Container là gì? Đặc điểm và các định dạng tiêu chuẩn

 

Container là gì?

Container là một công nghệ ảo hóa ở cấp độ hệ điều hành, cho phép đóng gói toàn bộ ứng dụng cùng với các thư viện, file cấu hình và môi trường chạy cần thiết vào một đơn vị độc lập. Nói cách khác, container là giải pháp chuyển giao phần mềm giữa các môi trường máy tính khác nhau, hạn chế rủi ro xung đột giữa các môi trường. 

Container có thể hoạt động đồng nhất trên nhiều môi trường khác nhau. Ví dụ như máy tính của lập trình viên và máy tính của tester có thể tận dụng container để chuyển giao phần mềm, dữ liệu hoặc hoạt động giữa môi trường staging mà không xảy ra xung đột. 

Container tạo ra một môi trường cô lập hoàn toàn có chứa mã nguồn, thư viện runtime, thư viện hệ thống, công cụ hệ thống,... Đây là những thành phần để khởi chạy một phần mềm mà không bị các yếu tố liên quan đến môi trường hệ thống ảnh hưởng hoặc ảnh hưởng tới phần còn lại của hệ thống. 

Không giống như máy ảo (Virtual Machine) phải tạo ra một hệ điều hành riêng cho mỗi ứng dụng, container chia sẻ chung kernel của hệ điều hành gốc. Điều này giúp container nhẹ hơn, khởi chạy nhanh hơn và tiết kiệm tài nguyên hơn so với VM.

Các lợi ích của Container

Việc sử dụng công nghệ container mang lại nhiều giá trị thiết thực cho cả nhà phát triển phần mềm lẫn doanh nghiệp. Vậy cụ thể những lợi ích của container là gì?

• Kích thước nhỏ gọn: Kích thước dung lượng của container chỉ khoảng vài chục MB trong khi khả năng lưu trữ nhiều hơn so với sử dụng virtual machines. 
• Khởi động ngay lập tức: Ứng dụng được lưu trữ trong container được khởi tạo ngay lập tức giúp lập trình sử dụng container đúng lúc và giải phóng dung lượng ngay khi không cần thiết. 
• Cho phép module hóa hệ thống với quy mô lớn: Khi container hóa, ứng dụng được chia thành nhiều module khác nhau giúp việc quản lý và thay đổi chúng dễ dàng hơn. Các container này cũng rất nhẹ nên module riêng lẻ có thể khởi tạo ngay khi cần.
• Tính linh hoạt cao: Ứng dụng trong container có thể chạy ổn định trên mọi môi trường mà không lo xung đột cấu hình. 
• Dễ dàng mở rộng: Container có khả năng mở rộng ngang (scaling) linh hoạt, phù hợp cho hệ thống microservices và các ứng dụng có lưu lượng thay đổi. 
• Đơn giản hóa quản lý: Khi kết hợp với các công cụ như Docker hay Kubernetes, việc triển khai giám sát và cập nhật ứng dụng trở nên tự động và hiệu quả hơn. 
• Bảo mật an toàn: Mỗi container được tách biệt, giúp hạn chế rủi ro khi có lỗ hổng trong một ứng dụng. 

Đặc điểm của Container

Mô hình kiến trúc của container bao gồm 3 thành phần chính là: server (máy chủ vật lý hoặc máy chủ ảo), host OS (hệ điều hành cài đặt trên server) và các container. Trong một môi trường cụ thể, các ứng dụng sẽ có sự phụ thuộc cả về phần cứng và phần mềm để hoạt động.

Các ứng dụng này được Container Engine ảo hóa tinh gọn và cô lập sự phụ thuộc của chúng bằng cách đóng chúng thành các container. Tiến trình cô lập này đều chia sẻ kernel của host OS để giảm sự phụ thuộc của ứng dụng vào tầng OS. Điều này giúp việc triển khai phương pháp “deploy anywhere” trở nên hiệu quả hơn. Container được gần như tức thì, giúp việc scale-up và scale-down theo nhu cầu được thực hiện nhanh chóng.

