Contenitori cloud

SOMMARIO

I contenitori cloud impacchettano le applicazioni e le loro dipendenze in unità portatili e autosufficienti che funzionano in modo coerente in qualsiasi ambiente. Isolando le applicazioni dall'infrastruttura sottostante, risolvono i problemi di compatibilità e semplificano lo sviluppo e il deployment. I contenitori si dividono in due tipi principali: contenitori di applicazioni per microservizi e contenitori di sistema per carichi di lavoro legacy, ciascuno dei quali risponde a esigenze specifiche. Il loro design leggero e scalabile consente loro di essere più veloci ed efficienti delle macchine virtuali (VM) tradizionali. Con il supporto di strumenti di orchestrazione come Kubernetes, i contenitori sono diventati una base per lo sviluppo moderno e nativo del cloud.

Cosa sono i container nel cloud computing?

Nel cloud computing, un container è un pacchetto portatile che raggruppa un'applicazione con le sue dipendenze (codice, runtime, librerie, impostazioni), consentendole di essere eseguita in ambienti diversi. Questo isola le applicazioni dal loro ambiente, garantendo un funzionamento coerente in qualsiasi deployment, dalle macchine locali a cloud pubblici. Includendo le dipendenze, i container risolvono il problema del “sul mio computer funziona”, semplificando lo sviluppo e il rilascio.

Continua a leggere questa risorsa per apprendere le basi dei container cloud, inclusi i loro tipi, le funzioni tecniche e i casi d'uso più comuni. Imparerai anche a conoscere i loro benefici, in cosa differiscono dalle macchine virtuali e gli strumenti disponibili per la gestione e l'orchestrazione dei container.

• Tipi di container cloud
• Come funzionano i container cloud?
• A cosa servono i contenitori?
• Quali vantaggi offrono i container cloud?
• Contenitori vs. macchine virtuali
• Strumenti di gestione dei container
• Punti chiave e risorse correlate
• Domande frequenti
  

Tipi di container cloud

Tutti i container utilizzano la virtualizzazione a livello di sistema operativo, ma rientrano principalmente in due tipi: container di applicazioni e container di sistema. Ognuno serve a uno scopo distinto, rendendo la comprensione delle loro differenze fondamentale per la scelta dello strumento giusto.

Contenitori di applicazioni

I contenitori di applicazioni, resi popolari da Docker, sono il tipo di contenitore più comune. Il loro obiettivo principale è pacchettizzare ed eseguire una singola applicazione o processo. Sono leggeri, stateless e immutabili, e raggruppano il codice di un'applicazione e tutte le sue dipendenze in un unico pacchetto eseguibile. Questa funzionalità garantisce prestazioni coerenti tra diversi ambienti. Inoltre, consentono la distribuzione indipendente e scalabilità dei servizi, rendendoli ideali per le architetture a microservizi.

Caratteristiche chiave

• Focus su processo singolo: Esegue un'applicazione o un servizio.
• Leggero e veloce: Si avvia rapidamente senza caricare un sistema operativo completo.
• Immutabile Invariato dopo la creazione; gli aggiornamenti comportano la sostituzione del contenitore.
• Apolide I dati sono gestiti esternamente (ad es. volumi, database).
• Tecnologie popolari: Docker, containerd, CRI-O.

Container di sistema

I container di sistema emulano una VM completa con l'efficienza di un container. A differenza dei container applicativi, eseguono un sistema operativo completo con più servizi e processi, incluso un sistema di init come systemd. Questo li rende adatti per applicazioni legacy o monolitiche che richiedono un ambiente di sistema operativo tradizionale, consentendo il passaggio (“lift and shift”) a un'infrastruttura containerizzata senza importanti interventi di refactoring. Sebbene siano più pesanti dei container applicativi, sono più efficienti in termini di risorse rispetto alle VM perché condividono il kernel del sistema operativo host.

Caratteristiche chiave

• Ambiente multi-processo: Esegue un processo di avvio completo e molteplici servizi.
• Si comporta come una VM: Offre un ambiente persistente e modificabile per installazioni e configurazioni.
• Supporto per applicazioni legacy Ideale per applicazioni monolitiche che richiedono un sistema operativo tradizionale.
• Con stato Può gestire lo stato interno, in modo simile a un server standard.
• Tecnologie popolari: LXD (Linux Container Daemon), OpenVZ.

