中文 (中国)
English
Trong quá trình phát triển ứng dụng, thường gặp phải nhiều rào cản khi chuyển từ một môi trường này sang môi trường khác, đặc biệt là khi đưa ứng dụng vào sản xuất. Ngoài việc phát triển ứng dụng sao cho phù hợp với từng môi trường, bạn còn phải đối mặt với những thách thức như quản lý các phụ thuộc, mở rộng quy mô ứng dụng, và cập nhật các thành phần riêng lẻ mà không làm gián đoạn toàn bộ hệ thống.
Docker, thông qua khái niệm containerization và kiến trúc hướng dịch vụ, đã giải quyết hiệu quả nhiều vấn đề này. Các ứng dụng có thể được chia thành các thành phần riêng biệt, mỗi thành phần được đóng gói cùng với tất cả các phụ thuộc cần thiết, giúp triển khai và vận hành trên các kiến trúc không đồng nhất một cách dễ dàng. Việc mở rộng và cập nhật các thành phần ứng dụng cũng trở nên thuận tiện và nhanh chóng hơn rất nhiều.
Để triển khai Docker hiệu quả, bạn cần một môi trường mạnh mẽ và tiết kiệm. Thuê VPS giá rẻ tại DataOnline cung cấp giải pháp tối ưu, đảm bảo hiệu suất cao cho các container. Khám phá ngay danh mục VPS của chúng tôi để bắt đầu xây dựng hệ sinh thái Docker dễ dàng và tiết kiệm chi phí!
Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu các lợi ích của việc sử dụng containerization và cách Docker có thể giúp giải quyết các vấn đề trên. Docker đóng vai trò quan trọng trong các hệ thống triển khai container phân tán, mang lại khả năng mở rộng linh hoạt và quản lý dễ dàng hơn.
Một lịch sử ngắn về việc đóng gói Container trên Linux
Đóng gói container và cách ly tiến trình không phải là khái niệm mới trong lĩnh vực máy tính. Một số hệ điều hành kiểu Unix đã sử dụng các công nghệ đóng gói container trưởng thành trong hơn một thập kỷ qua.
Trên Linux, LXC – “lớp xây dựng” đã tạo nên nền tảng cho các công nghệ đóng gói container sau này – được thêm vào kernel từ năm 2008. LXC kết hợp sử dụng kernel cgroups (cho phép cách ly và theo dõi việc sử dụng tài nguyên) và namespaces (cho phép nhóm tiến trình được tách biệt để chúng không “nhìn thấy” lẫn nhau) nhằm thực hiện việc cách ly tiến trình một cách nhẹ nhàng.
Sau đó, Docker ra đời nhằm đơn giản hóa công cụ cần thiết để tạo và quản lý container. Ban đầu, Docker sử dụng LXC làm trình điều khiển thực thi mặc định (sau này đã phát triển thư viện libcontainer cho mục đích này). Mặc dù Docker không giới thiệu nhiều ý tưởng mới, nhưng nó đã làm cho các ý tưởng đó trở nên dễ tiếp cận đối với các nhà phát triển và quản trị hệ thống bằng cách đơn giản hóa quy trình và tiêu chuẩn hóa giao diện. Điều này đã kích thích một làn sóng quan tâm trở lại đối với việc đóng gói container trong cộng đồng Linux.
Mặc dù một số chủ đề trong bài viết này mang tính tổng quát, chúng ta sẽ tập trung chủ yếu vào việc đóng gói container với Docker do sự phổ biến vượt trội và tiêu chuẩn được áp dụng rộng rãi của nó.
Những gì việc đóng góI container mang lại
Container mang lại rất nhiều lợi ích hấp dẫn đối với cả các nhà phát triển và đội ngũ quản trị/hoạt động hệ thống.
Tách biệt hệ thống chủ vớI ứng dụng được đóng gói
Container được thiết kế để tiêu chuẩn hóa hoàn toàn. Điều này có nghĩa là container kết nối với hệ thống chủ và với bất cứ thứ gì bên ngoài container thông qua các giao diện được định nghĩa sẵn. Một ứng dụng được đóng gói container không nên phụ thuộc hay quan tâm đến chi tiết về tài nguyên hoặc kiến trúc của hệ thống chủ, từ đó đơn giản hóa các giả định phát triển về môi trường hoạt động.
Tương tự, đối với hệ thống chủ, mỗi container được xem như một “hộp đen”. Hệ thống chủ không cần quan tâm đến chi tiết bên trong ứng dụng.
