Bạn có thể quen thuộc với Docker container và thậm chí đã sử dụng chúng một vài lần. Tuy nhiên, bạn có thể tò mò về các ứng dụng thực tế của bộ chứa Docker ngoài việc chạy các lệnh cơ bản đơn giản như "docker run redis". Vì vậy, hãy khám phá những ứng dụng rộng rãi hơn của container và cách chúng có thể mang lại lợi ích cho các dự án và ứng dụng của bạn trong bài viết sau của VNG Cloud.
Lợi ích của việc sử dụng container
Các container phục vụ mục đích đóng gói một ứng dụng và các thành phần của nó vào một môi trường khép kín, đảm bảo sự cô lập, khả năng dự đoán và khả năng lặp lại khi thực thi. Mặc dù các máy ảo cung (VM) cấp các chức năng tương tự nhưng chúng cần nhiều thời gian hơn để khởi tạo, cấu hình, dịch chuyển và thực hiện. Mặt khác, một container cũng có thể cung cấp tất cả những lợi thế này với tốc độ nhanh hơn và nhẹ hơn đáng kể so với VM.
Để hiểu rõ hơn về các ứng dụng khác nhau của bộ chứa Docker, chúng ta cần phải xem xét các đặc điểm của chúng và lý do tại sao chúng không thể thiếu trong các hoạt động DevOps. Bằng việc nắm bắt những ưu điểm của container, chúng ta có thể đánh giá cao lý do tại sao chúng vượt trội trong các ứng dụng cụ thể mà chúng ta sẽ khám phá bên dưới.
Container mang lại các ưu điểm sau:
- Đóng gói toàn bộ trong cùng 1 nơi: Bộ chứa Docker sẽ chứa tất cả các thành phần cần thiết của một ứng dụng, bao gồm binaries (tệp nhị phân), dependency (thành phần phụ thuộc), và libraries (thư viện). Điều này giúp bỏ qua việc chạy quá trình cài đặt.
- Sự nhất quán: Container image sẽ chạy một cách nhất quán bất kể môi trường triển khai. Sau khi ứng dụng được xây dựng dưới dạng Docker, nó có thể được chạy trên bất kỳ hệ thống nào có cài đặt Docker. Nhiều phiên bản của ứng dụng có thể được khởi chạy dễ dàng, đảm bảo tính nhất quán trên tất cả các phiên bản.
- Tính hiệu quả: Các container thường nhẹ và có thể nhanh chóng khởi tạo hay xóa bỏ. Điều này tạo điều kiện thuận lợi cho việc nâng cấp và vá lỗi phần mềm. Thay vì sửa đổi hoặc nâng cấp ứng dụng trong container đang chạy, container mới có ứng dụng được cập nhật có thể được khởi chạy, thay thế cho container cũ.
Hơn nữa, Docker image có cấu trúc lớp, cho phép truyền tại hình ảnh hiệu quả vì Docker chỉ cần tải xuống các lớp còn thiếu. - Tính di động: Docker đảm bảo tính di động thông qua định dạng hình ảnh của nó, tương tự như tệp nén (ví dụ TAR archive). Định dạng này gói gọn toàn bộ ứng dụng và các dependency của nó. Docker image có thể được tải xuống từ các cơ quan đăng ký công khai hoặc riêng tư hoặc được tạo độc lập. Container chạy một cách nhất quán trong các môi trường khác nhau, cho dù đó là máy tính xách tay, trung tâm dữ liệu hay đám mây công cộng.
- Khả năng cách ly: Docker container cung cấp một khả năng cách ly, tạo ra một môi trường kín cho từng ứng dụng. Việc chạy ứng dụng bên trong container sẽ ngăn không cho ứng dụng đó tác động đến các ứng dụng khác, trừ khi được cài đặt cấu hình để làm điều đó.
Container và Máy ảo (Virtual Machine - VM)
Các VM có những lợi ích tương tự như những lợi ích được đề cập ở trên, nhưng container cung cấp mức độ ảo hóa tối ưu hơn. Không giống như các VM ảo hóa toàn bộ hệ điều hành, các container chỉ ảo hóa các quy trình riêng lẻ. Do đó, các container mang lại một số lợi thế vượt trội hơn so với VM:
- Mức độ hiệu quả: Với container, việc ảo hóa một quy trình duy nhất, sẽ nhẹ và tạo điều kiện phân phối dễ dàng hơn so với các VM. Chúng tiêu tốn ít tài nguyên hơn, thời gian khởi động nhanh hơn và có khả năng mở rộng hơn so với VM.
