کانتینر ابری محیطی سبک برای اجرای برنامه‌ها در زیرساخت ابری است. کانتینر، کد برنامه و وابستگی‌های لازم را در یک محیط مستقل کنار هم نگه می‌دارد تا دردسر هماهنگ کردن کتابخانه‌ها، تنظیمات و سرویس‌های مختلف کمتر شود. مثلا یک فروشگاه اینترنتی برای اجرا فقط به کد نیاز ندارد؛ PHP، دیتابیس، وب‌ سرور و کتابخانه‌های مختلف هم پای کار هستند. در روش سنتی باید این اجزا را روی هر سرور تنظیم کنید، اما کانتینر همه‌چیز را در یک محیط مشخص قرار می‌دهد و انتقال برنامه بین سرورها را ساده‌تر می‌کند.

در این مقاله از پارس هاست بررسی می‌کنیم کانتینر ابری چیست، چطور کار می‌کند، چه کاربردها و مزایایی دارد و چه تفاوتی بین کانتینر، ماشین مجازی و سرور ابری وجود دارد؛ در ادامه مجله پارس هاست همراه ما باشید.

کانتینر ابری چیست؟

کانتینر ابری یا Cloud Container یک محیط ایزوله و سبک برای اجرای برنامه‌ها روی زیرساخت ابری است. در این روش، برنامه به همراه کد، تنظیمات، کتابخانه‌ها و ابزارهای لازم داخل یک کانتینر قرار می‌گیرد و در محیطی ایزوله از سایر برنامه‌ها اجرا می‌شود. برخلاف ماشین‌های مجازی که یک سیستم‌ عامل کامل را جداگانه اجرا می‌کنند، کانتینرها از هسته سیستم‌ عامل میزبان استفاده می‌کنند. همین تفاوت باعث می‌شود کانتینرها سریع‌تر اجرا شوند و منابع کمتری مصرف کنند.

مثال: فرض کنید چند تیم برنامه‌نویسی در یک شرکت روی پروژه‌های مختلف کار می‌کنند. یکی از تیم‌ها با نسخه خاصی از PHP کار می‌کند و تیم دیگر به نسخه متفاوتی از Node.js نیاز دارد. نصب همه این محیط‌ها روی یک سرور معمولی ممکن است باعث تداخل شود. کانتینرها این مشکل را حل می‌کنند. هر پروژه محیط مخصوص خودش را دارد و بدون ایجاد اختلال کنار پروژه‌های دیگر اجرا می‌شود.

کانتینر کلود چگونه کار می‌کند؟

برای فهم بهتر کانتینر ابری باید با چند مفهوم اصلی آشنا شویم:

۱. Image یا ایمیج کانتینر

ایمیج در واقع قالبی برای ساخت و اجرای کانتینر است و اجزای لازم برای اجرای برنامه را در خود دارد:

• سیستم‌ عامل پایه
• زبان برنامه‌نویسی
• کتابخانه‌ها
• تنظیمات نرم‌افزاری
• فایل‌های مورد نیاز برنامه

وقتی یک ایمیج اجرا می‌شود، یک کانتینر ساخته می‌شود. مثلا توسعه‌دهنده ایمیجی برای اجرای بخش وب یک سایت وردپرسی آماده می‌کند که PHP و تنظیمات موردنیاز برنامه را در اختیار دارد.

۲. Runtime کانتینر

Container Runtime بخشی از زیرساخت کانتینر است که اجرای کانتینرها و چرخه عمر آن‌ها را مدیریت می‌کند. ابزارهایی مثل containerd و CRI-O در این دسته قرار می‌گیرند. Docker نیز پلتفرمی شناخته‌شده برای ساخت، اجرا و مدیریت کانتینرها است و در لایه‌های زیرین خود از فناوری‌هایی مانند containerd استفاده می‌کند. اگر می‌خواهید بیشتر با این فناوری آشنا شوید، بهتر است بدانید داکر چیست تا با یکی از اولین مفاهیم مهم در این زمینه آشنا شوید.

۳. زیرساخت ابری

در سناریوهای ابری، کانتینرها روی سرورهای ابری یا سرویس‌های مدیریت‌شده کانتینر اجرا می‌شوند. این سرورها منابعی مثل پردازنده، رم و فضای ذخیره‌سازی را در اختیار کانتینر قرار می‌دهند. در معماری‌های بزرگ‌تر، سرویس‌هایی مثل کوبرنتیز (Kubernetes) وظیفه مدیریت تعداد زیادی کانتینر را برعهده می‌گیرند. مثلا اگر یک فروشگاه آنلاین در زمان جشنواره با افزایش ترافیک روبه‌رو شود، کوبرنتیز در صورت تنظیم قابلیت Autoscaling، تعداد نمونه‌های برنامه را افزایش می‌دهد تا سرویس ظرفیت بیشتری برای پاسخگویی به درخواست‌ها داشته باشد.

