O que é conteinerização? Quais são os benefícios?

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A conteinerização tornou-se a mais recente palavra na computação em nuvem, e muitos acreditam que pode ajudar a modernizar sistemas legados criando aplicativos novos e escaláveis nativos da nuvem. Então por que a necessidade de conteinerização agora?

 

Para entender sua necessidade e essência, vamos começar com a virtualização e o uso crescente de máquinas virtuais (VMs) na nuvem. Geralmente, quase todas as empresas usam o ambiente de nuvem (público ou privado), com instâncias executando VMs com capacidades de escalabilidade e balanceamento de carga representando sua camada de computação.

 

No entanto, as abordagens de virtualização tiveram alguns desafios que tornaram esses ambientes ineficientes. Por exemplo:

 

  • Inconsistência do ambiente — implantação de aplicativos e pacotes em ambientes virtuais

  • Dependência de SO — aplicativos implantados executados somente em sistemas operacionais compatíveis

  • Nível de isolamento — incapacidade de fornecer sandbox instantânea acima do nível do sistema operacional

  • Granularidade de consumo de computação — a incapacidade de implantar vários aplicativos replicados, enquanto o balanceamento de carga na camada do aplicativo ocorreu somente em uma única máquina e não na camada do SO

  • Patching imagens em ambientes de nível de produção — implantações canárias e azul-esverdeadas não são flexíveis no nível do cluster e são desafiadoras para gerenciar em várias regiões

     

Então, como você pode resolver esses problemas de virtualização?

 

A resposta é a conteinerização.

 

A conteinerização é mais eficiente do que a virtualização, tornando-se uma evolução natural deste último. Enquanto a virtualização é vital na distribuição de vários sistemas operacionais (OSs) em um único servidor, a contenção é mais flexível e granular.

 

Ele se concentra em dividir os sistemas operacionais em pedaços que você pode usar de forma mais eficiente. Além disso, um contêiner de aplicativos fornece uma maneira de empacotar aplicativos em um ambiente portátil definido por software.

 

O mercado de tecnologia de contêiner de aplicativos que ajuda as empresas a modernizar os aplicativos legados e criar um software novo e escalável voltado para a nuvem é significativo e está acelerando.

 

O que é conteinerização?

 

É uma forma de virtualização de SO onde você executa aplicativos em espaços de usuário isolados chamados contêineres que usam o mesmo sistema operacional compartilhado. Um contêiner de aplicativos é um ambiente de computação totalmente embalado e portátil:

 

  • Ele tem tudo o que um aplicativo precisa para executar, incluindo seus binários, bibliotecas, dependências e arquivos de configuração — tudo encapsulado e isolado em um contêiner

  • Containerizing um aplicativo abstrai o contêiner longe do sistema operacional host, com acesso limitado aos recursos subjacentes — semelhante a uma máquina virtual leve

  • Você pode executar o aplicativo em contêiner em vários tipos de infraestruturas, como em bare metal, na nuvem ou em VMs, sem refatorá-lo para cada ambiente

 

Com a conteinerização, você tem menos despesas gerais durante a inicialização e não precisa configurar sistemas operacionais convidados separados para cada aplicativo, pois todos compartilham um núcleo do sistema operacional.  Devido a essa alta eficiência, os desenvolvedores de software geralmente usam contêineres de aplicativos para empacotar vários microsserviços individuais que compõem aplicativos modernos.

 

O que faz a conteinerização?

 

A conteinerização permite que os desenvolvedores de software criem e implementem aplicativos com mais rapidez e segurança. Usando métodos tradicionais, você desenvolve código em um ambiente de computação específico que geralmente resulta em erros e bugs ao transferi-lo para um novo local. Por exemplo, quando você transfere o código do seu computador desktop para uma VM ou de um sistema operacional Windows para Linux.

 

A Containerização elimina esse problema, permitindo que você junte o código de supressão com seus arquivos de configuração, dependências e bibliotecas relacionadas. Você então abstrai esse único pacote de software (contêiner) longe do sistema operacional host, permitindo que ele fique sozinho e se torne portátil - capaz de ser executado em qualquer plataforma ou nuvem, livre de problemas.