- Khả năng kết hợp: Do tính chất nhẹ của chúng, các container có thể dễ dàng xếp chồng và hoán đổi cho nhau. Tính năng này đặc biệt có lợi trong kiến trúc microservice, bao gồm nhiều dịch vụ khép kín được quản lý độc lập. Các container đóng vai trò là một công nghệ tuyệt vời để đạt được mức độ kết hợp này.
Ứng dụng của container
Để hiểu đầy đủ mục đích và các ứng dụng của một công nghệ, chúng ta phải hiểu các ứng dụng cụ thể trong thực tế của nó. Hãy cùng khám phá những ứng dụng chính của container trong các ngành và trường hợp khác nhau.
1. Chạy ứng dụng và tiện ích của bên thứ ba
Có rất nhiều ứng dụng có sẵn dưới dạng container image. Một vài ứng dụng bạn thường sử dụng có thể được tìm thấy dưới dạng Docker image.
Chúng ta hãy xem một vài ví dụ về các ứng dụng có thể truy cập được trên Docker Hub, một trong những nơi bạn có thể tìm kiếm và tải xuống Docker image:
- PostgreSQL (cơ sở dữ liệu)
- Python (ngôn ngữ lập trình)
- Ubuntu (hệ điều hành Linux)
- Nginx (máy chủ web).
Những lợi thế của việc sử dụng các ứng dụng được đóng gói này là rất đáng kể. Chúng được đóng gói một cách chuẩn hóa, bao gồm tất cả dependency và chạy một cách nhất quán trên tất cả môi trường. Bằng cách tận dụng tính năng đóng gói của container, bạn có thể bỏ qua những thách thức liên quan đến việc cài đặt hoặc cấu hình thủ công cho các ứng dụng này.
2. Triển khai phần mềm lên nền tảng đám mây
Các nền tảng đám mây như Kubernetes và OpenShift hỗ trợ toàn diện cho các container. Điều này rất thuận lợi cho cả quản trị viên và developer, vì nó thiết lập một định dạng đóng gói được tiêu chuẩn hóa để xây dựng và chạy các ứng dụng trên các nền tảng này.
Các quản trị viên không còn cần phải tìm hiểu chuyên sâu về sự phức tạp của các máy chủ ứng dụng khác nhau và các library liên quan của chúng, trong khi đó các developer được giảm bớt gánh nặng về việc phải tìm hiểu nhiều loại công nghệ ảo hóa. Do đó, PaaS (platform-as-a-service) đã ứng dụng container một cách rộng rãi, đặc biệt là Docker, do những lợi thế vốn có mà chúng mang lại.
Từ góc nhìn của developer, lợi ích thực sự của container nằm ở khả năng đóng gói ứng dụng, cùng với tất cả các dependency của nó, thành một định dạng di động và phổ biến: container image. Khi nền tảng này xuất hiện, các quản trị viên có thể dễ dàng triển khai ứng dụng vì nó tuân thủ theo tiêu chuẩn Docker (hoặc OCI).
Trước đây, việc triển khai các ứng dụng đặt ra những thách thức khi chúng được thực hiện thông qua các phương pháp khác nhau như script, trình cài đặt hoặc thậm chí trên VM. Tuy nhiên, các container đã tạo ra một API được tiêu chuẩn hóa mà cả developer và quản trị viên hệ thống đều hiểu được.
Điều này tương đồng với khái niệm về cách các ứng dụng hoạt động trên kho ứng dụng của Apple và Android. Các nhà phát triển đóng gói các ứng dụng của họ bằng cách sử dụng phương pháp chuẩn hóa và các hệ điều hành di động hiểu cách giải nén và chạy các ứng dụng đó, tất cả là nhờ việc áp dụng một định dạng chung.