تفاوت کانتینر ابری با ماشین مجازی چیست؟

یکی از سوال‌های رایج این است که کانتینر چه تفاوتی با ماشین مجازی دارد؟ هر دو فناوری برای جداسازی محیط‌های نرم‌افزاری استفاده می‌شوند، اما روش کارشان فرق دارد.

وب‌سایت شرکت فناوری Red Hat در همین رابطه اشاره می‌کند:

“KVM virtual machines require a kernel of their own. Linux containers share the kernel of the host operating system. It is usually possible to launch a much larger number of containers than virtual machines on the same hardware.” «ماشین‌های مجازی KVM برای اجرا به کرنل اختصاصی خودشان نیاز دارند، اما کانتینرهای لینوکسی از کرنل سیستم عامل میزبان به‌صورت مشترک استفاده می‌کنند. از این رو، معمولا روی یک سخت‌افزار مشخص می‌توان تعداد بسیار بیشتری کانتینر نسبت به ماشین مجازی اجرا کرد.» منبع: redhat.com

تفاوت‌های کانتینر ابری با ماشین مجازی را به‌طور خلاصه در جدول زیر مشاهده می‌‎کنید:

مثال: اگر روی یک سرور چند سایت یا چند سرویس کوچک دارید، کانتینر گزینه جذابی است. اما اگر به یک محیط کاملا مستقل با سیستم‌ عامل جدا نیاز دارید، ماشین مجازی انتخاب مناسب‌تری خواهد بود. اینجا تفاوت مجازی سازی سرور و کانتینرسازی بهتر مشخص می‌شود. مجازی‌سازی سرور بیشتر روی ساخت چند ماشین مستقل تمرکز دارد، اما کانتینر روی اجرای سریع و انعطاف‌پذیر برنامه‌ها تمرکز می‌کند.

ارتباط Docker و کانتینر ابری

بسیاری از افراد وقتی نام کانتینر را می‌شنوند، مستقیم به داکر فکر می‌کنند. دلیلش هم محبوبیت بالای این ابزار است. داکر یک پلتفرم برای ساخت و مدیریت کانتینرها است. توسعه‌دهندگان با داکر می‌توانند برنامه را بسته‌بندی کنند، آن را روی سیستم خود آزمایش کنند و بعد همان نسخه را روی سرور ابری اجرا کنند. مثلا یک تیم برنامه‌نویسی می‌تواند این مراحل را دنبال کند:

1. برنامه را داخل Docker Container قرار دهد.
2. آن را روی سیستم شخصی تست کند.
3. همان کانتینر را روی سرور ابری اجرا کند.
4. بدون تغییرات بزرگ، نسخه جدید را منتشر کند.

این روند سرعت توسعه را بیشتر می‌کند و خطاهای ناشی از تفاوت محیط‌ها را کاهش می‌دهد.

مزایای استفاده از کانتینر ابری

محبوبیت کانتینرها فقط به‌خاطر سرعت نیست. این فناوری چند مزیت مهم دیگر هم دارد:

1. اجرای سریع‌تر برنامه‌ها: کانتینرها نیاز ندارند هر بار یک سیستم‌ عامل کامل را اجرا کنند. به‌همین‌دلیل معمولا در چند ثانیه آماده فعالیت می‌شوند.
2. مصرف کمتر منابع: در مقایسه با ماشین‌های مجازی، کانتینرها حجم کمتری دارند و منابع سرور را بهتر مصرف می‌کنند.
3. انتقال ساده بین محیط‌ها: یکی از مشکلات قدیمی توسعه‌دهندگان، تفاوت محیط تست و سرور اصلی بود. مثلا برنامه روی لپ‌تاپ درست کار می‌کرد، اما با خطای سرور مواجه می‌شدیم. کانتینر این فاصله را کمتر می‌کند؛ چون همان محیطی که برنامه در آن توسعه پیدا می‌کند، روی سرور هم اجرا می‌شود.
4. مقیاس‌پذیری بهتر: در سرویس‌های پرترافیک، تعداد کاربران همیشه ثابت نیست. یک سایت ممکن است امروز بازدید معمولی داشته باشد و فردا با یک کمپین تبلیغاتی، چند برابر کاربر دریافت کند. کانتینرها کمک می‌کنند منابع موردنیاز سریع‌تر افزایش یا کاهش پیدا کنند.