Khả năng mở rộng dễ dàng
Một trong những lợi ích của việc tách biệt giữa hệ thống chủ và các container là, với một thiết kế ứng dụng phù hợp, việc mở rộng quy mô trở nên đơn giản và trực quan. Thiết kế hướng dịch vụ kết hợp với các ứng dụng được đóng gói container tạo nền tảng cho khả năng mở rộng dễ dàng.
Một nhà phát triển có thể chạy một vài container trên máy tính cá nhân, và hệ thống này có thể được mở rộng theo chiều ngang trong môi trường staging hoặc testing. Khi các container được đưa vào sản xuất, chúng có thể được mở rộng thêm nữa.
Quản lý phụ thuộc và phiên bản ứng dụng một cách đơn giản
Container cho phép nhà phát triển đóng gói một ứng dụng hoặc một thành phần của ứng dụng cùng với tất cả các phụ thuộc của nó thành một đơn vị duy nhất. Hệ thống chủ không cần phải lo lắng về các phụ thuộc cần thiết để chạy một ứng dụng cụ thể. Miễn là hệ thống có thể chạy Docker, nó sẽ có thể chạy tất cả các container của Docker.
Điều này làm cho việc quản lý phụ thuộc trở nên dễ dàng và cũng đơn giản hóa quản lý phiên bản của ứng dụng.
Môi trường thực thi cách ly rất nhẹ
Mặc dù container không cung cấp mức độ cách ly và quản lý tài nguyên như các công nghệ ảo hóa, nhưng nhờ sự đánh đổi này, chúng mang lại môi trường thực thi cực kỳ nhẹ. Container được cách ly ở cấp độ tiến trình, chia sẻ kernel của hệ thống chủ. Điều này có nghĩa là container không chứa một hệ điều hành đầy đủ, dẫn đến thời gian khởi động gần như ngay lập tức. Các nhà phát triển có thể dễ dàng chạy hàng trăm container trên máy tính của họ mà không gặp vấn đề.
Chia sẻ lớp
Container được xây dựng theo dạng “layers”. Nếu nhiều container được xây dựng trên cùng một lớp cơ sở, chúng có thể chia sẻ lớp nền mà không cần nhân đôi dữ liệu, từ đó giảm thiểu việc sử dụng dung lượng đĩa cho các image sau này.
Tính tích hợp và dự đoán
Các tệp Docker cho phép người dùng định nghĩa các hành động chính xác cần thiết để tạo ra một image container mới. Điều này cho phép bạn “viết” môi trường thực thi của mình như thể đó là mã nguồn, và có thể lưu trữ nó trong hệ thống kiểm soát phiên bản nếu cần. Cùng một Dockerfile được xây dựng trong cùng một môi trường sẽ luôn tạo ra một image container giống hệt nhau.
Sử Dụng Dockerfiles Cho Việc Xây Dựng Lại
Mặc dù có thể tạo image container bằng một quy trình tương tác, nhưng thường thì tốt hơn là ghi lại các bước cấu hình vào một Dockerfile khi đã biết các bước cần thiết.
Dockerfile là các tệp cấu hình đơn giản mô tả cách tạo ra một image container từ một điểm khởi đầu xác định. Chúng rất hữu ích và khá dễ để làm chủ. Một số lợi ích của Dockerfile bao gồm:
- Dễ dàng kiểm soát phiên bản: Dockerfile có thể được lưu vào hệ thống kiểm soát phiên bản để theo dõi thay đổi và khôi phục lại nếu có lỗi.
- Tính dự đoán: Xây dựng image từ Dockerfile giúp loại bỏ sai sót do con người gây ra trong quá trình tạo image.
- Trách nhiệm giải trình: Nếu bạn dự định chia sẻ image của mình, việc cung cấp Dockerfile kèm theo image là một cách để người dùng khác kiểm tra quy trình tạo image. Nó như một lịch sử lệnh của các bước đã thực hiện.
- Tính linh hoạt: Tạo image từ Dockerfile cho phép bạn ghi đè các giá trị mặc định mà quy trình tương tác thường có, nghĩa là bạn không cần cung cấp quá nhiều tùy chọn runtime để image hoạt động đúng như mong đợi.
Dockerfile là công cụ tuyệt vời để tự động hóa quá trình xây dựng image container, giúp thiết lập quy trình có thể lặp lại.
Kiến trúc của ứng dụng được đóng gói Container
Khi thiết kế các ứng dụng để triển khai trong container, một trong những mối quan tâm hàng đầu là kiến trúc thực tế của ứng dụng. Nhìn chung, các ứng dụng được đóng gói container hoạt động tốt nhất khi được thiết kế theo hướng dịch vụ.
