Qu'est-ce que la conteneurisation ? Quels sont les avantages ?

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La conteneurisation est devenue le dernier mot à la mode dans le domaine du cloud computing, et beaucoup pensent qu'elle peut aider à moderniser les systèmes existants en créant de nouvelles applications évolutives conçues dans le cloud. Alors pourquoi la conteneurisation est-elle nécessaire maintenant ?

 

Pour comprendre sa nécessité et sa nature, commençons par la virtualisation et l'utilisation croissante des machines virtuelles (VM) dans le cloud. En général, presque toutes les entreprises utilisent l'environnement cloud (public ou privé), avec des instances exécutant des VM avec des capacités d'évolutivité et d'équilibrage de charge représentant leur couche de calcul.

 

Cependant, les approches de virtualisation ont fait face à quelques défis qui ont rendu ces environnements inefficaces. En voici quelques exemples :

 

  • Manque de cohérence des environnements : Déploiement d'applications et de packages dans des environnements virtuels

  • Dépendance du système d'exploitation : Les applications déployées sont exécutées uniquement sur des systèmes d'exploitation compatibles

  • Niveau d'isolement : Incapacité à fournir un sandbox instantané au-dessus du niveau du système d'exploitation

  • Granularité de la consommation de calcul : Impossibilité de déployer plusieurs applications répliquées, alors que l'équilibrage de la charge sur la couche applicative ne se produit qu'au sein d'une seule machine et non au niveau de la couche du système d'exploitation.

  • Correctifs des images dans les environnements de production : Les déploiements canari et bleu-vert ne sont pas flexibles au niveau du cluster et sont difficiles à gérer dans plusieurs régions.

     

Comment pouvez-vous résoudre ces problèmes de virtualisation  ?

 

La réponse est la conteneurisation.

 

La conteneurisation est plus efficace que la virtualisation, ce qui en fait une évolution naturelle de celle-ci. Alors que la virtualisation est essentielle pour la distribution de plusieurs systèmes d'exploitation sur un seul serveur, la conteneurisation est plus flexible et plus granulaire.

 

Elle vise à découper les systèmes d'exploitation en différents morceaux que vous pouvez utiliser plus efficacement. De plus, un conteneur d'applications permet de regrouper des applications dans un environnement portable et défini par le logiciel.

 

Le marché de la technologie des conteneurs d'applications, qui aide les entreprises à moderniser leurs apps existantes et à créer de nouveaux logiciels évolutifs conçus dans le cloud, est important et connait une forte croissance.

 

Qu'est-ce que la conteneurisation ?

 

Il s'agit d'une forme de virtualisation du système d'exploitation dans laquelle vous exécutez des applications dans des espaces utilisateurs isolés appelés conteneurs qui utilisent le même système d'exploitation partagé. Un conteneur d'applications est un environnement informatique entièrement regroupé en package et portable :

 

  • Il dispose de tout ce dont une application a besoin pour s'exécuter, y compris ses binaires, ses bibliothèques, ses dépendances et ses fichiers de configuration, le tout encapsulé et isolé dans un conteneur.

  • La conteneurisation d'une application permet d'isoler le conteneur du système d'exploitation hôte, avec un accès limité aux ressources sous-jacentes, à l'instar d'une machine virtuelle légère.

  • Vous pouvez exécuter l'application conteneurisée sur différents types d'infrastructure, tels qu'un serveur bare metal, cloud ou sur des VM, sans la remanier pour chaque environnement.

 

La conteneurisation permet de réduire les charges au démarrage et de supprimer la nécessité de configurer des systèmes d'exploitation invités distincts pour chaque application, car ils partagent tous un seul noyau de système d'exploitation.  En raison de cette efficacité élevée, les développeurs de logiciels utilisent couramment la conteneurisation des applications pour regrouper plusieurs microservices individuels constituant les applications modernes.

 

À quoi sert la conteneurisation ?

