn kết các hệ thống lưu trữ mà bạn lựa chọn
• Phát hành và khôi phục tự động
• Sử dụng tài nguyên tối ưu
• Self-healing Kubernetes (khởi động lại những container bị fail; loại bỏ những conatiner không phản hồi với heath checks do người dùng xác định)
• Lưu trữ và quản lý thông tin nhạy cảm
• Triển khai và cập nhật cấu hình mà không cần xây dựng lại container image

Các công cụ và công nghệ container chủ yếu là gì?

Docker và Kubernetes là những tên tuổi lớn trong không gian container. Docker là một nền tảng chứa mã nguồn mở. Kubernetes là tùy chọn phổ biến nhất để điều phối container, mặc dù vẫn có các lựa chọn thay thế, chẳng hạn như Docker Swarm và Vmware Tanzu. Các nhà cung cấp dịch vụ cloud như AWS, Google và Microsoft Azure cũng cung cấp container dưới dạng sản phẩm dịch vụ (CaaS).

Khi nào Container là lựa chọn tốt nhất và khi nào nên cân nhắc việc sử dụng Container?

Container là một lựa chọn tuyệt vời nếu bạn đang xây dựng một ứng dụng mới từ đầu, đang tìm cách để áp dụng kiến trúc dựa trên microservices hoặc đang tìm kiếm một giải pháp có tính linh động cao, build-once-deploy-anywhere. Nhưng còn những ứng dụng nguyên khối hiện có của bạn thì sao?

Cũng giống như một số máy vật lý không chuyển sang máy ảo, các ứng dụng đòi hỏi nhiều tài nguyên có thể không phải là ứng cử viên tốt để container hóa. Để biến một ứng dụng “đói” CPU và RAM thành một container, bạn cần phải chia nhỏ cách hoạt động của nó. Điều này đòi hỏi nhiều thời gian và tiền bạc đánh đổi rất ít hoặc không có lợi nên do đó sẽ không chính đáng.