Các ứng dụng theo hướng dịch vụ tách rời chức năng của hệ thống thành các thành phần riêng biệt giao tiếp với nhau qua các giao diện đã được định nghĩa rõ ràng. Công nghệ container khuyến khích kiểu thiết kế này vì nó cho phép mỗi thành phần có thể mở rộng hoặc nâng cấp một cách độc lập.
Những ứng dụng theo kiểu thiết kế này nên có các đặc điểm sau:
- Không phụ thuộc hay quan tâm đến chi tiết cụ thể của hệ thống chủ.
- Mỗi thành phần cung cấp API nhất quán để người tiêu dùng có thể truy cập dịch vụ.
- Mỗi dịch vụ nên lấy thông tin cấu hình từ các biến môi trường trong quá trình khởi tạo.
- Dữ liệu ứng dụng nên được lưu trữ bên ngoài container, thông qua các volume được gắn kết hoặc trong các container dữ liệu.
Các chiến lược này cho phép mỗi thành phần được thay thế hoặc nâng cấp độc lập miễn là API vẫn được duy trì. Chúng cũng hướng tới việc mở rộng theo chiều ngang hiệu quả hơn do mỗi thành phần có thể được mở rộng dựa trên nút thắt tắc nghẽn hiện tại.
Thay vì hard-code các giá trị cụ thể, mỗi thành phần thường có thể định nghĩa các giá trị mặc định hợp lý. Thành phần có thể sử dụng các giá trị mặc định này như phương án dự phòng, nhưng nên ưu tiên lấy thông tin từ môi trường của nó. Điều này thường được thực hiện thông qua các công cụ service discovery, cho phép thành phần truy vấn trong quá trình khởi động.
Việc đưa cấu hình ra khỏi container và đặt vào môi trường cho phép thay đổi hành vi của ứng dụng dễ dàng mà không cần phải xây dựng lại image container. Nó cũng cho phép một thiết lập duy nhất ảnh hưởng đến nhiều instance của một thành phần. Nhìn chung, thiết kế hướng dịch vụ kết hợp tốt với chiến lược cấu hình qua môi trường bởi cả hai đều hỗ trợ triển khai linh hoạt và mở rộng quy mô một cách trực quan.
Sử dụng Docker Registry cho quản lý Container
Khi ứng dụng của bạn đã được tách thành các thành phần chức năng và được cấu hình để tương tác phù hợp với các container và các tham số cấu hình từ môi trường, bước tiếp theo thường là làm cho các image container của bạn có sẵn thông qua một registry. Việc tải image container lên registry cho phép các máy chủ Docker có thể kéo image đó và khởi chạy các instance container chỉ bằng cách biết tên image.
Có nhiều Docker registry khác nhau phục vụ cho mục đích này. Một số là registry công khai, nơi bất kỳ ai cũng có thể xem và sử dụng các image đã được commit, trong khi một số registry khác là riêng tư. Các image có thể được gán nhãn để dễ dàng nhắm mục tiêu tải xuống hoặc cập nhật.
Kết luận
Docker cung cấp những khối xây dựng cơ bản quan trọng cho các triển khai container phân tán. Bằng cách đóng gói các thành phần của ứng dụng vào các container riêng biệt, Docker giúp việc mở rộng quy mô theo chiều ngang trở nên dễ dàng, chỉ cần khởi chạy hoặc dừng các instance của từng thành phần.
Việc quản lý container với Docker trở nên đơn giản hơn khi sử dụng VPS giá rẻ từ DataOnline. Với cấu hình linh hoạt và chi phí hợp lý, bạn có thể triển khai các ứng dụng microservices hiệu quả. Hãy xem danh mục VPS của chúng tôi để tìm giải pháp phù hợp cho dự án của bạn!
Docker không chỉ cung cấp công cụ để xây dựng và triển khai container mà còn hỗ trợ quản lý và chia sẻ chúng với người dùng hoặc các máy chủ mới. Mặc dù các ứng dụng đóng gói trong container cung cấp mức độ cách ly và đóng gói cần thiết để hỗ trợ quá trình triển khai, nhưng vẫn còn nhiều yếu tố khác cần thiết để quản lý và mở rộng container trên một cụm máy chủ phân tán một cách hiệu quả. Trong bài hướng dẫn tiếp theo, chúng ta sẽ khám phá cách thức service discovery và các kho lưu trữ cấu hình phân tán toàn cầu hỗ trợ việc triển khai container trên cụm máy chủ.
