کانتینرهای اَبری بسته‌های کد نرم‌افزاری هستند که شامل کد برنامه، کتابخانه‌ها و سایر وابستگی‌هایی می‌باشند که برای اجراء در فضای کلاود نیاز دارند. هر کد نرم‌افزاری همچنین قبل از اجراء به فایل‌های اضافی با نام‌های کتابخانه‌ها و وابستگی‌ها نیاز دارد. به‌طور سنتی نیز نرم‌افزار باید در قالب‌های مختلف بسته‌بندی شود تا در محیط‌های مختلفی مثل ویندوز (Windows)، لینوکس (Linux)، مک (Mac OS) و موبایل اجراء شود، اما یک کانتینر، نرم‌افزار و تمامی وابستگی‌های آن‌را در یک فایل واحد بسته‌بندی می‌کند که می‌تواند در هر مکانی به اجراء گذاشته شود. افزون بر این، اجراء کانتینر در فضای اَبری مزایای انعطاف‌پذیری و عملکرد بیشتر درمقیاس را به همراه دارد.
مزایای کانتینرهای ابری چیست؟
برنامه‌ها (اپلیکیشن‌ها) می‌توانند شامل ده‌ها، صدها یا حتی هزاران کانتینر باشند. دراین راستا، با استفاده از کانتینرهای اَبری، کاربر می‌تواند این کانتینرها را در بسیاری از سرورهای کلاود یا نمونه‌های مختلف، توزیع و مدیریت نماید. همچنین، کانتینرهای اَبری به‌نحوی عمل می‌کنند که گویی در یک مکان واحد قرار دارند. لازم به ذکر است که معماری برنامه‌های توزیع‌شده مبتنی بر رایانش اَبری نیز مزایای زیادی دارد.
ساده‌سازی استقرار برنامه
گفتنی است که کانتینرها، منحصربه‌فرد هستند زیراکه می‌توان از آن‌ها برای استقرار نرم‌افزار در تقریباً هر محیطی بدون آن‌که نیاز به بسته‌بندی خاص برای معماری و سیستم‌عامل‌های زیربنایی باشد، استفاده نمود. افزون بر این، قبل از این‌که روند ساخت کانتینرها محبوبیت یابد، برنامه‌ها باید با کتابخانه‌های خاصی، بسته‌بندی می‌شدند تا در پلتفرم‌های خاصی به اجراء درآیند. این نکته بدان معنا بود که استقرار یک نرم‌افزار بر روی سیستم‌عامل‌های (OS) مختلف باعث ایجاد نسخه‌های متعددی از نرم‌افزار می‌شد. همچنین، کانتینرهای ابری امکان اجراء برنامه‌ها را به روی هر معماری زیربنایی به‌شرطی که پلتفرم کانتینرسازی بر روی آن اجراء شود، فراهم می‌کنند. پس از آن نیز کاربر فقط به یک نسخه از کانتینر با کیفیت تولید نیاز دارد.
انعطاف‌پذیری
با کانتینرسازی اَبری، ماشین‌های مجازی زیربنایی (VM)، همه نمونه‌هایی از فضای ابری هستند. درهمین حال، نمونه‌های اَبری در پیکربندی‌های مختلف در دسترس بوده و دارای قابلیت‌های راه‌اندازی (spin-up) و خاموشی (tear-down) سریع و قیمت‌گذاری براساس تقاضا در رایانش ابری می‌باشند. این قابلیت پیکربندی مجدد همچنین به این معنا است که کاربر قادر خواهد بود تا ماشین‌ها را برپایه نیاز برنامه جایگزین کند. علاوه بر این، می‌توان با بارگذاری متعادل برنامه‌های مبتنی بر کانتینر در نمونه‌های مختلف کلاود، استفاده از منابع را بهینه کرد.
تاب‌آوری (Resiliency)
کانتینرهای ابری، قابلیت اطمینان و دسترسی بیشتری برای برنامه‌ها فراهم می‌کنند، به‌طوری‌که در یک معماری توزیع‌شده و کانتینرسازی‌شده، اگر یک ماشین خاص خراب شود، ماشین دیگری می‌تواند کانتینرهای از دست‌رفته را به‌سرعت، راه‌اندازی و تاب‌آوری برنامه را تقویت کند. درهمین حال، می‌توان یک نسخه جدید از یک کانتینر را در برنامه‌ای را با کمترین اختلال برای بقیه برنامه به‌روزرسانی نمود که این امر منجر به زمان کار بیشتر می‌شود.