۶ کاربرد مهم کانتینر ابری در دنیای واقعی

امروز شرکت‌های زیادی از کانتینرها برای اجرای سرویس‌های خود استفاده می‌کنند. مهمترین کاربردهای کانتینر ابری عبارت‌اند از:

• اجرای سایت‌ها و فروشگاه‌های اینترنتی
• راه‌اندازی APIها و سرویس‌های نرم‌افزاری
• اجرای برنامه‌های سازمانی
• مدیریت دیتابیس‌های جداگانه
• ساخت محیط تست برای برنامه‌نویسان
• اجرای سرویس‌های میکروسرویس

مثال: یک شرکت نرم‌افزاری که چند بخش مختلف مثل حساب کاربری، پرداخت و جستجو دارد، می‌تواند هر بخش را داخل یک کانتینر جدا اجرا کند. در این حالت، تغییر یک بخش روی قسمت‌های دیگر تاثیر مستقیم نمی‌گذارد.

ارتباط کانتینر ابری با IaaS چیست؟

IaaS چیست؟ این سوال زمانی مطرح می‌شود که درباره زیرساخت ابری صحبت می‌کنیم. IaaS یا Infrastructure as a Service مدلی از خدمات ابری است که منابعی مثل سرور، شبکه و فضای ذخیره‌سازی را به‌صورت مجازی در اختیار کاربران قرار می‌دهد. در واقع، IaaS لایه زیرین را تامین می‌کند و کانتینر روی این زیرساخت اجرا می‌شود. برای نمونه:

• سرویس ابری منابع سخت‌افزاری را ارائه می‌دهد.
• سرور مجازی سیستم‌ عامل را اجرا می‌کند.
• داکر، کانتینرها را مدیریت می‌کند.
• برنامه داخل کانتینر اجرا می‌شود.

این زنجیره باعث می‌شود شرکت‌ها بدون خرید تجهیزات فیزیکی، زیرساخت مورد نیاز خود را سریع راه‌اندازی کنند.

آیا کانتینر ابری جای سرور مجازی را می‌گیرد؟

نه همیشه. سرور مجازی هنوز برای بسیاری از پروژه‌ها انتخاب مناسبی است. مثلا سایت‌های کوچک، برنامه‌های ساده یا پروژه‌هایی که نیاز به تنظیمات خاص سیستم‌ عامل دارند، معمولا روی VPS به‌خوبی اجرا می‌شوند. اما برای پروژه‌هایی که رشد سریع دارند، چند سرویس مختلف اجرا می‌کنند یا نیاز به انتشار سریع نسخه‌های جدید دارند، کانتینرها انعطاف بیشتری ارائه می‌دهند.

در عمل، بسیاری از شرکت‌ها ترکیبی از هر دو روش را استفاده می‌کنند؛ یعنی کانتینرها را روی سرورهای مجازی یا زیرساخت ابری اجرا می‌کنند. اگر برای اجرای پروژه خود به خرید سرور مجازی (VPS) نیاز دارید، می‌توانید سرور مجازی موردنظر خود را از پارس هاست تهیه کنید.

سرور ابری چیست و چه ارتباطی با Cloud Container دارد؟

سرور ابری (Cloud Server) یک سرور مجازی است که روی زیرساخت ابری اجرا می‌شود و منابعی مانند CPU، RAM، فضای ذخیره‌سازی و شبکه را در اختیار برنامه‌ها قرار می‌دهد. کانتینر ابری معمولا روی همین سرورهای ابری اجرا می‌شود؛ یعنی سرور ابری نقش بستر پردازشی را دارد و کانتینر، محیطی مستقل برای اجرای نرم‌افزار فراهم می‌کند. در واقع، سرور ابری منابع لازم را تامین می‌کند و کانتینر ابری کمک می‌کند برنامه‌ها سریع‌تر، منظم‌تر و قابل‌انتقال‌تر روی این منابع اجرا شوند.

مثال: یک شرکت نرم‌افزاری می‌تواند یک سرور ابری با سیستم‌ عامل لینوکس تهیه کند، سپس داکر را روی آن نصب کنید و بخش‌های مختلف برنامه خود مانند پنل کاربری، API و سرویس پرداخت را در کانتینرهای جداگانه اجرا کند.

هاست ابری چیست و چه تفاوتی با کانتینر ابری دارد؟

هاست ابری (Cloud Hosting) یک سرویس میزبانی آماده است که برای قرار دادن وب‌سایت‌ها و برنامه‌های تحت وب روی زیرساخت ابری استفاده می‌شود. در هاست ابری، کاربر معمولا درگیر مدیریت سیستم‌عامل، تنظیمات سرور و نرم‌افزارهای زیرساختی نمی‌شود و بیشتر روی مدیریت سایت یا محتوای خود تمرکز دارد. در مقابل، کانتینر ابری یک روش اجرای نرم‌افزار است که برنامه، تنظیمات و وابستگی‌های آن را در یک محیط مستقل قرار می‌دهد و معمولا برای پروژه‌های حرفه‌ای‌تر و معماری‌های نرم‌افزاری مدرن استفاده می‌شود.

