Was ist Containerisierung?

Containerisierung definieren

Containerisierung ist eine Virtualisierung des Cloud-Betriebssystems, die es ermöglicht, mehrere isolierte User-Space-Instanzen auf einem gemeinsamen Betriebssystem-Kernel auszuführen.

Jeder Cloud-Container fungiert als eigenständige Einheit und kapselt eine Anwendung und alle Abhängigkeiten, einschließlich Bibliotheken, Binärdateien und Konfigurationsdateien.

Diese Isolation gewährleistet, dass Cloud-Anwendungen, die in verschiedenen Containern ausgeführt werden, einander nicht beeinträchtigen, und sorgt so für Konsistenz und Berechenbarkeit in verschiedenen Umgebungen.

Beginnen wir mit der Virtualisierung

Obwohl der Entwickler seine Anwendung und ihre Abhängigkeiten am besten kennt, ist er in der Regel ein Systemadministrator, der die Infrastruktur bereitstellt, alle Abhängigkeiten installiert und das System konfiguriert, auf dem die Anwendung ausgeführt wird. Dieser Prozess kann sehr fehleranfällig und schwer zu warten sein, sodass Server nur für einen einzigen Zweck konfiguriert sind, wie zum Beispiel das Ausführen einer Datenbank oder eines Anwendungsservers, und dann über das Netzwerk verbunden werden.

Um die Serverhardware effizienter zu nutzen, können virtuelle Maschinen verwendet werden, um einen vollständigen Server mit CPU, Arbeitsspeicher, Speicher, Netzwerk, Betriebssystem und Software zu emulieren. Dadurch können mehrere isolierte Server auf derselben Hardware ausgeführt werden.

Von der Virtualisierung zur Containerisierung

Vor der weit verbreiteten Einführung von Containern war die Servervirtualisierung die effizienteste Methode, Anwendungen isoliert und einfach zu handhaben auszuführen. Doch da für die Virtualisierung das gesamte Betriebssystem einschließlich des Kernels ausgeführt werden muss, ist es immer mit einem gewissen Overhead verbunden, wenn viele Server ausgeführt werden müssen.

Mit Containern lassen sich diese beiden Probleme lösen: Sie verwalten die Abhängigkeiten einer Anwendung und arbeiten viel effizienter als viele virtuelle Maschinen hochzufahren.

Warum Containerisierung wichtig ist

Containerisierung bietet viele Vorteile, die DevOps beschleunigen und die Nutzung von Computerressourcen verbessern. Heute sind Container für die moderne Softwareentwicklung unverzichtbar, und dies sind einige der Gründe dafür:

• Portabilität Container sind hochgradig portabel und können auf verschiedenen Plattformen und Infrastrukturen konsistent ausgeführt werden. Sie können überall ausgeführt werden, wodurch das Problem „Es funktioniert nur auf meinem Computer/meiner Plattform“ vermieden wird.
   
• Effizienz Container teilen sich den Kernel des Host-Betriebssystems. Im Vergleich zur Standardvirtualisierung sind sie daher sehr kompakt und effizient, was die Ressourcennutzung und die DevOps-Geschwindigkeit betrifft.
   
• Skalierbarkeit: Container lassen sich einfach hoch- oder herunterskalieren, um sich ändernden Workloads gerecht zu werden. So wird ein effizientes Ressourcenmanagement ermöglicht und Unternehmen erhalten Flexibilität beim Ausführen von Workloads.
   
• Schnellere Bereitstellung: Der schlanke Aufbau von Containern ermöglicht schnellere Startzeiten und eine schnelle Cloud-Bereitstellung, was den Lebenszyklus der Softwareentwicklung beschleunigt. Ihre Flexibilität trägt auch zur Skalierbarkeit bei und ermöglicht DevOps-Entscheidungen on-the-fly.
   
• Microservice-Architektur: Containerisierung passt sich nahtlos der Microservice-Architektur an. Mit Microservices können Entwickler Anwendungen in kleinere, unabhängige Dienste zerlegen, die unabhängig entwickelt, bereitgestellt und skaliert werden.