مقیاس‌پذیری
در محیط‌های تولید برنامه‌های سنتی، اپلیکیشن‌ها به منابع یک سرور، محدود می‌شوند که با طراحی مناسب برنامه و رویکرد کانتینرسازی ابری، پردازش داده‌ها و ورودی/خروجی برنامه دیگر تحت‌تأثیر محدودیت‌های سرور قرار نمی‌گیرند. آن‌ها از طرف دیگر، درمیان ماشین‌های مختلف توزیع شده‌اند، بنابراین می‌توان به‌طور نامحدود اقدام به مقیاس‌بندی کرد و از عملکرد و تجربه کاربری یکسانی برخوردار شد.
موارد استفاده از کانتینرهای اَبری چیست؟
کانتینرهای ابری برای هر سازمانی که برنامه‌های کانتینرسازی‌شده ایجاد یا اجراء می‌کند و خواهان استفاده از منابع رایانش ابری بوده، مفید هستند.
ریزسرویس‌ها (Microservices)
با معماری ریزسرویس‌ها، کاربر این امکان را خواهد داشت تا برنامه‌ها را به اجزاء کوچک‌تر و مستقل که یک عملکرد خاص را به انجام می‌‌رسانند، تجزیه کند. این امر، قابلیت انعطاف‌پذیری را معرفی کرده و استفاده مجدد و بهره‌وری کد را تشویق می‌کند. کانتینرهای اَبری همچنین امکان اجراء برنامه‌های بزرگ شامل صدها یا حتی هزاران ریزسرویس را در شبکه‌ای توزیع‌شده از نمونه‌های کلاود فراهم می‌کنند، به این شکل که با به اشتراک گذاردن بار کاری در چندین نمونه، می‌توان عملیات خود را برای بهترین هزینه، بهینه‌سازی کرد و درصورت خرابی یک ماشین، از پیوستگی خدمات، اطمینان حاصل نمود.
DevOps
درادامه DevOps، اتوماسیون و مدیریت ساخت، آزمایش و اجراء برنامه‌های نرم‌افزاری است و خودِ فرآیند، تکرارپذیر، نسخه‌بندی‌شده و به‌عنوان کد در دسترس است که زمان توسعه را صرفه‌جویی کرده و تعداد خطاهای دستی را کاهش می‌دهد. علاوه بر این فرآیند کانتینرسازی و استقرار، مشابه بوده و به‌خوبی در کنار فرآیندها و ابزارهای سنتی DevOps قرار می‌گیرد. لازم به ذکر است که فایل‌های کانتینر ابری قابل نسخه‌بندی هستند و از روش‌های یکپارچه‌سازی و استقرار مداوم (CI/CD) در DevOps پشتیبانی می‌کنند.
فضای ابری (کلاود) هیبریدی
قابل ذکر است که ممکن است کاربر بخواهد معماری‌های برنامه‌های مبتنی بر کانتینر را ازطریق سرورهای محلی/بومی و کلاود اجراء کند که دراین راستا، استقرار کانتینرهای ابری برای ترکیب فضای ابری هیبریدی مناسب است. سرویس‌های کانتینر نیز تنها به تنظیمات شبکه مناسب و سرویس کانتینرسازی که بر روی تمام ماشین‌ها درحال اجراء بوده نیاز دارند تا به‌طور جمعی فعالیت کنند.
کانتینرهای ابری چگونه کار می‌کنند؟
یک کانتینر ابری به‌سادگی کانتینری است که بر روی زیرساخت‌های ابری و به‌جای یک ماشین محلی یا در یک مرکز داده اجراء می‌شود. همچنین، کانتینرها در رایانش ابری، فایل‌های تصویری هستند که شامل هرآن‌چه که برای اجراء نرم‌افزار لازم است، می‌باشند که شامل کد، زمان اجراء، کتابخانه‌ها، متغیرهای محیطی و فایل‌های پیکربندی است. این تصاویر از سوی دیگر به‌صورت لایه‌هایی که از یک تصویر پایه شروع می‌شوند و معمولا نسخه‌ای حداقلی از یک سیستم‌عامل است، ساخته و سپس لایه‌های اضافی طبق دستورالعمل‌های موجود در فایل پیکربندی کانتینر اضافه می‌شوند. همچنین،یکی از ویژگی‌های اصلی تصاویر کانتینر، عدم تغییرپذیری آن‌ها است، به نحوی‌که پس از ساخته شدن، تغییری نمی‌کنند. کاربر نیز دراین راستا می‌تواند تصاویر را در یک مخزن کانتینر ذخیره کرده و آن‌ها را به‌صورت یکپارچه در محیط‌های ابری مختلف استفاده نماید.