 

La conteneurisation permet aux développeurs de logiciels de créer et de déployer des applications de façon plus rapide et plus sécurisée. Avec les méthodes traditionnelles, vous codez dans un environnement informatique spécifique, ce qui entraîne souvent des erreurs et des bogues lorsque vous transférez ce code dans un nouvel emplacement. Par exemple, lorsque vous transférez du code de votre ordinateur de bureau vers une machine virtuelle, ou d'un système d'exploitation Windows vers Linux.

 

La conteneurisation élimine ce problème en vous permettant de regrouper le code de la demande avec les fichiers de configuration, les dépendances et les bibliothèques associées. Vous pouvez ensuite isoler ce package de logiciels unique (conteneur) du système d'exploitation hôte, ce qui lui permet d'être autonome et de devenir portable, c'est-à-dire de s'exécuter sur n'importe quelle plateforme ou n'importe quel cloud sans aucun problème.

 

Alors que les concepts d'isolation des processus et de conteneurisation ont déjà quelques décennies, l'émergence d'un Docker Engine en open source en 2013 a accéléré l'adoption de la technologie des conteneurs d'applications. Le Docker Engine est devenu une norme de l'industrie en ce qui concerne le processus de conteneurisation grâce à une approche de packaging universelle et à des outils simples pour les développeurs.

 

L'industrie qualifie souvent les conteneurs de légers, ce qui signifie qu'ils partagent le noyau du système d'exploitation de la machine et ne nécessitent pas l'association d'un système d'exploitation à chaque application, comme c'est le cas avec la virtualisation. Par conséquent, les conteneurs ont une capacité intrinsèquement plus petite qu'une machine virtuelle et nécessitent moins de temps de démarrage, ce qui permet l'exécution de plus de conteneurs sur une seule capacité de calcul en tant que machine virtuelle unique. Ainsi, l'efficacité des serveurs est augmentée et les coûts des serveurs et des licences sont réduits.

 

Pour faire simple, la conteneurisation permet aux développeurs d'écrire des applications une seule fois et de les exécuter partout. Ce niveau de portabilité est essentiel pour développer la compatibilité des processus et des fournisseurs. Elle présente également d'autres avantages, comme l'isolation des pannes, la sécurité et la facilité de gestion.

 

Conteneurisation des applications

 

Les conteneurs encapsulent une application en tant que progiciel exécutable qui regroupe le code de l'application et tous les fichiers de configuration, dépendances et bibliothèques nécessaires à son exécution. Les applications conteneurisées sont isolées car elles ne sont pas groupées dans une copie du système d'exploitation. Au lieu de cela, le développeur installe un moteur d'exécution open source (par exemple, le moteur d'exécution Docker) sur le système d'exploitation de l'hôte qui devient l'intermédiaire permettant aux conteneurs de partager un système d'exploitation avec d'autres conteneurs d'applications sur le système informatique.

 

Vous pouvez également partager d'autres couches de conteneurs d'applications, comme les bibliothèques et les corbeilles communes, entre plusieurs conteneurs. Cela permet de supprimer les charges liées à l'installation et à l'exécution d'un système d'exploitation au sein de chaque application, ce qui réduit la capacité des conteneurs (légèreté) et accélère le démarrage, augmentant ainsi l'efficacité des serveurs. Lorsque vous isolez des applications et des conteneurs, vous réduisez les risques de code malveillant dans un conteneur qui affecte les autres ou envahit le système hôte.

 

L'isolement du système d'exploitation hôte rend les applications conteneurisées portables et leur permet d'être exécutées de manière cohérente et uniforme sur n'importe quelle plateforme ou dans le cloud. Les développeurs peuvent facilement déplacer les conteneurs d'une plateforme à l'autre, par exemple d'un système d'exploitation Windows à Linux. Ils s'exécuteront également de manière cohérente sur des serveurs traditionnels "bare metal" ou des infrastructures virtualisées, sur site ou dans le cloud. Les développeurs peuvent ainsi continuer à utiliser les processus et les outils qu'ils souhaitent.