 

Embora os conceitos de isolamento de processos e contêineres tenham décadas de idade, o surgimento de um Docker Engine de código aberto em 2013 acelerou a adoção da tecnologia de contêineres de aplicativos. O Docker Engine tornou-se um padrão do setor para o processo de contêineres com uma abordagem de embalagem universal e ferramentas de desenvolvedor simples.

 

O setor geralmente se refere a contêineres como leves, o que significa que eles compartilham o kernel do sistema operacional da máquina e não exigem nenhuma sobrecarga de associação de um SO dentro de cada aplicativo, como no caso da virtualização. Portanto, os contêineres têm uma capacidade inerentemente menor do que uma máquina virtual e exigem menos tempo de inicialização, permitindo que mais contêineres sejam executados em uma única capacidade de computação como uma VM. Consequentemente, isso gera maiores eficiências do servidor e, ao mesmo tempo, reduz os custos de servidor e licenciamento.

 

Simplificando, a containerização permite que os desenvolvedores escrevam aplicativos uma vez e os executem em todos os lugares. Esse nível de portabilidade é essencial em termos de desenvolvimento de processos e compatibilidade de fornecedores. Ele também tem outros benefícios, por exemplo, isolamento de falhas, segurança e facilidade de gerenciamento.

 

Containerização de aplicativos

 

Os contêineres encapsulam um aplicativo como um pacote de software executável que agrupa o código do aplicativo com todos os arquivos de configuração, dependências e bibliotecas relacionados que ele precisa executar. Os aplicativos em contêiner são isolados porque não são agrupados em uma cópia do sistema operacional. Em vez disso, o desenvolvedor instala um mecanismo de tempo de execução de código aberto (por exemplo, o mecanismo de tempo de execução do Docker) no sistema operacional do host, tornando-se o canal para que os contêineres compartilhem um SO com outros contêineres de aplicativos no sistema de computação.

 

Você também pode compartilhar outras camadas de contêiner de aplicativos, como bibliotecas e compartimentos comuns, entre vários contêineres. Ele elimina a sobrecarga de instalar e executar um sistema operacional em cada aplicativo, tornando os contêineres menores em capacidade (leve) e mais rápido de iniciar, o que impulsiona maiores eficiências do servidor. Ao isolar aplicativos e contêineres, você reduz a chance de código malicioso em um contêiner impactar outros ou invadir o sistema host.

 

A abstração do sistema operacional host torna os aplicativos em contêiner portáteis e permite que eles sejam executados de forma consistente e uniforme em qualquer plataforma ou nuvem. Os desenvolvedores podem facilmente transportar contêineres de uma plataforma para outra, como o sistema operacional Windows para o sistema operacional Linux. Eles também serão executados de forma consistente em servidores tradicionais “bare metal” ou infraestruturas virtualizadas, no local ou na nuvem. Assim, os desenvolvedores podem continuar usando os processos e ferramentas que desejam.

 

Quais são as vantagens e benefícios da conteinerização?

 

Você pode fornecer facilmente aplicativos em contêiner para usuários em um espaço de trabalho digital. A conteinerização oferece benefícios significativos para desenvolvedores de software e equipes de desenvolvimento, que variam de agilidade e portabilidade superiores a controles de custo melhores. Abaixo estão as vantagens:

 

        1. Portabilidade

 

Um contêiner de aplicativo cria um pacote de software executável abstraído do sistema operacional host. Portanto, ele não é dependente ou vinculado ao sistema operacional host, tornando-o portátil e permitindo que ele seja executado de forma consistente e uniforme em qualquer plataforma ou nuvem. Os métodos de consolidação de SO que os desenvolvedores usam também evitam inconsistências como integração que buscam obstruir a funcionalidade do aplicativo.

 

        2. Rapidez

 

Os desenvolvedores referem-se a contêineres como “leves” porque compartilham o kernel do sistema operacional da máquina host e não estão sujeitos a sobrecarga extra. Seu recurso leve gera maior eficiência do servidor e reduz os custos de servidor e licenciamento. Ele também acelera o tempo de início, uma vez que não há sistema operacional para inicializar.

 

Usando um contêiner do Docker, você pode criar uma versão mestre de um aplicativo (imagem) e implantá-lo rapidamente sob demanda. Um ambiente de contêiner garante alta flexibilidade quando você deseja criar várias novas instâncias de contêineres de aplicativos sob demanda.