مروری بر جنبه‌های مختلف فناوری کانتینر
زمان اجراء کانتینر
زمان اجراء کانتینر، مسئول اجراء واقعی کانتینرها است، به این شکل که زمان مذکور، مدیریت اجراء، چرخه عمر و جداسازی منابع کانتینرها را برعهده دارد. کانتینرها افزون بر این، در قالب فرآیندهای جداگانه‌ای در فضای سیستم‌عامل نمونه اَبریِ کاربر عمل می‌کنند. این مطلب را باید عنوان نمود که آن‌ها، سیستم‌عامل میزبان را به اشتراک می‌گذارند اما از یکدیگر و میزبان جدا باقی می‌مانند. این جداسازی همچنین تخصیص منابع بهینه را امکان‌پذیر می‌سازد، جایی‌که زمان اجراء محدودیت‌ها را اعمال می‌کند تا از رقابت منابع بین کانتینرها جلوگیری شود.
شبکه‌سازی
از طرف دیگر، می‌تواند کانتینرهای ابری را با پیکربندی شبکه‌ای جداگانه تنظیم و اطمینان حاصل کرد که برنامه‌هایی که در کانتینرهای جداگانه به اجراء درمی‌آیند بر یکدیگر تأثیر نمی‌گذارند. نگاشت پورت و کانال‌های شبکه از پیش‌تعریف شده نیز ارتباط با دنیای بیرون و بین کانتینرها را مدیریت می‌کنند.
ذخیره‌سازی
کانتینرهای ابری معمولاً از فرآیند ذخیره‌سازی موقت استفاده می‌کنند، به این معنی که هر داده‌ای که در لایه قابل‌نگارش کانتینر نوشته شود، به هنگام توقف کانتینر، از بین می‌رود. همچنین، می‌توان از حجم‌های ذخیره‌سازی کلاود برای ذخیره‌سازی پایدار استفاده نمود، به این صورت که این حجم‌ها از چرخه عمر کانتینر مستقل بوده و می‌توانند میان کانتینرها به اشتراک گذاشته شوند.
ارکستراسیون
در سیستم‌های بزرگ‌مقیاس نیز ابزارهای ارکستراسیون، استقرار، مقیاس‌بندی و مدیریت چندین کانتینر را به‌صورت اتوماتیک انجام می‌دهند، به‌طوری‌که ابزارهای مذکور، کانتینرها را در سراسر یک کلاستر (Cluster) از سرورهای ابری، توزیع، حجم بار را متعادل و فرآیندهای بازیابی خطا را مدیریت می‌کنند. گفتنی است که خودکارسازی به‌طور قابل‌توجهی مدیریت برنامه‌های کانتینری‌شده را در محیط‌های پیچیده، ساده می‌کند. درهمین حال، می‌توان برنامه‌های پیشرفته و وسیع کانتینری‌شده را در معماری‌های ابری هیبریدی بدون‌نیاز به انجام عملیات بر روی هر نمونه اَبری مدیریت کرد، به این شکل که به‌جای انتقال دستی فایل‌های تصویری کانتینر به هر نمونه، می‌توان ابزارهای ارکستراسیون را به نحوی برنامه‌ریزی کرد که فایل‌های تصویری را از مخزن کانتینر فراخوانی کرده و به‌صورت خودکار در نمونه‌های ابری مستقر کرد.
تفاوت بین کانتینرهای اَبری و نمونه‌های کلاود چیست؟
یک نمونه کلاود، یک ماشین مجازی (VM) است که منابع فیزیکی زیربنایی آن به‌طور کامل توسط یک ارائه‌دهنده فضای کلاود مدیریت می‌شود. درهمین راستا، نمونه‌های ابری مانند سرورهای فیزیکی عمل می‌کنند و امکان پیکربندی کامل را نیز فراهم می‌‌آورند، بنابراین می‌توان از آن‌ها به همان روشی استفاده کرد که از یک سرور در محل، استفاده می‌شود. با این وجود، آن‌ها نیازی به مدیریت سخت‌افزار و سیستم‌عامل ندارند. نمونه‌های کلاود را نیز می‌توان به‌سرعت و به آسانی راه‌اندازی و حذف کرد و درادامه کاربر قادر خواهد بود تا کانتینرهای ابری را بر روی نمونه‌های کلاود مستقر کند تا برنامه‌های توزیع‌شده و مبتنی بر کلاود خود را به اجراء گذارد. دراین راستا، اصطلاح کانتینر ابری به کانتینری اشاره دارد که بر روی نمونه‌های کلاود اجراء می‌شود.