Unterschied zwischen Containern und virtuellen Maschinen

Sowohl Container als auch virtuelle Maschinen bieten Virtualisierung, aber es gibt grundlegende Unterschiede. Diese Unterschiede hängen mit der Architektur und den Auswirkungen der Architektur auf die Ressourcennutzung zusammen.

Container ermöglichen die Isolierung auf Prozessebene auf einem gemeinsam genutzten Betriebssystemkernel und machen sie so leicht und hochgradig portabel.  Virtuelle Maschinen bieten dagegen eine vollständige Hardware-Virtualisierung mit einem Gastbetriebssystem, was zu einer höheren Ressourcennutzung und weniger Portabilität führt.

Cloud-Container haben im Endeffekt schnellere Startzeiten als virtuelle Maschinen. Virtuelle Rechner erfordern einen vollständigen Bootvorgang des Gastbetriebssystems, der länger dauert und mehr Ressourcen verbraucht.

Container eignen sich hervorragend für DevOps-Microservices und cloud-native Anwendungen. Virtuelle Maschinen hingegen werden häufiger für Legacy-Anwendungen und Umgebungen verwendet, die diverse Betriebssysteme erfordern. Auch wenn Sie eine komplette VM für eine cloud-native Anwendung verwenden können, ist ein Container möglicherweise effizienter.

Entmystifizierung von Containern

Container sind zum Grundstein der modernen Cloud-Anwendungsentwicklung geworden und bieten eine leichte und effiziente Möglichkeit, Anwendungen zu packen, zu verteilen und auszuführen.

Container in der Cloud sind jedoch komplex. Die Funktionsweise von Containern zu verstehen, kann entmutigend sein und erfordert einiges an Wissen. Hier werden wir versuchen, Container zu entmystifizieren, indem wir ihre Kernkomponenten und ihre Funktionsweise untersuchen.

Was macht einen Container aus?

Im Kern besteht ein Container aus drei wesentlichen Elementen:

• Code: Der Code befindet sich im Kern des Containers, der den Quellcode der Anwendung (auch ausführbare Dateien genannt) enthält.
   
• Runtime Die Laufzeit ist für die Ausführung des Cloud-Anwendungscodes innerhalb des Containers verantwortlich. Sie bietet eine kontrollierte Umgebung, in der die Anwendung ausgeführt werden kann, ohne dass andere Prozesse auf dem Hostsystem beeinträchtigt werden.
   
• Bibliotheken: Bibliotheken sind Auflistungen mit vordefiniertem Code, die Funktionen bereitstellen, die nicht in die Anwendung selbst integriert sind. Wir benötigen immer Bibliotheken, da diese Teile des Plug-In-Codes für die korrekte Ausführung der Anwendung und die Ausführung bestimmter Aufgaben unerlässlich sind.

Schließlich verfügen die meisten Cloud-Anwendungscontainer über eine Liste von Abhängigkeiten außerhalb des Containers. Bei diesen Abhängigkeiten handelt es sich um externe Codeblöcke, auf deren Funktion eine Anwendung angewiesen ist. Dazu können andere Bibliotheken, Systemwerkzeuge oder auch andere Container gehören.

Wie Containerbilder als Blaupausen funktionieren

Ein Containerabbild ist ein statischer Snapshot eines Containers, der seinen Code, seine Laufzeit, Bibliotheken und Abhängigkeiten erfasst.

Dieses Bild ist eine Blaupause für das Erstellen mehrerer identischer Container zum Hosten: Es ist eine schnelle Möglichkeit zum Kopieren und Einfügen von Containern. Bilder tragen dazu bei, die Konsistenz von Containern sicherzustellen. Dies wird als Reproduzierbarkeit bezeichnet, wodurch sichergestellt wird, dass alles in verschiedenen Umgebungen gleich bleibt.

Stellen Sie es sich als ein DevOps-Kochbuch vor, das mehrere Kopien desselben Gerichtes mit dem gleichen Geschmack und der gleichen Qualität erstellen kann.