 

        3. Escalabilidade

 

A tecnologia de contêineres de aplicativos oferece alta escalabilidade. Um contêiner de aplicativo pode lidar com cargas de trabalho crescentes reconfigurando a arquitetura existente para habilitar recursos usando um design de aplicativo orientado a serviços. Como alternativa, um desenvolvedor pode adicionar mais contêineres em um cluster de máquinas distribuídas.

 

Um ambiente de contêiner permite a adição de novas funções, atualizações e recursos instantaneamente sem afetar os aplicativos originais. Portanto, os contêineres permitem escalabilidade de aplicativos com uso mínimo de recursos.

 

        4. Agilidade

 

O Docker Engine para executar contêineres iniciou o padrão do setor para contêineres de aplicativos com ferramentas de desenvolvedor simples, além de uma abordagem universal que funcionava para sistemas operacionais Windows e Linux. Esse ecossistema de contêineres agora mudou para motores sob o gerenciamento da Open Container Initiative (OCI). Portanto, os desenvolvedores podem continuar usando ferramentas e processos de DevOps para o rápido desenvolvimento e aprimoramento de aplicativos.

 

        5. eficiência

 

Como o software em execução em ambientes em contêiner compartilha o kernel do sistema operacional da máquina host, os desenvolvedores podem compartilhar as camadas de aplicativos entre contêineres. Além disso, os contêineres têm uma capacidade inerentemente menor do que as máquinas virtuais. Eles exigem tempos mínimos de inicialização, permitindo que os desenvolvedores executem mais contêineres na mesma capacidade de computação de uma máquina virtual. Consequentemente, isso gera maior eficiência do servidor e reduz os custos associados de servidor e licenciamento.

 

        6. Isolamento de falhas

 

Conteinerizar um aplicativo isola-o e permite que ele opere independentemente de outros. Portanto, a falha de um recipiente não afeta o funcionamento dos outros. As equipes de desenvolvimento podem identificar e corrigir rapidamente problemas técnicos dentro de um contêiner defeituoso sem causar qualquer tempo de inatividade nos outros. Além disso, o mecanismo de contêiner pode aproveitar técnicas de isolamento de segurança do sistema operacional, como o controle de acesso SELinux para identificar e isolar falhas dentro de contêineres.

 

        7. Segurança

 

Isolar aplicativos como contêineres evita que códigos maliciosos afetem outros aplicativos em contêiner ou o sistema host. Você também pode definir permissões de segurança para bloquear automaticamente o acesso a componentes indesejados que procuram inserir outros contêineres ou limitar as comunicações.

 

O isolamento de aplicativos ajuda os desenvolvedores a compartilhar recursos adicionais sem um fator de risco. Por exemplo, se você estiver trabalhando com uma equipe de desenvolvimento fora da sua rede, poderá compartilhar os recursos necessários sem informações críticas dentro da rede.

 

        8. Gerenciamento fácil

 

Usando uma plataforma de orquestração de contêineres, você pode automatizar a instalação, o gerenciamento e o dimensionamento de cargas de trabalho e serviços em contêiner. Você pode facilitar as tarefas de gerenciamento por meio da orquestração de contêineres, como implantar novas versões de aplicativos, dimensionar aplicativos em contêiner ou fornecer funções de monitoramento, registro e depuração.

 

        9. Continuidade

 

Diferentes contêineres são executados de forma independente, de modo que a falha de um não afetará a continuidade de outros. As equipes de desenvolvimento obtêm a flexibilidade de corrigir erros em um contêiner sem causar tempo de inatividade em outros. Portanto, a conteinerização garante a continuidade nas operações.

 

        10. Fácil para o desenvolvedor

 

Os contêineres são amigáveis ao desenvolvedor porque você pode usar um ambiente para desenvolvimento e produção - um obstáculo comum no desenvolvimento de aplicativos Web. Sua equipe de desenvolvimento pode escrever um aplicativo em seu laptop Windows, mas ele não consegue ser executado em uma estação de trabalho Mac.

 

Com a conteinerização, a imagem que sua equipe constrói localmente é a mesma que executa na produção. Quando combinados com o fluxo de trabalho adequado, os aplicativos de contêiner podem ajudar a minimizar casos em que funciona bem em um local, mas é executado em bugs em outro. Além disso, os fluxos de trabalho de construção de contêineres funcionam excepcionalmente bem em integrações de pipeline de CI/CD. Esses benefícios ajudam sua equipe de desenvolvimento a se tornar produtiva e eficiente.

