کانتینر لینوکس چیست؟ + معماری و ویژگی ها
فهرست مطالب
کانتینر لینوکس از جمله فناوری‌های مجازی سازی به حساب می‌آید و این امکان را برای شما فراهم می‌آورد تا بتوانید برنامه‌ها را به شکلی مستقل اجرا نمایید. کانتینرها بر خلاف ماشین‌های مجازی از هسته سیستم عامل استفاده می‌کنند و دارای کتابخانه و منابع لازم برای اجرای برنامه‌ها است. این مسئله باعث می‌شود تا کانتینرها سبک‌تر و کارآمدتر از ماشین‌های مجازی باشند.
تاریخچه کانتینر لینوکس
ایده اولیه کانتینرها در سال 2000 در FreeBSD به چشم خورد. این فناوری این امکان را برای FreeBSD فراهم می‌آورد تا بتواند یک سیستم FreeBSD را به بخش‌ها و زیر سیستم‌هایی تقسیم می‌کند. این زیرسیستم‌ها محیط‌هایی امن و توسعه یافته‌اند که می‌توان آن را با کاربران متعددی به اشتراک گذاشت.
در سال 2001 این محیط ایزوله به وسیله پروژه VServer توسط Jacques Gélinas به لینوکس راه یافت. با گذشت زمان فناوری‌های زیادی با یک دیگر ترکیب شدند. مثلاً Cgroups از جمله ویژگی‌های هسته است که بهره گیری از منابع را کنترل و محدود می‌سازد. Systemd یک سیستم مقدار دهی اولیه است که به مدیریت فرایندها می‌پردازد و توسط Cgroup استفاده می‌شود تا کنترل بیشتری بر روی فرایندها پیدا کند. این دو ویژگی‌ها در کنار یکدیگر یک کنترل کلی را برای لینوکس فراهم می‌آورند که می‌توان به وسیله آن‌ها یک کنترل کلی داشته باشید. حدود 7 سال بعد فناوری داکر وارد صحنه شد و با اضافه نمودن یک سری مفاهیم و ابزار جدید به کاربران اجازه داد تا به سرعت کانتینرهای لایه‌ای جدید بسازند و به راحتی آن‌ها را با دیگران به اشتراک بگذارند.
معماری کانتینرها
در این بخش قصد داریم تا به توضیح درباره اجزای اصلی کانتینرها بپردازیم.
- Container Images: عبارت‌اند از یک قالب غیرفعال و قابل توزیع از نرم افزارها که برای اجرای یک برنامه‌ها استفاده می‌شوند. تصاویر معمولاً دارای لایه‌های مختلفی هستند که هرکدام از آن‌ها تغییرات و اصلاحات خاصی را در برنامه ایجاد می‌کنند.
- Container: شامل مجموعه‌ای از اجزا و وابستگی‌ها برای اجرای یک برنامه محسوب می‌شوند. هر کانتینر از دیگر کانتینرها به شکل مجزایی میزبانی و اجرا می‌شوند و منابع به آن‌ها تخصیص داده می‌شود.
- Docker: از جمله پلتفرم‌های محبوب در زمینه ساخت، توزیع و اجرای کانتینرها به حساب می‌آید. داکر دارای اجزای متعددی است که می‌توان به Docker Engine، Docker CLI، Docker Hub اشاره کرد.
- Linux Kernel: از این فضا برای ایزوله سازی منابع استفاده می‌شود.
- Cgroups: از جمله گروه‌های کنترلی است که برای مدیریت و محدود کردن منابع مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- Runtime: این نرم افزار مسئولیت اجرای کانتینرها را بر اساس تصاویرشان بر عهده دارد و در کنار اجرا، آن‌ها را مدیریت می‌کند.
- Union: امکان ترکیب چندین سیستم فایل را به صورت یکپارچه فراهم می‌کند و به کانتینرها اجازه می‌دهد تا از لایه‌های مختلف تصویر استفاده کنند و تغییرات فقط در لایه بالایی اعمال شود.
ویژگی‌های Linux container
کانتینر لینوکس دارای ویژگی‌های کلیدی و مهمی است که در اینجا به توضیح آن‌ها می‌پردازیم.
- ایزوله سازی: اینکه کانتینرها به شکلی مستقل اجرا می‌شوند باعث می‌شود تا منابع به شکلی مجزا اختصاص داده شوند و امنیت و پایداری برنامه‌ها تا حد زیادی افزایش می‌یابد.
- سبک بودن: ازآنجا که هسته سیستم عامل به اشتراک گذاشته می‌شود سبک‌تر از ماشین‌های مجازی است و با سرعت بالاتری ایجاد و اجرا می‌گردد.
- انتقال و جابه‌جایی: کانتینرها می‌توانند از محیطی به محیط دیگر به راحتی منتقل شوند. این مسئله در بهبود سرعت در توسعه، تست و پیاده سازی برنامه‌ها اثرگذار است.
چرا از کانتینرهای لینوکس استفاده کنیم؟
مثلاً فکر کنید به دنبال توسعه یک اپلیکیشن و برنامه هستید و کار خود را بر روی یک لپ تاپ انجام می‌دهید. طبیعتاً محیط شما به یک توسعه خاص نیاز دارد. توسعه دهندگان مختلف به تبع پیکربندی‌های متفاوتی خواهند داشت. در این بخش به شما توضیح می‌دهم چه مواردی باعث شده تا کانتینرهای لینوکس به گزینه‌ای مناسب تبدیل شوند.
