Virtual Machine (VM) và Container Virtualization đang là những công nghệ được chú ý trong quản lý hạ tầng và triển khai ứng dụng trên điện toán đám mây. Để hiểu rõ hơn về những công nghệ này, chúng ta cần tìm hiểu về từng khái niệm và vai trò của chúng.
Khái quát về Virtual Machine và Container
Máy ảo (Virtual Machine - VM) là một phần mềm hoặc phần cứng giả lập một hệ thống máy tính và chạy các ứng dụng giống như máy tính thực sự. Máy ảo giúp tạo ra một môi trường ảo trong đó người dùng có thể chạy các hệ điều hành và ứng dụng mà không cần phải cài đặt trực tiếp lên máy tính vật lý.
Bên cạnh đó, Container là một hình thức ảo hóa cấp hệ điều hành (OS-level virtualization), cho phép chạy và đóng gói ứng dụng cùng với tất cả các thành phần cần thiết để nó có thể chạy độc lập trên bất kỳ môi trường nào tương thích với container. Containers cung cấp một cách tiện lợi và nhẹ nhàng để triển khai và quản lý ứng dụng mà không cần đến sự phức tạp của máy ảo truyền thống.
Điểm khác biệt giữa Container và Virtual Machine
Container và Virtual Machine (VM) là hai công nghệ có nhiều điểm tương đồng, nhưng chúng có những khác biệt quan trọng. VM giải quyết các thách thức về cơ sở hạ tầng bằng cách tối đa hóa việc sử dụng máy chủ và cho phép di chuyển khối lượng công việc giới hạn. Trong khi đó, Container giải quyết các vấn đề liên quan đến ứng dụng bằng cách nâng cao các phương pháp DevOps, hỗ trợ kiến trúc microservices, tăng cường khả năng di động và tối ưu hóa tài nguyên sử dụng.
Sự khác biệt chính giữa Container và VM
VM bao gồm Guest OS (HĐH khách) cùng với toàn bộ mã nguồn cần thiết cho các ứng dụng và phần phụ thuộc ứng dụng của chúng. Thông thường, các thành tố này được chạy trên một máy chủ duy nhất hoặc một nhóm máy chủ. VM image thường có kích thước khoảng gigabyte và có thể có nhiều VM cùng tồn tại trên một máy chủ vật lý duy nhất, ngay cả khi chúng chạy trên các hệ điều hành khác nhau. Bằng cách abstract các máy chủ khỏi phần cứng, VM có xu hướng tồn tại trong suốt vòng đời của chúng.
Container chia sẻ cùng một Host OS (HĐH máy chủ) và chỉ bao gồm các ứng dụng cần thiết cũng như các dependency (thành phần phụ thuộc) của chúng. Kích thước container image thường tính theo megabyte. Mỗi container chạy trên một máy chủ sử dụng cùng một hệ điều hành cơ bản. Do đó, container có thể được khởi tạo nhanh chóng trong vòng một phần nghìn giây, làm cho chúng có hiệu quả cao đối với các trường hợp tạm thời cần được khởi tạo và xóa bỏ để đáp ứng nhanh chóng sự thay đổi về nhu cầu.
Container Virtualization là gì?
Container Virtualization (ảo hóa vùng chứa) là một cách diễn đạt khác để mô tả quá trình sử dụng container trong việc ảo hóa và chạy ứng dụng. Container virtualization thường được sử dụng để mô tả việc tạo ra và quản lý môi trường ảo cho các ứng dụng bằng cách sử dụng các container.
Container virtualization giúp tạo ra một lớp ảo hóa ở cấp độ hệ điều hành, nơi mà nhiều container chia sẻ một hệ điều hành host và chạy trực tiếp trên kernel của hệ điều hành đó. Mỗi container cung cấp một môi trường đóng gói độc lập với tất cả các phụ thuộc và thư viện cần thiết để chạy ứng dụng một cách độc lập. Container virtualization giảm overhead và tăng tính di động so với ảo hóa máy ảo truyền thống.
Lợi ích của Container Virtualization
Container Virtualization mang lại nhiều lợi ích cho doanh nghiệp, bao gồm:
Triển khai nhanh chóng: Container có dung lượng nhẹ và khả năng triển khai nhanh chóng. Container bao gồm các dependency, library, binary và file cấu hình, cho phép chúng dễ dàng được triển khai trên các nền tảng và môi trường khác nhau khi cần.
