ارکستراسیون کانتینر فرایند خودکارسازی شبکه و مدیریت کانتینرها برای استقرار برنامه‌ها در مقیاسی گسترده است. کانتینریزه کردن، کد یک برنامه را به همراه تمام فایل‌ها و کتابخانه‌های موردنیاز آن برای اجرا در هر زیرساختی جمع می‌کند. با رشد برنامه ها و پیچیده تر شدن آن ها، ساختارهای میکروسرویس می‌توانند تعداد زیادی کانتینر داشته باشند. هدف ابزارهای ارکستراسیون کانتینر تسهیل مدیریت زیرساخت کانتینرها از طریق خودکارسازی چرخه کامل آن‌ها از مرحله تأمین و زمان‌بندی تا استقرار و حذف است. سازمان‌ها می‌توانند بدون متحمل شدن هزینه‌های اضافی نگهداری، از کانتینریزه کردن استفاده کنند.
لزوم Container Orchestration
کانتینرها به واحد استاندارد محاسباتی برای برنامه‌های بومی ابری تبدیل شده‌اند. ارائه‌دهندگان ابری نمونه‌های سرور مجازی را برای اجرای انواع بارهای کاری محاسباتی عرضه می‌کنند و برای بارهای کاری مبتنی بر کانتینر کاملاً مناسب هستند. تنها شرط اجرای کانتینرها این است که سرور باید یک سرویس کانتینرسازی مانند Docker را اجرا کند. Docker ابزار متن‌باز برای بسته‌بندی نرم‌افزار و کتابخانه‌های مرتبط، ابزارهای سیستمی، کد و زمان اجرا به یک کانتینر است که روشی مناسب برای اجرا و مدیریت تعداد کمی کانتینر در یک نمونه سرور است. چالش این مرحله، مقیاس‌پذیری است.
قبل از پلتفرم‌های ارکستراسیون کانتینر، سازمان‌ها از اسکریپت‌های پیچیده برای مدیریت استقرار، زمان‌بندی و حذف کانتینرها در چندین ماشین استفاده می‌کردند. نگهداری این اسکریپت‌ها چالش‌هایی مانند کنترل نسخه را ایجاد می‌کرد که به‌سختی مقیاس‌پذیر بودند. ارکستراسیون کانتینر این پیچیدگی‌ها را خودکار و برای آن‌ها راه‌حل ارائه می‌دهد و چالش‌های مرتبط با مدیریت دستی را حذف می‌نماید.
موارد استفاده از ارکستراسیون کانتینر
ابزارهای ارکستراسیون کانتینر زمانی ضروری می‌شوند که:
- کانتینرها در چندین نمونه مدیریت و مقیاس‌گذاری می‌شوند.
- برنامه‌های مختلفی که به کانتینر تبدیل شده‌اند، اجرا می‌شوند.
- نسخه‌های مختلف برنامه‌ها، به عنوان مثال، تست و تولید (CI/CD) هم‌زمان اجرا می‌شوند.
- در صورت خرابی سرور، با اجرای چندین نمونه تکراری از یک کانتینر، تداوم خدمات برنامه تضمین می‌شود.
- چندین نمونه از یک برنامه در مناطق جغرافیایی مختلف اجرا می‌شود.
- از چندین نمونه سرور برای اهداف بودجه‌بندی استفاده می شود.
- برنامه‌های بزرگ کانتینریزه‌شده شامل هزاران میکروسرویس مختلف اجرا می‌شوند.
مزایای ارکستراسیون کانتینر
مدیریت ساختارهای پیچیده کانتینر بدون ارکستراسیون کانتینر می‌تواند دشوار باشد. ارکستراسیون کانتینر ایجاد، پیکربندی، زمان‌بندی، استقرار و حذف کانتینرها را مدیریت می‌کند. درعین‌حال، از موارد زیر پشتیبانی می‌کند:
- تعادل بار و مدیریت ترافیک برنامه
- تداوم خدمات برنامه در سراسر کانتینرها
- امنیت در کانتینریزه‌سازی
- نظارت بر وضعیت کانتینر
- تخصیص منابع به کانتینرها از منابع سرور یا نمونه‌ها
مزایای بیشتر ارکستراسیون کانتینر عبارت‌اند از:
تاب‌آوری داخلی
ساده‌ترین شکل این نوع خدمات، معمولاً اگر کانتینر از کار بیفتد، آن را دوباره راه‌اندازی نمی‌کنند. به همین ترتیب، اگر ماشینی که کانتینر بر روی آن اجرا می‌شود، از کار بیفتد، کانتینر هنگام راه‌اندازی مجدد ماشین دوباره راه‌اندازی نخواهد شد. راه‌حل‌های ارکستراسیون کانتینر می‌توانند اطمینان حاصل کنند که کانتینرها دوباره راه‌اندازی می‌شوند یا اینکه بیش از یک نسخه در تمام زمان‌ها در صورت خرابی ماشین اجرا می‌شود.
عملکرد بهتر
یکی از بزرگ‌ترین مزایای ارکستراسیون کانتینر این است که مقیاس‌پذیری، دردسترس‌بودن و عملکرد برنامه‌های کانتینریزه را خودکار می‌کند. ابزارهای ارکستراسیون کانتینر می‌توانند بر اساس تقاضا، در دسترس بودن شبکه و محدودیت‌های زیرساخت مقیاس‌گذاری، پیکربندی شوند. روش ارکستراسیون کانتینر می‌تواند بر عملکرد در سراسر شبکه کانتینر نظارت کرده و کانتینرها را برای عملکرد بهتر دوباره پیکربندی کند.
