Haben Sie jemals den Begriff Containerisierung gehört? Möglicherweise nicht. Die Verwendung von Containern in virtuellen Umgebungen ist nicht neu, da sie seit mehreren Jahren verwendet wird.

Die technologischen Verbesserungen haben die Containerisierung jedoch dank der Leichtigkeit ihrer Ausführung im Vergleich zu einer virtuellen Maschine wieder populär gemacht. In diesem Leitfaden erfahren Sie, worum es bei der Containerisierung geht und welche Vorteile sie bietet.

Physische Container vs. Software-Container

Um die Containerisierung zu verstehen, sollten wir eine Weile über physische Container nachdenken. Die moderne Schifffahrtsindustrie kann dank Containern Fracht effektiv transportieren.

Stellen Sie sich vor, wie schwierig es wäre, eine offene Palette mit Smartphones zusammen mit Paletten mit Lebensmitteln zu transportieren. Anstatt Schiffe zu haben, die auf den Transport bestimmter Arten von Fracht spezialisiert sind, legen wir einfach alle Dinge in separate Container und schicken sie alle zusammen auf dasselbe Schiff.

Containerisierung in der IT-Welt funktioniert grundsätzlich genauso. Anstatt vollständige Betriebssysteme und Ihre Software zu versenden, packen Sie Ihren Code in einen Container, der überall ausgeführt werden kann. Da diese Container normalerweise ziemlich klein sind, können Sie viele Container auf einen einzigen Computer packen.

Was ist ein Container im Vergleich zu einer virtuellen Maschine?

Manchmal wird ein Container mit einer virtuellen Maschine verwechselt, weil sie auf ähnliche Weise funktionieren: Anwendungen ohne physische Hardware isolieren. Der Hauptunterschied liegt jedoch in seiner Architektur. Container sind von einem Betriebssystem isoliert und die Manipulation mit ihnen ist einfacher. Wir können sie als eine leichte Form einer virtuellen Maschine verstehen.

Ein Container als virtuelle Maschine verfügt über Isolation, dh einen für die Datenverarbeitung reservierten Speicherplatz, Autorisierung als Root, Einhängen von Dateisystemen und mehr. Im Gegensatz zu virtuellen Maschinen, die mit separaten Betriebssystemen verwaltet werden, teilen sich die Container jedoch den Kernel des Hostsystems mit anderen Containern, wie in den folgenden Diagrammen gezeigt.

Vergleich zwischen einer VM und einer Containerarchitektur
Abbildung 1. Vergleich zwischen einer VM und einer Containerarchitektur

Was ist ein Hypervisor?

Ein Hypervisor ist eine spezielle Software, die einen Client-PC und alle seine Hardwareressourcen emulieren kann. Hypervisoren werden auf physischen Computern ausgeführt, die auch als Hostcomputer bezeichnet werden. Es gibt zwei Hypervisortypen: einen gehosteten Hypervisor und einen Bare-Metal-Hypervisor. Während ein gehosteter Hypervisor die Hardwaretreiber nicht steuert, benötigt der Hypervisor kein Betriebssystem, um ausgeführt zu werden.

Funktionsweise der Containerisierung

Das Hauptelement einer Containerarchitektur ist Docker. Ein Docker ist eine Open Source-Anwendung, die auf dem Linux-Kernel basiert und für die Erstellung von Containern in einem Betriebssystem verantwortlich ist, wie in Abbildung 1 dargestellt. Im Master bieten wir virtuelle Managed Server mit KVM-Virtualisierung an, die Docker-Containerisierung unterstützt.

Durch den Zugriff auf einen einzigen Betriebssystemkern kann Docker mehrere verteilte Anwendungen verwalten, die in einem eigenen Container ausgeführt werden. Mit anderen Worten, die Containerisierung basiert auf dem Softwarepaket, das in einer einzigen virtuellen Sendung implementiert ist.

Die Container werden aus Docker-Images erstellt. Obwohl die Images schreibgeschützt sind, fügt der Docker dem Image-Only-Dateisystem ein Lese-Schreib-Dateisystem hinzu, um einen Container zu erstellen.

Wenn ein Container erstellt wird, startet Docker eine Netzwerkschnittstelle, die den Container mit dem lokalen Host kommuniziert. Fügt dann dem erstellten Container eine IP-Adresse hinzu und führt den angegebenen Prozess aus, um die ihm zugewiesene Anwendung auszuführen.