مثال: برای یک وب‌سایت وردپرسی که نیاز به مدیریت ساده دارد، هاست ابری سرویس مناسبی است؛ اما یک پلتفرم فروش آنلاین بزرگ که بخش‌هایی مانند جستجو، پرداخت و حساب کاربری را جداگانه توسعه می‌دهد، ممکن است از کانتینرهای ابری برای مدیریت بهتر این سرویس‌ها استفاده کند.

آیا کانتینر ابری جایگزین سرور ابری یا هاست ابری می‌شود؟

خیر، کانتینر ابری جایگزین مستقیم سرور ابری یا هاست ابری نیست، زیرا هرکدام در یک لایه متفاوت از زیرساخت فناوری اطلاعات قرار دارند. سرور ابری منابع پردازشی و محیط اجرای برنامه را فراهم می‌کند، هاست ابری یک سرویس آماده برای میزبانی ارائه می‌دهد و کانتینر ابری روشی برای بسته‌بندی و اجرای نرم‌افزارها است. در بسیاری از پروژه‌های مدرن، این فناوری‌ها در کنار هم استفاده می‌شوند؛ به این صورت که کانتینرها روی سرورهای ابری اجرا می‌شوند و سرویس‌های ابری مختلف مدیریت آن‌ها را ساده‌تر می‌کنند.

مثال: یک فروشگاه اینترنتی بزرگ ممکن است از سرور ابری برای تامین منابع، از کوبرنتیز برای مدیریت کانتینرها و از چندین کانتینر جداگانه برای اجرای بخش‌هایی مانند سایت اصلی، API، سیستم پرداخت و پایگاه داده استفاده کند.

کانتینر ابری؛ راهی منعطف برای اجرای برنامه‌ها در فضای ابری

کانتینر ابری یکی از فناوری‌های مهم در معماری مدرن ابری است که با قرار دادن کد، تنظیمات و وابستگی‌های یک برنامه در یک محیط مستقل، فرایند توسعه، انتقال و اجرای نرم‌افزارها را ساده‌تر می‌کند. ابزارهایی مانند داکر و کوبرنتیز به سازمان‌ها کمک می‌کنند سرویس‌های خود را سریع‌تر راه‌اندازی کنند، منابع را بهتر مدیریت کنند و در صورت افزایش کاربران، مقیاس‌پذیری راحت‌تری داشته باشند.

کانتینر ابری به‌تنهایی جایگزین سرور ابری یا هاست ابری نیست؛ بلکه در کنار این فناوری‌ها معنا پیدا می‌کند. سرور ابری زیرساخت پردازشی مورد نیاز را ارائه می‌دهد، هاست ابری یک راهکار ساده‌تر برای میزبانی ارائه می‌دهد و کانتینر ابری روش اجرای انعطاف‌پذیر و قابل‌انتقال برنامه‌ها را فراهم می‌کند.

اگر یک کسب‌وکار با رشد سریع، چندین سرویس نرم‌افزاری یا نیاز به انتشار مداوم نسخه‌های جدید دارید، آشنایی با مفاهیمی مانند کانتینر ابری، داکر، کوبرنتیز و IaaS به شما کمک می‌کند معماری ابری مناسب‌تری برای اجرای برنامه‌های خود انتخاب کنید.

سوالات متداول

١. کانتینر ابری چیست و چه کاربردی دارد؟

کانتینر ابری یک محیط مجازی سبک برای اجرای برنامه‌ها در زیرساخت ابری است که کد، تنظیمات و وابستگی‌های نرم‌افزار را در یک بسته مستقل قرار می‌دهد. این فناوری برای توسعه سریع‌تر، مدیریت سرویس‌ها و مقیاس‌پذیری بهتر استفاده می‌شود.

٢. تفاوت کانتینر ابری با سرور مجازی چیست؟

سرور مجازی یک سیستم‌ عامل مستقل را اجرا می‌کند، اما کانتینر از هسته سیستم‌ عامل میزبان استفاده می‌کند. به‌همین‌دلیل کانتینرها معمولا سبک‌تر هستند و سریع‌تر اجرا می‌شوند.

٣. آیا داکر همان کانتینر ابری است؟

خیر. داکر یک ابزار برای ساخت و مدیریت کانتینرها است. کانتینر ابری یک مفهوم گسترده‌تر است که اجرای برنامه‌ها داخل محیط‌های کانتینری روی زیرساخت ابری را شامل می‌شود.