 

Các định dạng Container tiêu chuẩn

Trong quá trình phát triển, container đã được chuẩn hóa thành nhiều định dạng khác nhau nhằm đảm bảo tính tương thích và dễ dàng triển khai trên nhiều nền tảng. Một số định dạng Container tiêu chuẩn như: 

• Docker containers: Định dạng container phổ biến nhất, cho phép đóng gói ứng dụng và các thành phần liên quan vào một image, được sử dụng rộng rãi trong môi trường phát triển, kiểm thử và triển khai thực tế. 
• App Container Image (ACI): Được phát triển với mục tiêu tạo ra một định dạng container đơn giản, bảo mật và dễ tích hợp. ACI tập trung vào khả năng kiểm soát, tính minh bạch và bảo mật trong triển khai ứng dụng. 
• Open Container Initiative (OCI): Một chuẩn mở phát triển một tiêu chuẩn chung cho các định dạng container, cho phép container có thể chạy trên nhiều công cụ, nền tảng khác nhau. 
• LXC (Linux Containers): Đây là công nghệ container đời đầu, khai thác trực tiếp tính năng cgroups và namespaces của Linux. Công nghệ này gần giống máy ảo ở cách quản lý môi trường như vẫn nhẹ và tiết kiệm tài nguyên. 

Những giải pháp quản lý Container

Khi số lượng container trong hệ thống ngày càng nhiều, việc quản lý thủ công trở nên phức tạp và khó kiểm soát. Do đó, các giải pháp quản lý container ra đời nhằm tự động hóa quá trình triển khai, giám sát và mở rộng ứng dụng. Trong đó, Docker Enterprise Edition là giải pháp quản lý phổ biến nhất hiện nay. Giải pháp này được tích hợp, kiểm tra và chứng nhận cho các ứng dụng chạy trên hệ điều hành Linux hoặc Windows. 

Ngoài ra, có một số giải pháp quản lý container khác cũng được nhiều người quan tâm như: 

• CoreOS’s Tectonic: Giải pháp quản lý container bằng cách đóng gói các nguồn mở cần thiết để xây dựng cơ sở hạ tầng và bổ sung thêm các tính năng như: bảng quản lý, tích hợp SSO, Quay.io
• Red Hat: Nền tảng quản lý container tại chỗ với cốt lõi là container ứng dụng của Docker và theo sự điều phối, quản lý của Kubernetes. 
• Rancher Labs: Giải pháp quản lý container mã nguồn mở giúp lập trình viên dễ dàng triển khai và quản lý container trên bất cứ cơ sở hạ tầng nào.

Phiên bản Linux và Windows phù hợp để chạy Container

Để hiểu rõ Container là gì và vận hành hiệu quả, hệ điều hành đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo tính ổn định và hiệu suất. Tùy vào môi trường triển khai, doanh nghiệp có thể lựa chọn Linux hoặc Windows với các phiên bản tối ưu nhất.

 

Phiên bản Linux

Nếu chỉ sử dụng Linux như một máy chủ thì một số tính năng sẽ không thực sự cần thiết để chạy container. Thay vào đó bạn có thể chọn một số phiên bản Linux được thiết kế riêng để chạy container như: 

• Container Linux: Hệ điều hành container với kích thước nhẹ đầu tiên được xây dựng để chạy container. 
• RancherOS: Phiên bản Linux được xây dựng từ các container và chuyên dùng để chạy container. 
• Photon OS: Phiên bản lưu trữ container Linux mini được tối ưu hóa để chạy trên nền tảng VMware. 
• Project Atomic Host: Hệ điều hành container với kích thước nhẹ có nhiều phiên bản trên CentOS và Fedora, 
• Ubuntu Core: Phiên bản được thiết kế như một hệ điều hành máy chủ cho các thiết bị iOT, có thể triển khai cloud container quy mô lớn. 