La scelta tra container applicativi e di sistema dipende da carico di lavoro. I container per applicazioni sono lo standard per le moderne applicazioni basate su microservizi. Al contrario, i container di sistema offrono un ponte per migrare i sistemi monolitici legacy verso un'infrastruttura containerizzata.

Come funzionano i container cloud?

I container cloud utilizzano la virtualizzazione a livello di sistema operativo. A differenza delle macchine virtuali tradizionali che richiedono un sistema operativo guest completo per ogni istanza, i container condividono il kernel del sistema operativo host, risultando leggeri, veloci ed efficienti. Questo risultato si ottiene utilizzando due funzioni chiave del kernel Linux: i namespace e i control group (cgroups).

Componenti principali della containerizzazione

Spazi dei nomi: I namespace partizionano le risorse del kernel, creando spazi di lavoro isolati per i container. Ciascun container ha la propria pila di rete, spazio degli ID di processo, punti di mount e spazio degli ID utente. Dall'interno, appare come un sistema operativo autonomo, sebbene condivida il kernel dell'host con altri container. Questo isolamento garantisce che i container non interferiscano tra loro.

Gruppi di controllo (cgroups): I cgroup gestiscono e limitano l'utilizzo delle risorse dei container, come CPU, memoria e larghezza di banda. Impediscono a qualsiasi singolo container di sovraccaricare il sistema host, garantendo prestazioni stabili e prevedibili per tutti i container.

Flusso di lavoro dei contenitori

La creazione e il funzionamento dei container si basano su due elementi principali: immagini e runtime.

Immagini dei container: Questi file immutabili fungono da progetti che contengono il codice, le librerie, le dipendenze e le configurazioni necessari per eseguire l'applicazione. Costruite a strati (ad esempio, partendo da una distribuzione Linux minima), le immagini sono efficienti da aggiornare e condividere.

Runtime dei container: Il motore di esecuzione estrae le immagini dei container e le esegue sul sistema host. Decomprime l'immagine e utilizza namespace e cgroups per creare processi isolati. Il motore di esecuzione gestisce l'intero ciclo di vita del container, dalla creazione alla terminazione.

Quando esegui un comando come avvia docker, il runtime recupera l'immagine (se necessario), crea il container, alloca le risorse e la isola. L'applicazione viene quindi eseguita in un ambiente sandbox come processo sul sistema operativo host.

A cosa servono i contenitori?

I contenitori sono essenziali per sviluppo software moderno grazie alla loro flessibilità, portabilità ed efficienza. Ecco i casi d'uso più comuni:

Casi d'uso per i contenitori

• Architetture a microservizi: I container sono ideali per suddividere le applicazioni in servizi piccoli e indipendenti. Ciascun servizio viene eseguito nel proprio container, semplificando gli aggiornamenti, migliorando l'isolamento degli errori e consentendo ai team di utilizzare stack tecnologici differenti.
• Modernizzazione e migrazione delle applicazioni: I container semplificano il “lift and shift” delle applicazioni legacy verso un'infrastruttura moderna, eliminando la necessità di modifiche sostanziali al codice e consentendo una transizione graduale da un'architettura monolitica a una basata su microservizi.
• Ambienti di sviluppo e test consistenti: Impacchettando le applicazioni con tutte le loro dipendenze in un'unica immagine, i container garantiscono ambienti identici in fase di sviluppo, test e produzione, riducendo così i bug e i fallimenti nei rilasci.
• Abilitazione di CI/CD e DevOps: I container si integrano perfettamente con Pipeline CI/CD, consentendo compilazioni, test e rilasci automatizzati. Questo accelera i cicli di consegna e migliora l'affidabilità.
• Strategie ibride e multicloud: I container possono essere eseguiti su qualsiasi infrastruttura, supportando distribuzioni ibride e multicloud che riducono il vincolo di fornitore (vendor lock-in) e consentono una facile migrazione dei carichi di lavoro.
• Scalabilità e distribuzioni ad alta densità: La natura leggera dei container consente distribuzioni ad alta densità per un migliore utilizzo delle risorse. Se combinati con strumenti di orchestrazione come Kubernetes, i container possono scalare automaticamente per gestire picchi di domanda, supportando soluzioni convenienti e, applicazioni ad alta disponibilità.