 

Quels sont les avantages de la conteneurisation ?

 

Vous pouvez fournir immédiatement des applications conteneurisées aux utilisateurs dans un espace de travail numérique. La conteneurisation offre des avantages considérables aux développeurs de logiciels et aux équipes de développement, allant d'une agilité et d'une portabilité supérieures à un contrôle des coûts amélioré. En voici la liste :

 

        1. Portabilité

 

Un conteneur d'application crée un progiciel exécutable qui est isolé par rapport au système d'exploitation hôte. Ainsi, il ne dépend pas du système d'exploitation hôte et n'est pas lié à celui-ci, ce qui le rend portable et lui permet de s'exécuter de manière cohérente et uniforme sur n'importe quelle plateforme ou cloud. Les méthodes de consolidation du système d'exploitation utilisées par les développeurs permettent également d'éviter les incohérences telles que l'intégration qui cherche à entraver la fonctionnalité de l'application.

 

        2. Rapidité

 

Les développeurs désignent les conteneurs comme "légers" parce qu'ils partagent le noyau du système d'exploitation de la machine hôte et qu'ils ne font pas l'objet de charges supplémentaires. Leur légèreté permet d'améliorer l'efficacité des serveurs et de réduire les coûts liés aux serveurs et aux licences. Elle réduit également le temps de lancement, car il n'y a pas de système d'exploitation à démarrer.

 

L'utilisation d'un conteneur Docker vous permet de créer une version principale d'une application (image) et de la déployer rapidement sur demande. Un environnement conteneur garantit une grande flexibilité lorsque vous souhaitez créer plusieurs nouvelles instances conteneurisées d'applications à la demande.

 

        3. Évolutivité

 

La technologie des conteneurs d'applications offre une grande évolutivité. Un conteneur d'application peut gérer des charges de travail croissantes en reconfigurant l'architecture existante afin d'activer les ressources à l'aide d'une conception d'application orientée vers les services. Par ailleurs, un développeur peut ajouter d'autres conteneurs dans un cluster d'ordinateurs distribués.

 

Un environnement conteneur permet l'ajout de nouvelles fonctions, mises à jour et caractéristiques instantanément sans que cela affecte les applications d'origine. Par conséquent, les conteneurs permettent l'évolutivité des applications avec une utilisation des ressources minimale.

 

        4. Agilité

 

Le Docker Engine, qui permet l'exécution des conteneurs, est devenu la norme de l'industrie en matière de conteneurs d'applications grâce à des outils de développement simples et à une approche universelle fonctionnant avec les systèmes d'exploitation Windows et Linux. Cet écosystème de conteneurs est désormais passé aux moteurs sous la direction de l'OCI (Open Container Initiative). Les développeurs peuvent donc continuer à utiliser les outils et les processus DevOps pour accélérer le développement et l'amélioration des applications.

 

        5. Efficacité

 

Étant donné que les logiciels exécutés dans les environnements conteneurisés partagent le noyau du système d'exploitation de la machine hôte, les développeurs peuvent partager les couches d'application entre les conteneurs. De plus, les conteneurs ont une capacité intrinsèquement plus petite que les machines virtuelles. Leur temps de démarrage est réduit, ce qui permet aux développeurs d'exécuter plus de conteneurs sur la même capacité de calcul qu'une machine virtuelle unique. Ainsi, l'efficacité des serveurs est augmentée et les coûts des serveurs et des licences sont réduits.

 

        6. Isolation des pannes

 

La conteneurisation d'une application permet de l'isoler et de la faire fonctionner de façon indépendante. Par conséquent, la défaillance d'un conteneur n'affecte pas le fonctionnement des autres. Les équipes de développement peuvent rapidement identifier et corriger les problèmes techniques d'un conteneur défectueux sans provoquer l'arrêt du reste des conteneurs. En outre, le moteur de conteneur peut tirer parti de techniques d'isolation de la sécurité du système d'exploitation comme le contrôle d'accès SELinux pour identifier et isoler les pannes au sein des conteneurs.