Phiên bản Windows

Từ năm 2016 cho đến nay, Microsoft đã phát triển khả năng chạy Windows container trong Windows Server 2016 và Windows 10. Cũng có nhiều Docker container được thiết kế riêng cho Windows và có thể quản lý bằng tài khoản Docker hoặc PowerShell của Microsoft. 

Các phiên bản có thể khởi chạy được Windows container bao gồm: phiên bản Standard của Windows Server 2016, phiên bản Streamlined của Server Core, phiên bản Nano Server,... Ngoài ra, Microsoft cũng giới thiệu thêm Hyper-V container giúp gia tăng thêm tính cô lập khi chạy container trong Hyper-V virtual machine.

Bảo mật cho container

Mặc dù container mang lại nhiều lợi ích về tốc độ triển khai và tối ưu tài nguyên, nhưng việc bảo mật luôn là yếu tố quan trọng cần được chú trọng. Đặc thù của container là chia sẻ kernel hệ điều hành, vì vậy nếu không được quản lý đúng cách, rủi ro bảo mật có thể lan rộng trong toàn hệ thống. Vậy những giải pháp bảo mật container là gì?

Các nhà sản xuất phần mềm như Docker, Twistlock, Poluverse,... đã phát triển nhiều phần mềm tăng cường bảo mật cho container như: 

• Phần mềm bảo mật của Dock: Bổ sung tính năng đánh dấu container giúp ngăn chặn việc triển khai các container không an toàn. Đồng thời thông báo cho quản trị viên khi xuất hiện các lỗ hổng trong container. 
• Giải pháp bảo mật của Twistlock: Cung cấp các hành vi dự kiến của container, danh sách whitelists, các hoạt động kết nối, phương pháp lưu trữ để ngăn chặn hoặc gắn cờ với những hoạt động độc hại, không mong muốn.
• Phần mềm bảo mật của Polyverse: Khi một container an toàn, ứng dụng nằm trong container sẽ được khởi chạy ngay trên đó để giảm tối đa thời gian hacker khai thác tấn công. 

So sánh Container và Virtual Machines

Cả container và máy ảo (Virtual Machine – VM) đều là công nghệ ảo hóa, nhưng chúng hoạt động theo cách khác nhau và phục vụ những mục tiêu khác nhau. Khi nắm được kiến thức về container là gì và hiểu được sự khác biệt giữa hai công nghệ này, bạn sẽ chọn được giải pháp phù hợp cho hạ tầng của mình. 

Tiêu chí	Container	Virtual Machines (VMs)
Cấu trúc	Chia sẻ chung kernel của hệ điều hành gốc, chỉ đóng gói ứng dụng và thư viện	Mỗi VM chạy trên hypervisor, có hệ điều hành riêng đầy đủ
Hiệu năng và tốc độ	Khởi động trong vài giây, nhẹ, ít tiêu tốn CPU và RAM	Khởi động chậm hơn, nặng, tiêu tốn nhiều tài nguyên
Tính di động	Dễ dàng chạy trên nhiều môi trường (local, cloud, on-premise)	Khó di chuyển, gắn chặt với hypervisor và hệ điều hành riêng
Quản lý và mở rộng	Linh hoạt, dễ mở rộng ngang (scaling), triển khai nhanh với Kubernetes	Mở rộng kém linh hoạt, quản lý phức tạp hơn
Trường hợp sử dụng	Microservices, CI/CD, ứng dụng cần tốc độ triển khai nhanh và linh hoạt.	Chạy nhiều hệ điều hành khác nhau, chạy hệ thống ERP, tài chính, ngân hàng, phần mềm doanh nghiệp, ứng dụng cần độ ổn định cao
Tính tương thích	Chỉ chạy được trên OS giống với Host	Chạy được trên nhiều hệ điều hành khác nhau (Windows, Linux, macOS)

 

Hiểu rõ container là gì giúp doanh nghiệp nắm bắt một trong những công nghệ quan trọng nhất của hạ tầng hiện đại. Hy vọng rằng những thông tin trong bài viết này của HostingViet có thể giúp bạn tận dụng triển khai container trong triển khai ứng dụng ở nhiều môi trường khác nhau.