Tính di động: Container giúp cho ứng dụng có thể di chuyển dễ dàng giữa các môi trường khác nhau mà không cần phải lo lắng về các phụ thuộc phần mềm khác nhau.
Tính nhất quán: Container chứa tất cả các phụ thuộc phần mềm và đảm bảo tạo ra một môi trường nhất quán trên nhiều nền tảng.
Tính linh hoạt: Container cho phép các ứng dụng chạy trên cùng một hệ điều hành và chia sẻ tài nguyên của hệ điều hành đó, giúp tối ưu hóa tài nguyên sử dụng.
Tính bảo mật: Container giúp cô lập ứng dụng và tăng cường bảo mật hệ thống.
Docker là gì và hoạt động như thế nào?
Docker là một nền tảng phần mềm mã nguồn mở cho phép triển khai và quản lý ứng dụng dựa trên công nghệ container được ra mắt năm 2013. Docker hoạt động trên sự kết hợp giữa một Docker engine với hai yếu tố: Một server và một client. Giao tiếp giữa server và client nhờ REST API.
Công nghệ container giúp đóng gói các ứng dụng và phần phụ thuộc của chúng vào một gói duy nhất, giúp cho việc triển khai ứng dụng trở nên nhanh chóng, dễ dàng và linh hoạt hơn. Các container chứa tất cả các phụ thuộc phần mềm và đảm bảo tạo ra một môi trường nhất quán trên nhiều nền tảng.
Các thành phần và công cụ của Docker
Docker Engine: Là một công cụ có khả năng xử lý một số tác vụ và quy trình về xây dựng ứng dụng trên container. Công cụ này tạo ra quy trình daemon trên máy chủ có thể lưu trữ hình ảnh, container, mạng hoặc khối lượng tài nguyên. Đặc biệt, các daemon này với khả năng cung cấp CLI tạo điều kiện tương tác dễ dàng hơn với người dùng.
Dockerfile: Tạo ra các container được đặt tên là Dockerfile.
Docker Compose: Giúp xác định các thành phần của container.
Docker Hub: Cho phép xuất bản và chia sẻ ứng dụng dựa trên container thông qua một thư viện chung.
Trusted Registry: Sử dụng như một kho lưu trữ được theo dõi và phân phối các hình ảnh trên container.
Docker Swarm: Hỗ trợ cân bằng tải cụm và tích hợp các tài nguyên lại với nhau nhằm mở rộng quy mô triển khai container cho nhiều máy chủ.
Universal Control Plane: Là một cụm web quản lý các ứng dụng
Kubernetes là gì và hoạt động như thế nào?
Kubernetes là một nền tảng mã nguồn mở giúp quản lý các ứng dụng container như Docker. Kubernetes giúp bạn đảm bảo các ứng dụng container chạy ở bất kì đâu và bất kì lúc nào bạn muốn, đồng thời giúp chúng tìm thấy các tài nguyên và công cụ cần thiết để chạy.
Thành phần chính của Kubernetes
Node: Là một máy chủ hoặc một instance của máy chủ. Node có thể là một máy chủ vật lý hoặc một máy chủ ảo.
Pod: Là một nhóm các container, chia sẻ cùng một môi trường và tài nguyên. Pod là đơn vị nhỏ nhất trong Kubernetes và được sử dụng để quản lý các container .
Service: Là một đối tượng trong Kubernetes, giúp các Pod có thể tương tác với nhau. Service giúp các Pod có thể tìm thấy nhau và tạo ra một địa chỉ IP ảo để các Pod có thể tương tác với nhau.
Deployment: Là một đối tượng trong Kubernetes, giúp quản lý các Pod và Service. Deployment giúp định nghĩa các Pod và Service, đồng thời giúp quản lý các phiên bản của các Pod và Service.
Mối quan hệ giữa Docker và Kubernetes
Docker và Kubernetes là hai công nghệ phổ biến nhất cho việc phát triển container. Docker được sử dụng để đóng gói ứng dụng vào các container, trong khi Kubernetes được sử dụng để điều phối và quản lý các container đó trong sản xuất.