Quali vantaggi offrono i container cloud?

I container cloud modificano il modo in cui le applicazioni vengono create, distribuite e gestite. Separando le applicazioni dall'infrastruttura sottostante, offrono flessibilità ed efficienza, affrontando le sfide comuni dello sviluppo per una consegna più rapida, sistemi più affidabili e un migliore utilizzo delle risorse.

• Portabilità e flessibilità ineguagliabili: I container raggruppano applicazioni e dipendenze in unità autosufficienti che funzionano in modo coerente in qualsiasi ambiente, sia esso nel cloud o locali. Ciò semplifica la migrazione ed evita il blocco del venditore.
• Scalabilità e prestazioni avanzate: Poiché i container sono leggeri e condividono il sistema operativo dell'host, possono avviarsi in pochi secondi. Questa velocità consente una scalabilità rapida e automatizzata con strumenti come Kubernetes, aiutando a gestire improvvisi aumenti di traffico e a mantenere le applicazioni disponibili.
• Maggiore efficienza delle risorse e risparmi sui costi: I container consentono a più applicazioni di essere eseguite su meno hardware condividendo il sistema operativo host, portando a una maggiore densità rispetto alle macchine virtuali. Ciò riduce i costi dell'infrastruttura e abbassa le bollette del cloud.
• Cicli di sviluppo e rilascio più rapidi: I container aiutano a mantenere ambienti coerenti, eliminando il problema del “sul mio computer funziona”. Ciò semplifica le pipeline CI/CD per rilasci più frequenti e prevedibili, aumentando la produttività degli sviluppatori.
• Maggiore coerenza e affidabilità: L'immutabilità previene la deriva della configurazione, garantendo sistemi stabili e prevedibili. L'aggiornamento consiste nel sostituire i container con nuove immagini, semplificando i rollback e la risoluzione dei problemi.

Contenitori vs. macchine virtuali

Sebbene sia i container che le macchine virtuali consentano alle applicazioni di essere eseguite in ambienti isolati, lo fanno in modi molto diversi. Le VM emulano interi sistemi operativi, garantendo un forte isolamento ma richiedendo più risorse, mentre i container condividono il kernel del sistema operativo host, risultando leggeri, più veloci da avviare e più facili da scalare. Ecco come si confrontano i due:

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In pratica, molte organizzazioni utilizzano sia container che macchine virtuali a seconda delle esigenze dei loro carichi di lavoro. I container sono ideali per velocità e scalabilità, mentre le VM rimangono una scelta forte per l'esecuzione di applicazioni legacy o carichi di lavoro che richiedono un isolamento superiore. Se combinati, contribuiscono a una strategia di infrastruttura flessibile ed efficiente.

Strumenti di gestione dei container

Mentre le organizzazioni estendono l'uso dei container, gestirli manualmente diventa impraticabile. Gli strumenti di gestione dei container aiutano ad automatizzare il deployment, l'orchestrazione, la scalabilità e il monitoraggio, garantendo che le applicazioni rimangano affidabili ed efficienti in ambienti complessi. Queste piattaforme aggiungono anche funzionalità per la sicurezza, il networking e l'integrazione con i servizi cloud.

• Docker: Una piattaforma ampiamente utilizzata che semplifica la creazione, il confezionamento e l'esecuzione di container in diversi ambienti.
• Kubernetes: Un sistema di orchestrazione open-source che automatizza il rilascio, la scalabilità e la gestione di applicazioni containerizzate.
• Red Hat OpenShift: Una piattaforma basata su Kubernetes che aggiunge funzionalità a misura di sviluppatore, sicurezza di livello enterprise e supporto multicloud.
• Amazon Elastic Kubernetes Service (EKS): Un servizio Kubernetes gestito di AWS che riduce i costi di gestione dei cluster Kubernetes.
• Google Kubernetes Engine (GKE): L'offerta di Kubernetes gestito di Google, progettata per la scalabilità e l'integrazione con i servizi di Google Cloud.
• Servizio Azure Kubernetes (AKS): La piattaforma Kubernetes gestita di Microsoft, che offre una profonda integrazione con i servizi Azure.