Bei der Implementierung der Containerisierung verfügt jeder Container über alle notwendigen Teile, um ein Programm auszuführen: Dateien, Bibliotheken und alle Variablen, die eine ausführbare Umgebung ermöglichen.

Wie bereits erwähnt, benötigen Container im Gegensatz zu virtuellen Maschinen kein anderes Betriebssystem. Diese Funktion macht sie schneller und leichter, da sie weniger Ressourcen von einem Server oder der Cloud verbrauchen.

Docker Engine: Die Seele der Containerisierung

Die Docker Engine ist eine Softwareschicht, in der ein Docker ausgeführt wird. Zusammenfassend ist es eine leichte Ausführungs-Engine, die Container verwaltet. Es läuft auf Linux-Systemen und besteht aus einem Daemon Docker, der auf dem Host-Computer ausgeführt wird, einem Docker-Client, der mit Dameon Docker interagiert, um Befehle auszuführen, und einer REST-API, um remote mit dem Daemon Docker zu kommunizieren.

Vorteile der Containerisierung

Die Containerisierung hat die Virtualisierung im Vergleich zu virtuellen Maschinen optimiert, indem die Anzahl der Ressourcen und die Ausführungszeit reduziert wurden. Außerdem sparen Unternehmen Geld, weil sie nicht mehrere Versionen von Betriebssystemen mit ihren jeweiligen Lizenzen benötigen. Genau wie bei VMs.

Andererseits ermöglichen Container die Ausführung mehrerer Anwendungen auf einem einzigen Computer. Warum? Weil der Kernel des Betriebssystems gemeinsam genutzt wird. Dieser Ansatz ist aus geschäftlicher Sicht viel attraktiver, da Anwendungen einfach erstellt, zusammengestellt und verschoben werden können. Einige andere Vorteile der Containerisierung sind die folgenden:

Portabilität

Die Containerisierung kann auf jedem Desktop oder Laptop ausgeführt werden, der eine Containerumgebung ausführen kann. Da Anwendungen das Host-Betriebssystem nicht benötigen, werden sie schneller ausgeführt.

Praktisch jeder kann eine Anwendung auf einem Laptop verpacken und sofort ohne Änderungen in einer öffentlichen oder privaten Cloud testen. Sowohl die Anwendungsumgebung als auch die Betriebsumgebung bleiben sauber und minimal.

Skalierbarkeit und Modulation

Container sind leicht und überlasten nicht. Dank dieser Fähigkeit dienen Container dazu, Anwendungen über Systemgruppen zu skalieren, die die Dienste je nach Nachfragespitzen erhöhen oder verringern. Eines der besten Tools zur Skalierbarkeit in Containern ist Kubernets von Google. Kubernetes ermöglicht es, die Auslastung der Container, ihre Interaktion und Implementierung automatisch zu steuern.

Geschwindigkeit

Was einen Container schneller als eine VM macht, ist, dass durch isolierte Raumumgebungen in einem einzigen Kernel ausgeführt werden, nehmen weniger Ressourcen. Container können in Sekundenschnelle ausgeführt werden, während VMs mehr Zeit benötigen, um das jeweilige Betriebssystem zu starten.

Docker Hub Images

Docker Hub verfügt über Tausende von öffentlichen Images, die jeder problemlos verwenden kann. Mit der Bildbibliothek können Sie fast jedes Bild finden, das Sie für Ihre Container benötigen, je nach den spezifischen Anforderungen Ihrer Anwendungen.

Isolation und Regulierung

Bei der Containerisierung sind die Anwendungen nicht nur voneinander, sondern auch vom zugrunde liegenden System isoliert. Es ist einfacher, eine Anwendung innerhalb eines Containers und der Systemressourcen zu steuern. Stellt außerdem sicher, dass sowohl Daten als auch Code isoliert bleiben.

Wissen Sie das…?

In Master Internet bieten wir Kunden, die extreme Verfügbarkeit und Leistung für ihr Projekt benötigen, einen fortschrittlichen Cluster-Aufbau an. Wir haben Erfahrungen mit beiden Clustern, die in einem Rechenzentrum und geografisch getrennten Standorten betrieben werden.

Mehr über Cluster-Lösungen