 

Quais são as desvantagens da conteinerização?

 

Os recipientes não são perfeitos e têm seus contras e limitações. Primeiro, uma quantidade surpreendentemente alta de trabalho de configuração é necessária para desenvolver e lançar uma estratégia de contêiner e gerenciá-la de forma eficaz. Não há suporte e dependência de aplicativos insuficientes e, apesar das tecnologias emergentes na área, ainda não há solução completa ainda. Além disso, não há especialistas qualificados, qualificados e experientes suficientes na área.

 

Enquanto os contêineres aumentam a flexibilidade do aplicativo, eles adicionam complexidade de maneiras diferentes. Essas complexidades podem surgir em termos de segurança, orquestração, monitoramento e armazenamento de dados.

 

  • Segurança: em comparação com as VMs tradicionais, os contêineres têm um risco de segurança potencialmente mais considerável. Eles precisam de segurança de múltiplos níveis, pois têm múltiplas camadas. Portanto, você precisa proteger o aplicativo em contêiner mais o registro, o daemon do Docker e o sistema operacional host.

  • Orquestração: você pode usar um único orquestrador para máquinas virtuais, que vêm com uma solução virtualizada (como um orquestrador VMware para VMware). No entanto, você precisa selecionar entre várias ferramentas de orquestração, como Kubernetes, Mesos ou Swarm quando se trata de contêineres.

  • O armazenamento de dados para VMs é simples, mas torna-se complexo para contêineres. Para dados de contêiner persistentes, você precisa movê-los do contêiner do aplicativo para o sistema host ou em algum lugar com um sistema de arquivos persistente. O design de contêineres é a razão por trás de sua perda de dados. Os dados internos podem desaparecer para sempre quando o contêiner for desligado, a menos que você os salve em outro lugar.

  • Monitoramento: também é crucial monitorar contêineres quanto a problemas de desempenho e segurança. Você tem a opção de usar várias ferramentas essenciais de monitoramento, serviços de monitoramento externo e análises para enfrentar esse desafio. O ambiente de nuvem é complicado, portanto, você precisa de um monitoramento aprofundado dos problemas de segurança.

     

Ainda assim, as vantagens da containerização superam em muito as desvantagens. Portanto, decidir se você precisa de contêineres dependerá apenas de seus requisitos específicos de nuvem.

 

Onde a conteinerização seria benéfica em um ambiente empresarial?

 

Devido aos benefícios na conteinerização de um aplicativo, é fácil ver por que as empresas estão adotando rapidamente a conteinerização sobre a virtualização. O primeiro é uma abordagem superior ao desenvolvimento, implantação e gerenciamento de aplicativos. A conteinerização permite que os desenvolvedores de software criem e implementem aplicativos de forma rápida e segura, seja um monólito tradicional (um aplicativo de camada única) ou um microsserviço modular (ou seja, uma coleção de serviços frouxamente acoplados).

 

Você pode criar novos aplicativos baseados em nuvem desde o início (microsserviços em contêiner) e, no processo, dividir um aplicativo complexo em uma série de serviços gerenciáveis e especializados. Você pode reempacotar aplicativos existentes em contêineres que usam recursos de computação de forma eficiente.

 

As empresas precisam avaliar todas as opções antes de decidir usar a conteinerização. Eles podem parecer lucrativos e impressionantes à primeira vista, e eles são, mas você precisa avaliar se eles são a melhor opção para você. Considere todas as desvantagens e os benefícios.

 

A verdade é que a transformação digital é inevitável para que organizações e empresas sobrevivam e tenham sucesso em nossa era da tecnologia competitiva e em rápida evolução. Conteinerização, nuvem, big data, blockchain, IA e mobilidade são alguns dos principais pilares tecnológicos para a transformação digital que as empresas precisam aproveitar.

 

Além disso, a conteinerização dá às pequenas empresas um novo senso de agilidade. As empresas bem-sucedidas que operam na economia digital executarão empresas nativas digitais e rearquitetarão suas operações de acordo com as demandas e exigências do mercado. As empresas de pequeno porte podem usar a conteinerização para adotar uma abordagem flexível e ampliar seus serviços rapidamente para corresponder às empresas maiores.

 

O que é conteinerização de Docker?