 

        7. Sécurité

 

L'isolation des applications via les conteneurs empêchent le code malveillant d'affecter d'autres applications conteneurisées ou le système hôte. Vous pouvez également définir des autorisations de sécurité pour bloquer automatiquement l'accès aux composants indésirables qui cherchent à s'introduire dans d'autres conteneurs ou à limiter les communications.

 

L'isolation des applications aide les développeurs à partager des fonctionnalités supplémentaires sans facteur de risque. Par exemple, si vous travaillez avec une équipe de développement à l'extérieur de votre réseau, vous pouvez partager les ressources nécessaires sans que les informations critiques ne se trouvent dans votre réseau.

 

        8. Facilité de gestion

 

En utilisant une plateforme d'orchestration des conteneurs, vous pouvez automatiser l'installation, la gestion et l'évolution des charges de travail et des services conteneurisés. L'orchestration des conteneurs permet de faciliter les tâches de gestion, comme le déploiement de nouvelles versions d'applications, l'évolution d'applications conteneurisées ou la mise à disposition de fonctions de surveillance, de consignation et de débogage.

 

        9. Continuité

 

Différents conteneurs s'exécutent indépendamment, de sorte que la défaillance de l'un n'aura pas d'impact sur la continuité des autres. Les équipes de développement bénéficient de la flexibilité nécessaire à la correction des erreurs dans un conteneur sans provoquer l'arrêt des autres. Par conséquent, la conteneurisation assure la continuité des opérations.

 

        10. Convivialité du développement

 

Les conteneurs sont conviviaux pour les développeurs, car il est possible d'utiliser un seul environnement pour le développement et la production, un obstacle courant dans le développement d'applications Web. Votre équipe de développement peut écrire une app sur un ordinateur portable Windows, mais celle-ci ne s'exécute pas sur un poste de travail Mac.

 

Avec la conteneurisation, l'image que votre équipe construit localement est la même que celle exécutée en production. Lorsqu'elles sont combinées à un workflow approprié, les applications conteneurisées peuvent aider à minimiser les cas où elles fonctionnent correctement à un emplacement, mais elles s'exécutent avec bogues dans un autre. De plus, les workflow de construction de conteneurs fonctionnent exceptionnellement bien dans les intégrations de pipelines CI/CD. Ces avantages permettent à votre équipe de développement de gagner en productivité et en efficacité.

 

Quels sont les inconvénients de la conteneurisation ?

 

Les conteneurs ne sont pas parfaits et ont leurs inconvénients et leurs limites. Tout d'abord, une quantité étonnamment élevée de travail de mise en place est nécessaire pour développer et lancer une stratégie de conteneurisation et la gérer efficacement. Il n'y a pas assez de prise en charge et de dépendance pour les applications, et malgré les technologies émergentes dans le domaine, il n'existe toujours aucune solution complète pour le moment. En outre, il n'y a pas assez d'experts qualifiés, compétents et expérimentés dans ce domaine.

 

En augmentant la flexibilité des applications, la conteneurisation apporte de la complexité de différentes manières. Cette complexité peut être liée à la sécurité, à l'orchestration, à la surveillance et au stockage des données.

 

  • Sécurité : Par rapport aux VM traditionnelles, les conteneurs présentent un risque de sécurité potentiellement plus important. Ils ont besoin d'une sécurité multiniveau, car ils ont plusieurs couches. Par conséquent, vous devez sécuriser l'application conteneurisée ainsi que le registre, le daemon Docker et le système d'exploitation hôte.

  • Orchestration : Vous pouvez utiliser un seul outil d'orchestration pour les machines virtuelles, fourni avec une solution virtualisée (par exemple, un outil d'orchestration VMware pour VMware). Toutefois, lorsqu'il s'agit de conteneurs, vous devez choisir parmi différents outils d'orchestration comme Kubernetes, Mesos ou Swarm.

