Что такое контейнер

• Что такое виртуализация
• Технологии контейнеризации и виртуализации: в чем отличия
• Контейнерные системы: преимущества и недостатки
• Основные принципы эксплуатации контейнеров

В этой статье мы расскажем о том, что означает понятие «контейнер» в IT, для чего нужны контейнеры и как их использовать. 

Для начала объясним, что такое виртуализация. Это нужно для того, чтобы понять, что такое контейнеризация и по какой логике она работает.

Что такое виртуализация

Виртуализация — это технология, благодаря которой на одной физической машине (компьютере или сервере) можно запустить несколько виртуальных компьютеров. То есть на устройстве с одной операционной системой можно создать несколько других операционных систем. При этом операционные системы запускаются в виртуальной среде и работают изолированно друг от друга. ОС устройства, на котором работает виртуальная среда, называется хост-системой. Гостевой ОС называют систему, которую запускают в виртуальной среде. Благодаря виртуальной среде хост-система и гостевая ОС работают, не конфликтуя между собой, даже если они содержат взаимоисключающие компоненты.

Для запуска виртуальной среды на физическом устройстве используют виртуальную машину. Подробнее об этом рассказано в статье: Что такое виртуальная машина и как её создать. Кроме того, для этого можно использовать и контейнеры. Дальше мы расскажем о различиях виртуальных машин и контейнеров.

Технологии контейнеризации и виртуализации: в чем отличия

Виртуальные машины используют аппаратную виртуализацию, с помощью которой можно создать несколько гостевых операционных систем на одном процессоре, распределяя ресурсы между ними. Таким образом вы получите несколько виртуальных систем, работающих изолированно на одном компьютере.

За изолирование виртуальных сред и распределение ресурсов оборудования в аппаратной виртуализации отвечает гипервизор. Такой принцип работы используют технологии XEN (используется на VPS) и KVM.

Контейнерная виртуализация работает иначе. При использовании контейнеров сначала устанавливается хост-система, а поверх нее разворачивается слой контейнеров. При таком методе виртуализации ядро операционной системы поддерживает несколько изолированных контейнеров. Контейнеры содержат специальный набор файлов и все зависимости запускаемого внутри него приложения, такие как код, библиотеки, инструменты и настройки. Все это собрано в образ, запускаемый движком. Наиболее популярными движками являются OpenVZ (обычно используется на VDS), LXC, Docker, DOSBox,  FreeBSD jail.

Для пользователей контейнеры идентичны отдельной операционной системе. Приложения в контейнерах работают таким образом, как будто они напрямую взаимодействуют с хост-системой и пользуются ее ресурсами. При этом программы из разных контейнеров не могут влиять друг на друга, поскольку ядро хоста обеспечивает изолированность запускаемых приложений.

Контейнерные системы: преимущества и недостатки

Преимущества контейнеров:

• легковесность — контейнеры не требовательны к ресурсам, а их размер, как правило, исчисляется в мегабайтах,
• скорость — быстрый запуск и остановка приложений,
• изолированность — все приложения изолированны и не влияют на работу друг друга, 
• простота миграции — контейнеры с приложениями легко переносить с одного сервера на другой,
• повторное использование — виртуальный контейнер подходит для часто используемых приложений, поскольку собранные образы можно использовать повторно и этим ускорить время запуска.

Недостатки контейнеров:

• сложность управления — большим количеством контейнеров трудно управлять, поскольку каждый из них модерируется отдельно. Для управления множеством контейнеров можно использовать специальные инструменты, например Kubernetes;
• контейнеры в Windows — запуск контейнеров в ОС Windows может вызвать сложности, так как в основном контейнеризация используется в Linux;
• безопасность — обеспечить качественную изоляцию контейнеров сложно, а контейнерные процессы часто приходится запускать от суперпользователя. Поэтому нужно уделять большое внимание безопасности.

Основные принципы эксплуатации контейнеров

• Один контейнер должен обслуживать одну функцию. Лучше не собирать все в один образ, так как разделение функционала по разным контейнерам увеличит производительность. К тому же, такое разделение поможет легко масштабировать приложения, ведь образы можно будет использовать повторно;
• образ должен быть статичным. Не вносите изменения в сформированный образ контейнера. Так вы можете полностью или частично потерять данные. К тому же, статичность позволит проводить тестирования в CI/CD системах;
• рекомендуется лимитировать ресурсы. Для максимальной эффективности работы процессов в контейнерах стоит настроить трекинг лимитов CPU и RAM. Так вы сможете следить за состоянием ресурсов и своевременно реагировать на избыточное потребление. 

Контейнер — это технология, которая подходит для определенных типов задач. Контейнеры высокопроизводительные, быстрые, потребляют мало ресурсов и будут полезны для тестирования и разработки приложений. Виртуальные машины — это полноценные операционные системы, которые подойдут для работы с программами. Теперь вы знаете об отличиях технологии контейнеризации от виртуализации и сможете подобрать для себя наиболее подходящий вариант.