La scelta del giusto strumento di gestione dei contenitori dipende spesso dall'infrastruttura esistente, dal livello di competenza e dalla preferenza per un servizio completamente gestito o per un maggiore controllo sulle configurazioni.

Punti chiave e risorse aggiuntive

I contenitori cloud sono diventati fondamentali per lo sviluppo di applicazioni moderne perché portano coerenza, portabilità ed efficienza in ogni fase del ciclo di vita del software. Isolando le applicazioni dai loro ambienti, risolvono le sfide di distribuzione supportando al contempo scalabilità, automazione e innovazione. Utilizzati per microservizi, modernizzazione delle applicazioni o strategie di cloud ibrido, i continui aiutano le organizzazioni a costruire e rilasciare software su scala.

Ecco i punti chiave più importanti di questa risorsa:

Punti chiave

1. I container racchiudono le applicazioni con tutte le dipendenze, garantendo un funzionamento coerente tra i diversi ambienti.
2. Esistono di due tipi, con i container di applicazioni utilizzati per i microservizi e i container di sistema utilizzati per le applicazioni legacy o monolitiche.
3. I container si basano sulle funzionalità di Linux, come i namespace e i cgroup, per l'isolamento e la gestione delle risorse.
4. Immagini e runtime costituiscono la base dei flussi di lavoro dei container, alimentando la creazione, la scalabilità e gli aggiornamenti delle applicazioni.
5. Rispetto alle macchine virtuali, i container sono più leggeri, si avviano più rapidamente e sono più efficienti, rendendoli ideali per i casi d'uso cloud-native.
6. Strumenti di gestione dei container come Docker, Kubernetes e OpenShift semplificare l'orchestrazione, la scalabilità e il monitoraggio.
7. L'adozione dei container supporta le pratiche DevOps, accelera le pipeline CI/CD e riduce i costi dell'infrastruttura.

Per saperne di più sui contenitori, puoi visitare il nostro hub dei concetti e rivedere le risorse elencate di seguito:

Risorse aggiuntive

• Sicurezza dei container – Concetti
• Orchestrazione di container – Concetti
• Pod vs. Container: Quali sono le differenze principali? – Blog
• Cloud-Native vs. Cloud-Agnostic: quale approccio è quello giusto? – Blog

Domande frequenti

Qual è la differenza tra i container cloud e Kubernetes? I contenitori cloud sono pacchetti leggeri che raggruppano un'applicazione con le relative dipendenze, mentre Kubernetes è una piattaforma di orchestrazione che automatizza il rilascio, la scalabilità e la gestione dei contenitori.

I container possono essere utilizzati in ambienti ibridi o multicloud? Sì, i container sono altamente portabili e possono essere eseguiti in ambienti locali, ibridi e multi-cloud senza richiedere modifiche all'applicazione.

Quali sono le sfide della gestione dei container su vasta scala? Su larga scala, le sfide includono l'orchestrazione di migliaia di container, la garanzia della sicurezza, la gestione delle reti e il mantenimento della visibilità sulle prestazioni e sull'utilizzo delle risorse.

In che modo i container cloud supportano le pratiche DevOps? I contenitori offrono ambienti coerenti, consentono distribuzioni rapide e si integrano perfettamente con le pipeline CI/CD, rendendoli ideali per supportare i flussi di lavoro DevOps.

I container cloud sono sicuri per i carichi di lavoro sensibili? I container possono essere sicuri se abbinati a best practice come la scansione delle immagini, i controlli degli accesso e il monitoraggio in tempo corretto, sebbene dipendano dal sistema operativo host condiviso, il quale richiede un rafforzamento aggiuntivo.

Qual è la differenza tra containerizzazione e serverless computing? La containerizzazione racchiude le applicazioni e le dipendenze in unità portatili, mentre serverless computing elimina completamente l'infrastruttura, consentendo agli sviluppatori di eseguire funzioni su richiesta senza gestire server.