  • Le stockage des données sur les VM est simple, mais se complexifie lorsqu'il s'agit de conteneurs. Pour les données persistantes du conteneur, vous devez les déplacer hors du conteneur d'application vers le système hôte ou vers un endroit disposant d'un système de fichiers persistant. La conception des conteneurs est à l'origine de la perte de données. En effet, les données du conteneur peuvent disparaître à jamais une fois celui-ci supprimé, à moins d'en faire une sauvegarde ailleurs.

  • Surveillance : Il est également essentiel de surveiller les conteneurs pour détecter les problèmes de performance et de sécurité. Vous pouvez utiliser différents outils de surveillance, services de surveillance externes et analyses pour faire face à ce problème. L'environnement cloud étant complexe, vous devez surveiller de près les problèmes de sécurité.

     

Néanmoins, les avantages de la conteneurisation l'emportent largement sur les inconvénients. Par conséquent, la décision concernant la nécessité des conteneurs dépendra uniquement de vos besoins spécifiques en matière de stockage dans le cloud.

 

À quel niveau la conteneurisation sera-t-elle bénéfique dans un environnement d'entreprise ?

 

En raison des avantages de la conteneurisation d'une application, il est facile de comprendre pourquoi les entreprises la préfèrent à la virtualisation. En effet, la conteneurisation est une approche supérieure du développement, du déploiement et de la gestion des applications. Elle permet aux développeurs de logiciels de créer et de déployer des applications plus rapidement et en toute sécurité, qu'il s'agisse d'un monolithe traditionnel (une application à un seul niveau) ou d'un microservice modulaire (c'est-à-dire un ensemble de services indépendants).

 

Vous pouvez créer de nouvelles applications cloud (microservices conteneurisés) et, ce faisant, décomposer une application complexe en une série de services gérables et spécialisés. Vous pouvez reconditionner des applications existantes dans des conteneurs qui utilisent les ressources informatiques de façon efficace.

 

Les entreprises doivent évaluer toutes leurs options avant de choisir la conteneurisation. À première vue, elles peuvent sembler lucratives et impressionnantes, et elles le sont, mais vous devez évaluer laquelle est la meilleure option pour vous. Considérez tous les inconvénients par rapport aux avantages.

 

La transformation numérique est inévitable pour que les organisations et les entreprises survivent et réussissent dans cette ère technologique compétitive et en constante évolution. La conteneurisation, le cloud, le big data, la blockchain, l'IA et la mobilité font partie des piliers des tendances technologiques que les entreprises doivent exploiter pour la transformation numérique.

 

En outre, la conteneurisation donne aux petites entreprises un nouveau sentiment d'agilité. Les sociétés prospères qui opèrent dans l'économie numérique dirigeront des entreprises issues du numérique et repenseront leurs opérations en fonction de la demande et des exigences du marché. Les petites entreprises peuvent utiliser la conteneurisation pour adopter une approche flexible et faire évoluer rapidement leurs services en fonction des grandes entreprises.

 

Qu'est-ce que la conteneurisation Docker ?

 

Le moteur Docker est peut-être la technologie la plus connue et la plus utilisée dans le monde en matière de moteur de conteneur. En tant qu'élément principal de l'architecture d'un conteneur, un Docker fait référence à un système d'exploitation Linux basé sur le noyau en open source, chargé de créer des conteneurs dans un système d'exploitation.

 

Lorsqu'un Docker accède à un noyau de système d'exploitation unique, il peut gérer plusieurs applications distribuées exécutées dans leurs conteneurs respectifs. La base de la conteneurisation est le progiciel que les développeurs mettent en œuvre dans un transport virtuel unique.

 

Les développeurs créent des conteneurs à partir d'images Docker. Malgré leur statut de lecture seule, le Docker crée un conteneur en ajoutant un système de fichiers en lecture/écriture. Il lance une interface réseau pour permettre la communication entre le conteneur et un hôte local. Ensuite, il ajoute une adresse IP et exécute le processus indiqué. Chaque conteneur contient les éléments nécessaires à l'exécution d'un programme (fichiers, redondances et bibliothèques).