Containerbilder werden normalerweise in Cloud-Anwendungsregistern gespeichert. Sowohl Docker Hub als auch das zunehmend beliebte Harbor sind Beispiele für eine Container-Registry, die es Benutzern erleichtert, einen Container auf ihren Systemen zu ziehen und zu betreiben.

Wenn ein Containerimage ausgeführt wird, wird ein neuer Container auf der Grundlage der Spezifikationen des Images erstellt. Dieser Prozess ähnelt der Rezeptur, bei der eine neue Schale von Grund auf neu hergestellt wird.

Schritte zur Containerübernahme

Wie bereits erwähnt, ist Containerisierung leistungsstark, wird aber schnell komplex. Sorgfältige Abwägung und Planung steht im Mittelpunkt:

Der erste Schritt bei der Containereinführung besteht in der Auswahl der richtigen Containerplattform, die den Anforderungen und Zielen Ihres Unternehmens entspricht. Es stehen mehrere beliebte Containeroptionen zur Verfügung, jede mit ihren eigenen Stärken und Anwendungsfällen.

Dennoch wird Docker wahrscheinlich ganz oben auf Ihrer Liste der Cloud-Containeranwendungen stehen. Es ist die weitverbreitete Containerplattform, die den Prozess des Erstellens, Versands und Betriebs von Containern vereinfacht. Docker Containerinfrastruktur ist als benutzerfreundlich bekannt und wird mit Dokumentationen geliefert, die Unternehmen helfen können, die mit Containerisierung nicht so vertraut sind.

Außerdem erhalten Sie mit Docker als Host ein wirklich riesiges Cloud-Anwendungs-Ökosystem aus Tools und Ressourcen. Docker ist eine ausgezeichnete Wahl für Entwickler, die schnell und einfach mit Containern beginnen möchten.

Wenn Ihr Workload jedoch wächst, brauchen Sie etwas, das Ihnen beim Management Ihrer Container hilft - denn deren Anzahl wird wahrscheinlich auf Hunderte oder Tausende anwachsen. Kubernetes ist möglicherweise die ideale Plattform für die Automatisierung von Deployment, Skalierung und Management containerisierter Anwendungen. Mit Kubernetes ist es viel einfacher, komplexe Container-Cluster zu verwalten.

Containersicherheit wird berücksichtigt

Containersicherheit ist ein entscheidender Bestandteil der Linux Cloud-Sicherheit und gewährleistet den Schutz von Anwendungen und Daten in containerisierten Umgebungen. Sie müssen Hostsicherheitsmaßnahmen in jeder Phase des Containerlebenszyklus anwenden und dabei die Sicherheitsprinzipien von der Entwicklung und Bereitstellung bis zur Laufzeit anwenden.

Dazu gehören sichere Container-Image-Builds, Sicherheitslücken-Scans, Sicherheitszugriffskontrollen und die kontinuierliche Überwachung der Containeraktivität auf Sicherheitsanomalien. Indem Sie die Containersicherheit priorisieren, mindern Sie Sicherheitsrisiken, die mit Containersicherheitsschwachstellen verbunden sind.

Schließlich benötigen Sie möglicherweise noch eine weitere Container-Nutzungs- und Steuerungsebene: Rancher ist das Tool, das Sie in Betracht ziehen sollten, insbesondere wenn Ihre Kubernetes-Instanzen sehr komplex werden. Rancher unterstützt auch Sicherheitsziele.

Schließlich muss Ihr Unternehmen angesichts der rasanten Entwicklung der Containerisierungssicherheit weiterhin geschult und geschult werden, um sicherzustellen, dass Entwickler und Betriebsteams über die notwendigen Fähigkeiten verfügen, um effektiv mit Containern arbeiten zu können.

Wie man sieht, werden Container mittlerweile überall verwendet. In der Tat verwenden die meisten komplexen Computerumgebungen jetzt Container - genau wie virtuelle Rechner früher ein Grundbestandteil von Computerumgebungen waren.