Kubernetes cung cấp khả năng điều phối cho các ứng dụng dựa trên container, bao gồm triển khai và tự động mở rộng (với số lượng lỗi tối thiểu). Nền tảng Docker bổ sung cho Kubernetes, tăng cường tính năng phát triển, bảo mật và hiệu quả 2. Docker cung cấp một môi trường đáng tin cậy cho các ứng dụng của bạn, giúp đơn giản hóa quá trình triển khai và quản lý các ứng dụng của bạn với Kubernetes.
Hai nền tảng này hoạt động hài hòa cùng nhau để tạo ra một hệ sinh thái hoàn chỉnh cho phát triển, triển khai và quản lý các container. Sau khi các nhà phát triển đã đóng gói ứng dụng của họ thành các container an toàn bằng Docker, Kubernetes có thể điều phối các container này, tự động hóa nhiều công việc liên quan đến quản lý và triển khai chúng trong sản xuất.
Sự khác biệt giữa Docker và Kubernetes
Docker và Kubernetes là hai công nghệ khác nhau, nhưng có thể được sử dụng cùng nhau để xây dựng, phát triển và mở rộng các ứng dụng được đóng gói trong các container.
Docker là một công nghệ mã nguồn mở và định dạng tệp container để tự động hóa triển khai các ứng dụng dưới dạng các container độc lập, có thể chạy trên đám mây hoặc on-premises.
Kubernetes là phần mềm triển khai mã nguồn mở cung cấp API để điều khiển cách và nơi các container sẽ chạy. Nó cho phép bạn triển khai các container Docker và giúp bạn giải quyết một số khó khăn vận hành khi di chuyển để mở rộng nhiều container, triển khai trên nhiều máy chủ. Kubernetes cho phép bạn điều phối một cụm các máy ảo và lên lịch các container để chạy trên các máy ảo đó dựa trên các tài nguyên tính toán có sẵn và yêu cầu tài nguyên của từng container. Các container được nhóm lại thành các pod, đơn vị hoạt động cơ bản cho Kubernetes. Những container và pod này có thể được mở rộng đến trạng thái mong muốn của bạn và bạn có thể quản lý vòng đời của chúng để giữ cho ứng dụng của bạn hoạt động.
Sử dụng riêng lẻ hay kết hợp giữa Docker và Kubernetes?
Tùy vào nhu cầu và quy mô dự án, Docker và Kubernetes có thể được sử dụng riêng lẻ hoặc kết hợp
Sử dụng riêng lẻ Docker
Dự án nhỏ hoặc đơn giản:
Nếu dự án của bạn có quy mô nhỏ hoặc đơn giản, có thể không cần sự phức tạp của Kubernetes. Docker cung cấp môi trường đóng gói ứng dụng và chạy chúng một cách độc lập.
Dễ học và triển khai nhanh:
Docker thường dễ học và triển khai nhanh chóng. Nếu bạn chỉ muốn đóng gói và chạy ứng dụng mà không cần các tính năng quản lý và mở rộng phức tạp, Docker có thể là sự lựa chọn tốt.
Kết hợp Docker và Kubernetes
Quy mô lớn và môi trường sản xuất:
Kubernetes là lựa chọn phổ biến cho các dự án lớn và trong môi trường sản xuất có dây chuyền. Kubernetes cung cấp các tính năng mạnh mẽ như quản lý mở rộng, tự động hóa triển khai và cân bằng tải.
Tính linh hoạt và mở rộng:
Kết hợp Docker và Kubernetes giúp tăng tính linh hoạt và mở rộng dự án. Docker tạo ra ảnh đóng gói có thể chạy trên bất kỳ nền tảng nào, trong khi Kubernetes quản lý việc triển khai và quản lý các container đóng gói.
Quản lý tài nguyên hiệu quả:
Kubernetes giúp quản lý tài nguyên hiệu quả hơn, đảm bảo sự linh hoạt trong việc chia sẻ và mở rộng ứng dụng của bạn.
Tính ổn định và khả dụng cao:
Kubernetes cung cấp tính năng như tự phục hồi và quản lý lỗi, giúp đảm bảo tính ổn định và khả dụng cao của hệ thống
Lời kết
Trong bối cảnh môi trường kinh doanh ngày càng phụ thuộc vào công nghệ, việc hiểu và sử dụng hiệu quả các công nghệ như Docker và Kubernetes là điều cực kỳ quan trọng. Chúng không chỉ giúp tối ưu hóa hệ thống mà còn mang lại tính linh hoạt và hiệu suất cao cho các ứng dụng đám mây.