 

Conteneurisation et virtualisation

 

Les technologies de conteneurisation et de virtualisation entrainent une amélioration importante de l'efficacité, car elles permettent aux développeurs d'exécuter plusieurs types de logiciels (basés sur Windows ou Linux) dans un seul environnement. Cependant, la technologie des conteneurs d'applications a prouvé qu'elle offrait des avantages considérables par rapport à la virtualisation, ce qui en fait la technologie préférée des professionnels de l'informatique.

 

La virtualisation permet à plusieurs systèmes d'exploitation et applications logicielles de fonctionner simultanément tout en partageant les ressources physiques d'un ordinateur. Par exemple, vous pouvez exécuter les systèmes d'exploitation Linux et Windows ainsi que plusieurs applications sur le même serveur. Les développeurs regroupent chaque application et ses fichiers, dépendances et bibliothèques (y compris une copie du système d'exploitation) sous forme de machine virtuelle. Lorsque vous exécutez plusieurs machines virtuelles sur une seule machine physique, vous pouvez réaliser d'importantes économies sur les coûts d'investissement initial, d'exploitation et d'énergie.

 

D'un autre côté, la conteneurisation utilise les ressources informatiques de manière efficace. Un conteneur crée un progiciel exécutable qui regroupe le code de l'application et tous les fichiers de configuration, dépendances et bibliothèques dont il a besoin pour fonctionner. Cependant, contrairement aux VM, les conteneurs ne sont pas regroupés dans une copie du système d'exploitation. Au lieu de cela, les développeurs installent leurs moteurs d'exécution sur le système d'exploitation du système hôte pour transformer celui-ci en relais et permettre à tous les conteneurs de partager un système d'exploitation similaire.

 

Comme vu précédemment, les développeurs qualifient souvent les conteneurs de légers car ils partagent le noyau du système d'exploitation de la machine hôte et n'ont pas besoin de l'association d'un système d'exploitation dans chaque application. De plus, vous pouvez partager d'autres couches de conteneur (bibliothèques et corbeilles communes) entre plusieurs conteneurs, ce qui signifie que les conteneurs ont des besoins plus faibles en matière de capacité qu'une machine virtuelle, et donc qu'ils sont plus rapides à démarrer.

 

Par conséquent, plusieurs conteneurs peuvent fonctionner sur une capacité informatique similaire à celle d'une machine virtuelle, ce qui augmente l'efficacité des serveurs et réduit les coûts associés tels que les coûts de licences et de maintenance.

 

Conclusion

 

La conteneurisation fait partie des dernières tendances en matière de développement de logiciels, et son adoption va connaître une croissance significative à la fois en termes d'étendue et de rapidité. Ses partisans pensent qu'il permet aux développeurs de créer et de déployer des logiciels et des applications plus rapidement et de façon plus sécurisée qu'avec les autres méthodes traditionnelles. Bien que cette solution soit coûteuse, les acteurs du secteur s'attendent à ce que les coûts associés à la conteneurisation diminuent au fur et à mesure que ses environnements se développent et arrivent à maturité.

L'utilisation de la technologie des conteneurs d'applications est très répandue dans les entreprises et les différents secteurs d'activité. Elle est également appelée à croitre rapidement dans les années à venir. La plupart des entreprises ont déjà commencé la conteneurisation des applications dans le cloud ou décomposent leurs monolithes existants en conteneurs afin d'obtenir les avantages offerts par l'architecture de conteneurisation.

 

Vous avez désormais acquis quelques connaissances clés sur la conteneurisation, ce qu'elle peut apporter dans les environnements d'entreprise, ainsi que ses avantages et inconvénients. Vous avez également découvert la technologie de conteneur Docker et les différences entre la conteneurisation et la virtualisation.

 

Si vous vous appuyez beaucoup sur la virtualisation pour la sécurité et la séparation des applications web, vous pourriez probablement tirer profit de la conteneurisation.

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