Ví dụ: Kubernetes, một nền tảng container mã nguồn mở, nó tận dụng các container để chạy các ứng dụng một cách hiệu quả. Do đó, để triển khai một ứng dụng trên Kubernetes, ứng dụng đó thường cần được đóng gói trong một container. Kubernetes có thể truy xuất container image từ registry, phân bổ cho nó một node trong cụm và khởi tạo container. Khả năng này bắt nguồn từ thực tế là một bộ chứa Docker phải tuân thủ một định dạng tiêu chuẩn được gọi là OCI (Open Container Initiative). Do đó, Kubernetes không yêu cầu kiến thức quá sâu rộng về các thành phần bên trong container hay quy trình cụ thể để khởi chạy chương trình trong đó.
3. Chạy dependency trong quá trình phát triển và thử nghiệm
Khi phát triển phần mềm, nhiều người sẽ bắt đầu bằng Docker. Docker cho phép người dùng chạy một hoặc nhiều dependency của ứng dụng. Thông thường, bạn sẽ tốn một khoảng thời gian đáng kể khi cài đặt và cài đặt cấu hình các dependency cần thiết cho một ứng dụng. Hầu hết các ứng dụng đều dựa vào các thành phần bổ sung, chẳng hạn như cơ sở dữ liệu hoặc API để hoạt động.
Xem xét các trường hợp khi bạn cần làm việc với cơ sở dữ liệu trong khi phát triển ứng dụng. Bạn thường phải tải xuống dependency và cài đặt cấu hình, điều này có thể tốn thời gian. Ví dụ: việc thiết lập phần mềm phức tạp như Oracle Database có thể tốn nhiều công sức, dù việc phát triển nó thực tế chỉ trong vài ngày.
Tuy nhiên, nếu ứng dụng của bạn cần đến một dependency đã được đóng gói dưới dạng Docker image, thì bạn có thể dễ dàng lấy image này từ registry, khởi chạy container và ngay lập tức có một phiên bản dependency sẵn sàng để sử dụng. Điều này giúp loại bỏ thời gian cài đặt và cấu hình, cho phép bạn tập trung vào việc phát triển ứng dụng của mình một cách nhanh chóng.
4. Dễ dự đoán phần mềm được compile
Trong quá trình phát triển phần mềm, việc compile (biên dịch) hoặc đóng gói code thường là việc làm cần thiết, đặc biệt đối với các ngôn ngữ lập trình như Java hoặc C. Mặc dù đây có vẻ là một công việc đơn giản nhưng các công cụ cần thiết để compile chương trình của bạn có thể chiếm dung lượng ổ đĩa đáng kể, thường là đạt hàng trăm megabyte và yêu cầu phải được cấu hình phù hợp, điều này làm tăng thêm độ phức tạp.
Phần mềm biên dịch liên quan đến việc cài đặt và thiết lập các trình biên dịch, thư viện và công cụ xây dựng cụ thể, có thể tốn thời gian và dễ xảy ra lỗi. Ngoài ra, việc đảm bảo tính tương thích và nhất quán trên các môi trường phát triển khác nhau sẽ làm quy trình thêm phức tạp.
Tuy nhiên, với việc sử dụng các container, bạn có thể đơn giản hóa công việc này. Bằng cách đóng gói các trình biên dịch, thư viện và công cụ xây dựng cần thiết vào một container image, bạn có thể dễ dàng tái tạo môi trường phát triển trên bất kỳ máy tính nào hỗ trợ Docker. Điều này giúp loại bỏ nhu cầu thiết lập thủ công và giảm khả năng xảy ra sự cố tương thích. Với môi trường phát triển được đóng gói, việc biên dịch và đóng gói phần mềm của bạn trở thành một quy trình hợp lý và hiệu quả hơn, cho phép bạn tập trung vào viết code thay vì loay hoay với cấu hình phức tạp.
Container làm cho quá trình này đơn giản hơn nhiều. Để bắt đầu, bạn hãy tạo một container image cho môi trường dev của mình, bao gồm tất cả dependency cần thiết để xây dựng phần mềm. Khi viết code, bạn có thể dễ dàng gắn nó vào bản dựng container và bắt đầu quá trình compile. Mỗi bản dựng diễn ra trong một clean instance của bản dựng container, đảm bảo kết quả nhất quán và dễ dự đoán hơn.