- منابع کم و سرعت بالا: از آنجا که در کانتینرها هسته سیستم عامل به اشتراک گذاشته می‌شود از منابع به شکلی بهینه استفاده می‌گردد که این مسئله باعث می‌شود تا کانتینرها سبک‌تر از ماشین‌های مجازی باشند و طبیعتاً از سرعت بالایی برای توسعه، تست و استقرار بهره‌مند شوند.
- امنیت بالا: ازآنجا که کانتینرها به شکلی مجزا از دیگر کانتینرها اجرا می‌گردند این مسئله میزان امنیت را بالا برده و در کنار آن تداخل‌های میان برنامه‌ها را تا حد زیادی کاهش می‌دهد.
- مدیریت منابع: شما با استفاده از کانتینرها از ابزارهای زیادی مثل Cgroups بهره مند خواهید شد و می‌توانید آن‌ها را به شکلی خاص مدیریت و حتی محدودیت‌هایی برای آن‌ها ایجاد نمایید.
- سازگاری با سیستم‌های مختلف: شما با استفاده از کانتینرها قادر خواهید بود برنامه‌ها را بدون نیاز ایجاد تغییرات عمده در سیستم‌های مختلف اجرا نمایید.
- ابزارهای متعدد: کانتینرها با طیف گسترده‌ای از ابزار سازگار هستند و می‌توانند امکانات گسترده و متنوعی را برای مدیریت ارائه دهند.
جایگزین‌هایی برای کانتینر لینوکس
امروزه جایگزین‌هایی برای Linux containerها وجود دارد که برای مثال می‌توان به این موارد اشاره کرد.
- Docker: از جمله جایگزین‌های مناسب برای لینوکس کانتینر است. این پلتفرم بر مبنای کانتینر لینوکس است که پیوسته توسعه پیدا کرده است و در حال حاضر بر روی سیستم‌های ویندوز اجرا می‌گردد.
- OpenVZ: یکی دیگر از کانتینرهای جایگزین لینوکس به حساب می‌آید که در راستای مجازی سازی سرور مورد استفاده قرار می‌گیرد. OpenVZ همانند Linux container از هسته سیستم عامل میزبان استفاده می‌کند و سرورهای مجازی را در محیط‌های ایزوله به کاربران ارائه می‌دهد.
- KVM: از جمله فناوری‌های مجازی سازی منبع باز به حساب می‌آید و مخفف ماشین مجازی مبتنی بر هسته است.
- Kubernetes: این پلتفرم منبع باز عملکرد کانتینرهای لینوکس را خودکار می‌کند.
مقایسه کانتینر و ماشین مجازی
کانتینر عبارت است از مجازی سازی در سطح سیستم عامل‌ها که به اشتراک گذاری هسته سیستم عامل می‌پردازد.
- در ماشین‌های مجازی، مجازی سازی‌ها در سطح سخت افزار با سیستم عامل‌های مستقل است. در کانتینرها منابع به شکلی بهینه استفاده می‌شوند و سبک می‌باشند. ولی ماشین‌های مجازی به منابع بیشتری نیاز پیدا می‌کنند.
- سبک بودن کانتینرها سرعت اجرا و توقف را بالا می‌برد؛ ولی در ماشین‌های مجازی به زمان بالاتری برای بوت و توقف نیاز است.
- ایزوله سازی و امنیت در کانتینرها نسبت به ماشین‌های مجازی ضعیف‌تر است.
- مقیاس‌پذیری و مدیریت در کانتینرها با استفاده از ابزار مختلف صورت می‌گیرد؛ ولی در ماشین‌های مجازی مقیاس پذیری کمتر و مدیریت پیچیده‌تر است.
اگر بخواهیم به شکلی خلاصه به مقایسه میان کانتینرها و ماشین‌های مجازی بپردازیم می‌توان این‌گونه گفت که:
| ویژگی | کانتینر | ماشین‌های مجازی |
|---|---|---|
| ساختار | اشتراک‌گذاری هسته سیستم عامل | سیستم عامل مستقل و کامل |
| استفاده از منابع | بهینه و سبک | نیازمند منابع بیشتر |
| سرعت اجرا | بالا | پایین (بوت شدن و توقف زمان‌بر) |
| ایزوله‌سازی | کمتر | قوی‌تر |
| امنیت | پایین‌تر | بالاتر |
| مقیاس‌پذیری | بالا | کمتر |
| مدیریت | آسان‌تر با استفاده از ابزارهایی مانند Kubernetes | پیچیده‌تر با ابزارهای خاص |
و در آخر
کانتینرهای لینوکس شامل برنامه‌هایی هستند که آن‌ها را از سیستم میزبانی جدا می‌سازد. کانتینرها این امکان را برای شما فراهم می‌آورند تا یک برنامه را با هرآنچه که نیاز دارد بسته بندی و به صورت یکپارچه ارسال نمایند. با استفاده از Linux container شما می‌توانید تجربه کاربری را آسان‌تر سازید. امیدواریم این محتوا توانسته باشد به سؤالات شما پاسخ دهد. جهت کسب اطلاعات بیشتر به وبلاگ پویان آی تی مراجعه نمایید و نظرات و پیشنهادات خود را با ما در میان بگذارید.
سؤالات متداول
کانتینر چیست؟
عبارت است از یک فرایند اجرایی. این فرایند از منابع سیستم جدا شده و بستری ایزوله را در راستای اجرای برنامه‌ها فراهم می‌کند.
مزایا و معایب استفاده از کانتینرها چیست؟
استفاده از کانتینرها مزایا و معایب خاص خود را دارد که برای مثال می‌توان از مزایا ایزوله سازی منابع، سرعت و کارایی مناسب، قابلیت حمل و نقل و از معایب آن پیچیدگی مدیریت را نام برد.
اولین دیدگاه را اضافه کنید.