کانتینر چیست؟ و چرا باید به جای ماشین‌های مجازی از آن استفاده کنیم؟
کانتینرها فناوری‌ای برای اجرای برنامه‌ها در محیطی سبک، ایزوله و مستقل از زیرساخت‌های فیزیکی هستند. برخلاف ماشین‌های مجازی (VM)، که سیستم‌عامل مجزایی را برای هر اپلیکیشن اجرا می‌کنند، کانتینرها از کرنل میزبان استفاده کرده و فقط لایه‌های موردنیاز برای اجرای اپلیکیشن را در خود دارند. این معماری باعث می‌شود که کانتینرها سبک‌تر، سریع‌تر و مقیاس‌پذیرتر از VM باشند.
کانتینرها به‌ویژه در محیط‌های DevOps بسیار پرکاربرد هستند، زیرا سرعت استقرار بالایی دارند و محیط توسعه و تولید را مشابه نگه می‌دارند. از سوی دیگر، ماشین‌های مجازی برای سناریوهایی که نیاز به جداسازی کامل سیستم‌عامل دارند، همچنان مناسب‌تر هستند.
توضیح مفاهیم Cgroups ، Namespace و Isolation
قبل از بررسی جزئیات مفاهیم Namespace و Cgroups، بهتر است در مورد Isolation در کانتینرها بیشتر بدانیم.
Isolation
در کانتینرها، ایزوله‌سازی به این معنی است که هر کانتینر به‌طور جداگانه و مستقل از سایر کانتینرها و از سیستم‌عامل میزبان اجرا می‌شود. این ایزوله‌سازی با استفاده از مفاهیم زیر تحقق می‌یابد:
Namespace
Namespaceها برای ایجاد فضای نام مجزا برای هر کانتینر طراحی شده‌اند. هر کانتینر فضای نام خاص خود برای منابعی مانند پردازش‌ها (PID)، فایل سیستم (Mount)، شبکه (Net) و سایر منابع دارد. این فضاهای مجزا باعث می‌شوند که کانتینرها از یکدیگر ایزوله شوند.
Cgroups
Cgroups یا “Control Groups” به شما این امکان را می‌دهند که مصرف منابع یک کانتینر (مانند CPU، RAM، I/O) را محدود کرده و تنظیم کنید. با استفاده از Cgroups، می‌توان برای هر کانتینر محدودیت‌های خاصی اعمال کرد تا از استفاده بیش از حد منابع جلوگیری شود.
هر دوی این مفاهیم (Namespace و Cgroups) به کانتینرها این امکان را می‌دهند که منابع سیستم را به‌طور مؤثر مدیریت کرده و محیطی ایمن و بهینه برای اجرای برنامه‌ها فراهم کنند.
چرا DevOps به سمت کانتینری‌سازی رفته است؟
• افزایش سرعت توسعه و استقرار: کانتینرها امکان پیاده‌سازی سریع‌تر و خودکارسازی بهتر فرآیندهای CI/CD را فراهم می‌کنند.
• مقیاس‌پذیری بالا: با استفاده از ارکستریتورهایی مانند Kubernetes، امکان مدیریت تعداد زیادی کانتینر به‌صورت خودکار وجود دارد.
• سازگاری محیطی: کانتینرها تضمین می‌کنند که اپلیکیشن‌ها در هر محیطی (توسعه، تست، تولید) بدون مشکل اجرا شوند.
• کاهش هزینه‌ها: استفاده بهینه از منابع سخت‌افزاری و کاهش هزینه‌های زیرساختی.
ابزارهایی که از کانتینر استفاده می‌کنند:
Docker: یکی از محبوب‌ترین و پرکاربردترین ابزارها برای ساخت، ارسال و اجرای کانتینرها است. Docker به شما این امکان را می‌دهد که اپلیکیشن‌ها و سرویس‌ها را در کانتینرهای ایزوله و مستقل از سیستم‌عامل اجرا کنید. این ابزار با رابط کاربری ساده و کتابخانه‌های غنی، محیط‌های توسعه، تست و تولید مشابه هم را ایجاد می‌کند.
Kubernetes: این ابزار برای ارکستریت و مدیریت تعداد زیادی کانتینر در مقیاس بزرگ به کار می‌رود. Kubernetes کانتینرها را به‌طور خودکار مقیاس‌پذیر کرده، خرابی‌ها را شناسایی می‌کند و منابع را بهینه‌تر مدیریت می‌کند.
OpenShift: پلتفرمی بر مبنای Kubernetes است که توسط Red Hat توسعه داده شده و امکانات پیشرفته‌تری مانند مدیریت امنیت و خودکارسازی را ارائه می‌دهد. OpenShift برای محیط‌های سازمانی و مقیاس بزرگ مناسب است.
Docker Compose: این ابزار به شما امکان می‌دهد که چندین کانتینر را به‌طور هم‌زمان اجرا و مدیریت کنید. این ابزار به‌ویژه برای پروژه‌های توسعه‌ای که نیاز به اجرای چند سرویس مختلف دارند (مثل دیتابیس و وب سرور) مفید است.
Containerd: یک سطح پایین‌تر از Docker است که بیشتر برای ساخت و اجرای کانتینرها در سطح سیستم استفاده می‌شود. بسیاری از ابزارهای دیگر مانند Kubernetes از Containerd برای مدیریت کانتینرها بهره می‌برند.