بهینه‌سازی منابع
سرورها و نمونه‌های زیرین برای اجرا نیازمند هزینه هایی هستند که نیاز به بهینه سازی دارند. ارکستراسیون کانتینر به سازمان‌ها اجازه می‌دهد تا حداکثر استفاده را از هر نمونه موجود به عمل آورند و نمونه‌های درخواستی را در صورت اتمام منابع ایجاد کنند و در هزینه‌های زیرساخت صرفه جویی کنند.
نحوه کار ارکستراسیون کانتینر
کانتینرها برنامه‌ها یا میکروسرویس‌های مبتنی بر لینوکس هستند که به‌طور مستقل با تمام کتابخانه‌ها و توابع موردنیاز برای اجرا در تقریباً هر نوع ماشینی بسته‌بندی شده‌اند. ارکستراسیون کانتینر با مدیریت کانتینرها در یک گروه از نمونه‌های سرور (که به آن‌ها گره نیز گفته می‌شود) کار می‌کند. یک گروه از گره‌ها که کانتینرهای مرتبط را اجرا می‌کند، کلاستر یا خوشه نامیده می‌شود.
ارکستراسیون کانتینر ابتدا به یک راه‌حل کانتینریزه‌سازی اولیه نیاز دارد که بر روی هر گره در خوشه اجرا می‌شود – که معمولاً Docker خواهد بود. گره‌ها همچنین باید ابزار ارکستراسیون را اجرا کنند. یک گره اصلی خاص با یک صفحه کنترل، کنترل‌کننده ارکستراسیون خود است. مدیر از یک رابط کاربری گرافیکی یا کنترل‌کننده خط فرمان در گره اصلی برای مدیریت و نظارت بر ارکستراسیون کانتینر استفاده می‌کند.
ایجاد و زمان‌بندی
روش ارکستراسیون کانتینر یک فایل پیکربندی به زبان YAML یا JSON را برای یادگیری وضعیت خاص موردنیاز سیستم فرا می‌خواند. با استفاده از اطلاعات مشخص‌شده در فایل، ابزار:
- تصاویر کانتینر را از یک مخزن کانتینر به‌دست می‌آورد.
- کانتینرها را با الزامات جداگانه هر یک فراهم می‌کند.
- شبکه موردنیاز بین کانتینرها را تعیین می‌کند.
سپس ابزار، برنامه چند کانتینری را در سراسر خوشه زمان‌بندی و استقرار می‌دهد. بهترین هماهنگی بین گره‌ها و کانتینرها توسط ابزار ارکستراسیون کانتینر تعیین می‌شود و در فایل پیکربندی مشخص نمی‌شوند. این ابزار گره واقعی برای اجرای هر کانتینر را بر اساس محدودیت‌های منابع گره، مانند CPU، حافظه و همچنین الزامات تعریف‌شده کانتینر انتخاب می‌کند.
مدیریت
زمانی که کانتینرها در سراسر خوشه در حال اجرا هستند، ابزار ارکستراسیون سلامت کلی سیستم را مدیریت می‌کند تا از عملکرد مطمئن شود. این مرحله شامل موارد زیر است:
- تخصیص منابع در سراسر کانتینرها
- استقرار کانتینرها در گره‌های جدید یا حذف آن‌ها
- تعادل بار ترافیک نسبت به برنامه
روش ارکستراسیون کانتینر چرخه حیات کانتینرها را مدیریت می‌کند تا بارهای کاری و محیط‌های بزرگ و پیچیده چندکانتینریزه را بهینه و ایمن کند و به اندازه‌ای که یک سازمان نیاز دارد، برنامه‌های کانتینریزه را مدیریت کند. اجرای چندین گره اصلی برای در دسترس بودن بالا و تحمل خطا در شرایط بالای تقاضای سازمانی رایج است.
چالش‌های ارکستراسیون کانتینر
چالش‌های زیر از جمله چالش‌های ارکستراسیون کانتینر هستند:
- لایه‌های مدیریت اضافی: Kubernetes یک راه‌حل ارکستراسیون کانتینر متن‌باز است که به‌طور گسترده‌ای توسط سازمان‌ها استفاده می‌شود. این ابزار به خاطر سهولت استفاده، در دسترس بودن چند پلتفرمی و پشتیبانی از توسعه‌دهندگان شناخته شده است. با این حال، هنوز نیاز به مدیریت منابع دارد. به‌جای کانتینرها، باید تأمین منابع برای کوبرنیتس مدیریت شوند. ابزارهای ارکستراسیون کانتینر بومی ابری انتخاب بهتری هستند؛ زیرا نیازهای منابع خود را خودکار مدیریت می‌کنند.
- آموزش ناکافی: داشتن ابزار مناسب صرفاً برای بهینه‌سازی ارکستراسیون کانتینر کافی نیست، بلکه به یک مدیر ابزار ماهر نیاز است تا ارکستراسیون را به درستی مدیریت کرده، وضعیت مطلوب را تعریف کند و خروجی را درک کند. درک عمیق از DevOps و فرایند CI/CD، کانتینریزه‌سازی و ساختار ماشین برای موفقیت به عنوان یک مدیر در محیط‌های پیچیده کانتینریزه ضروری است. ممکن است نیاز به آموزش برای ایجاد مهارت‌های مناسب در یک تیم باشد.
- نسخه‌بندی پیکربندی‌ها: وقتی یک برنامه نرم‌افزاری نسخه‌بندی می‌شود، برای محیط‌های خاصی مانند توسعه، تست و تولید، ساخت‌های خاصی نیز دارد. به همین ترتیب، ابزارهای ارکستراسیون کانتینر به چندین پیکربندی مستند با تاریخچه نسخه نیاز دارند – این بدان معنا است که آن‌ها می‌توانند به‌سرعت و مکرر فرایند تأمین و پروسه را تکمیل کنند.