 

O Docker Engine é talvez a tecnologia de motores de contêineres mais conhecida e usada em todo o mundo. Como a peça primária em uma arquitetura de contêiner, um Docker refere-se a um código aberto baseado em Linux kernel responsável pela criação de contêineres em um sistema operacional.

 

Quando um Docker acessa um único kernel de SO, ele pode gerenciar vários aplicativos distribuídos em execução em seus respectivos contêineres. A base para a conteinerização é o pacote de software que os desenvolvedores implementam em uma única remessa virtual.

 

Os desenvolvedores criam contêineres de imagens do Docker. Apesar de seu status somente leitura, o Docker cria um contêiner adicionando um sistema de arquivos de leitura/gravação. Ele inicia uma interface de rede para permitir a comunicação entre o contêiner e um host local. Em seguida, ele adiciona um endereço IP e executa o processo indicado. Cada contêiner contém as partes necessárias para executar um programa (arquivos, redundâncias e bibliotecas).

 

Conteinerização vs. virtualização

 

As tecnologias de conteinerização e virtualização permitem eficiências computacionais significativas porque permitem que os desenvolvedores executem vários tipos de software (baseados em Windows ou Linux) em um único ambiente. No entanto, a tecnologia de contêineres de aplicativos provou oferecer benefícios significativos em relação à virtualização, tornando-a a tecnologia favorecida pelos profissionais de TI.

 

A virtualização permite que vários aplicativos de software e SO sejam executados simultaneamente e compartilhando recursos de um computador físico. Por exemplo, você pode executar as versões Linux e Windows de um sistema operacional mais vários aplicativos no mesmo servidor. Os desenvolvedores empacotam cada aplicativo e seus arquivos, dependências e bibliotecas relacionados (incluindo uma cópia do SO) como uma máquina virtual. Quando você executa várias VMs em uma máquina física, você pode obter economias significativas nos custos iniciais de gastos de capital, operação e energia.

 

Por outro lado, a containerização usa recursos de computação de forma eficiente. Um contêiner cria um pacote de software executável que empacota o código do aplicativo com os arquivos de configuração, dependências e bibliotecas relacionados que ele precisa executar. No entanto, ao contrário das VMs, os contêineres não são agrupados em uma cópia do SO. Em vez disso, os desenvolvedores instalam seus mecanismos de tempo de execução no sistema operacional do sistema host, tornando-o um canal que permite que todos os contêineres compartilhem um sistema operacional semelhante.

 

Como observado anteriormente, os desenvolvedores geralmente se referem a contêineres como leves porque compartilham o kernel do sistema operacional da máquina host e não precisam da sobrecarga de um sistema operacional dentro de cada aplicativo. Além disso, você pode compartilhar outras camadas de contêiner (bibliotecas e compartimentos comuns) entre vários contêineres, o que significa que os contêineres têm um requisito de capacidade menor do que uma máquina virtual e são mais rápidos de iniciar.

 

Portanto, vários contêineres podem ser executados em uma capacidade de computação semelhante à de uma máquina virtual, o que aumenta a eficiência do servidor e reduz os custos associados, como licenciamento e manutenção.

 

A conclusão?

 

A conteinerização está entre as últimas tendências de desenvolvimento de software, e sua adoção crescerá significativamente em magnitude e velocidade. Seus defensores acreditam que ele permite aos desenvolvedores criar e implantar software e aplicativos com mais rapidez e segurança do que outros métodos tradicionais. Embora caros, os jogadores do setor esperam que os custos associados à conteinerização caiam à medida que seus ambientes se desenvolvem e amadurecem.
 

O uso da tecnologia de contêineres de aplicativos é difundido em empresas e setores. Ele também está definido para aceleração rápida nos próximos anos. A maioria das empresas já iniciou a conteinerização nativa da nuvem de aplicativos ou está decompondo seus monólitos existentes em contêineres para obter os benefícios que a arquitetura de contêineres oferece.

 

Agora você obteve alguns insights sobre a conteinerização, seus benefícios em ambientes corporativos e suas vantagens e desvantagens. Você também aprendeu sobre a tecnologia de contêiner Docker e a diferença entre a conteinerização e a virtualização.

 

Se você confia fortemente na virtualização para segurança e segregação de aplicativos da Web, provavelmente poderá se beneficiar da conteinerização.

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