Bằng cách sử dụng các container để xây dựng phần mềm, bạn có thể tránh được các vấn đề liên quan đến xung đột dependency hoặc sự khác biệt trong môi trường dev. Mỗi bản dựng diễn ra trong một môi trường biệt lập và có thể tái sản xuất, đảm bảo rằng các bản dựng của bạn đáng tin cậy và nhất quán trên các máy tính và thiết lập khác nhau. Phương pháp này giúp bạn tiết kiệm thời gian và công sức, cho phép bạn tập trung vào việc phát triển phần mềm của mình mà không phải lo lắng về các cấu hình các bản dựng phức tạp.
Ví dụ: để xây dựng ứng dụng Java bằng cách sử dụng container, bạn có thể sử dụng Maven Docker image để compile source code. Sau đó, bạn có thể sao chép compiled code vào một container riêng biệt với môi trường Java bằng OpenJDK image. Điều này giúp đảm bảo một quy trình lặp lại hợp lý để xây dựng các ứng dụng Java.
5. Chạy một ứng dụng trên nhiều môi trường khác nhau
Docker cho phép triển khai ứng dụng nhất quán trong các môi trường. API tiêu chuẩn hóa được cung cấp bởi các công cụ container, chẳng hạn như Docker, đảm bảo rằng container hoạt động chuẩn trên bất kỳ máy nào. Cho dù nó đang chạy trên máy tính cá nhân hay hệ thống khác, container vẫn duy trì hành vi nhất quán của nó.
Khởi chạy một container có thể khá dễ dàng bằng cách sử dụng lệnh "docker run". Sự đơn giản này làm cho container trở thành một phương thức có lợi để triển khai các ứng dụng trên nhiều môi trường khác nhau mà vẫn đảm bảo tính nhất quán. Bằng cách tạo một container image duy nhất và chạy nó trong các môi trường khác nhau với các biến thể nhỏ về cấu hình, các ứng dụng có thể chạy một cách tương đồng.
Ngay cả khi container không được sử dụng để sản xuất, chúng vẫn phương pháp có giá trị to lớn để chia sẻ ứng dụng trên các môi trường khác nhau (như dev, test và UAT). Điều này cho phép bạn chia sẻ ứng dụng một cách nhất quán và dễ dự đoán qua các giai đoạn khác nhau của vòng đời phát triển.
Ví dụ: các container là một cách thuận tiện để chuyển đổi một ứng dụng từ giai đoạn phát triển sang giai đoạn thử nghiệm. Các developer đóng gói mã của họ vào một container hay Docker image và gửi nó cho nhóm testing. Nhóm testing có thể dễ dàng chạy container image mà không cần thực hiện các bước phức tạp, cấu hình máy chủ hoặc khởi tạo VM. Bằng cách sử dụng lệnh "docker run", nhóm testing có thể dễ dàng khởi động ứng dụng được chứa trong container để test và đánh giá kỹ lưỡng. Quy trình tối ưu này giúp loại bỏ sự phức tạp và cho phép test ứng dụng một cách hiệu quả.
Kết luận
Nhìn chung, container có nhiều ứng dụng thực tế có lợi cho developer, tester và quản trị viên. Với việc sử dụng container, bạn có thể dễ dàng quản lý dependency của ứng dụng, tạo môi trường nhất quán, di chuyển ứng dụng giữa các môi trường khác nhau một cách liền mạch, triển khai ứng dụng trên nền tảng đám mây và chạy các tiện ích hoặc chương trình mà không cần cài đặt và cấu hình trước nhiều.
Các đặc điểm chính của container, bao gồm tính di động, khả năng cách ly và khả năng lặp lại, gắn kết tất cả các trường hợp sử dụng này lại với nhau. Những đặc điểm này cho phép các nhà phát triển và nhóm làm việc hiệu quả hơn, giảm độ phức tạp và đảm bảo hành vi ứng dụng nhất quán trên các môi trường khác nhau.
Khi container ngày càng trở nên phổ biến, chúng ta có thể thấy nhiều ứng dụng sáng tạo hơn nữa xuất hiện trong lĩnh vực phát triển phần mềm. Đây là thời điểm thú vị để bạn trở thành một phần của cuộc cách mạng công nghệ này và tận dụng lợi ích của container theo những cách mới lạ.