Containerisierung (engl. containerization) hat die Art und Weise, wie wir Anwendungen entwickeln, bereitstellen und verwalten, revolutioniert. Sie ermöglicht es Anwendungen, konsistent in verschiedenen Umgebungen zu laufen, von der lokalen Entwicklungsumgebung bis hin zum Produktionsserver. Indem eine Anwendung und ihre Abhängigkeiten in einem einzigen Container zusammengefasst werden, gewährleistet die Containerisierung, dass die Software unabhängig von der Bereitstellungsumgebung einheitlich funktioniert.
Die Bedeutung der Containerisierung in der modernen IT-Infrastruktur kann nicht hoch genug eingeschätzt werden. Containerisierung löst das altbekannte Problem „Es funktioniert nicht auf meinem Rechner“ durch die Schaffung einer portablen und konsistenten Laufzeitumgebung. Diese Konsistenz fördert die Zusammenarbeit unter Entwicklern, vereinfacht Deployments und erhöht die Effizienz im Anwendungsmanagement. Da Cloud-Computing und die Mikroservice-Architektur weiter wachsen, ist die Containerisierung zu einer wichtigen Technologien für Entwickler und Systemadministratoren geworden.
Was ist Containerisierung?
Containerisierung ist eine Form der Virtualisierung, bei der eine Anwendung und ihre Abhängigkeiten in einem Container gebündelt werden. Im Gegensatz zu herkömmlichen virtuellen Maschinen teilen sich Container den Kernel des Host-Betriebssystems, laufen jedoch in isolierten Benutzerumgebungen. Diese Isolation gewährleistet, dass Container portabel sind und konsistent in verschiedenen Umgebungen ausgeführt werden können.
Container bündeln alles, was eine Anwendung benötigt, um zu laufen, einschließlich Code, Laufzeitumgebung, Systemwerkzeuge, Bibliotheken und Einstellungen. Diese selbständige Natur von Containern beseitigt Konflikte zwischen verschiedenen Umgebungen und erleichtert so die Entwicklung, das Testen und das Deployment von Anwendungen.
Containerisierung vs. Traditionelle Virtualisierung
Der Hauptunterschied zwischen Containern und virtuellen Maschinen liegt in ihrer Architektur. Virtuelle Maschinen enthalten eine vollständige Kopie eines Betriebssystems sowie einen Hypervisor, der mehrere VMs auf einer einzigen Hardwareplattform verwaltet. Im Gegensatz dazu teilen sich Container den Kernel des Host-Betriebssystems und laufen als isolierte Prozesse, wodurch sie wesentlich leichter und effizienter sind. Diese Effizienz führt zu schnelleren Startzeiten, reduziertem Ressourcenverbrauch und größerer Skalierbarkeit.
Eine Alternative zur Containerisierung ist die traditionelle Virtualisierung, bei der mehrere virtuelle Maschinen (VMs) auf einem einzigen physischen Server erstellt werden. Jede VM führt ihr eigenes Betriebssystem aus, was ressourcenintensiv sein kann und eine langsame Startzeit zur Folge hat. Obwohl VMs eine starke Isolation bieten und sich gut eignen, um mehrere unterschiedliche Betriebssysteme auf derselben Hardware auszuführen, fehlt ihnen die Agilität und Effizienz von Containern.
Dies ist ein sehr komplexes Thema, aber glücklicherweise haben wir einen vollständigen Artikel dazu, welcher ins Detail geht. Es ist Teil unserer Cloud Explained Series – Also schau dir unseren Containers vs. Virtual Machines Artikel an.
Containerisierung und Microservices
Im Kontext der Microservice-Architektur spielt die Containerisierung eine wichtige Rolle. Microservices beinhalten die Aufteilung einer Anwendung in kleinere, unabhängig deploybare Dienste, die miteinander kommunizieren. Container sind ideal für Microservices, da sie für jeden Dienst eine isolierte und konsistente Umgebung bereitstellen. Diese Isolation hilft, Dependencies zu verwalten, die Sicherheit zu erhöhen und den Bereitstellungsprozess zu vereinfachen, sodass Entwickler einzelne Dienste aktualisieren und skalieren können, ohne die gesamte Anwendung zu beeinträchtigen.
Wenn du mehr über Microservices und deren Funktionsweise erfahren möchtest, lese unseren Artikel „Was sind Microservices?“.
Gängige Containerisierungssoftware
Die Containerisierung ist auf mehrere Schlüsselkomponenten angewiesen, um effektiv zu funktionieren. Diese Komponenten arbeiten zusammen, um ein nahtloses und effizientes Umfeld für die Entwicklung, den Einsatz und das Management von Anwendungen zu schaffen.
Docker und seine Rolle in der Containerisierung
Docker ist die am weitesten verbreitete Containerisierungsplattform. Es vereinfacht den Prozess der Erstellung, Bereitstellung und Ausführung von Containern. Docker stellt eine standardisierte Softwareinheit zur Verfügung, sodass sich Anwendungen unabhängig davon, wo sie laufen, gleich verhalten. Mit Docker können Entwickler eine Anwendung und deren Abhängigkeiten in einem Docker-Image bündeln. Anschließend können sie dieses Image konsistent über verschiedene Umgebungen hinweg teilen und bereitstellen.
Die Beliebtheit von Docker resultiert aus seiner Benutzerfreundlichkeit, dem umfangreichen Ökosystem und der starken Community-Unterstützung. Es umfasst Werkzeuge zum Erstellen, Bereitstellen und Ausführen von Containern und bietet somit eine All-in-One-Lösung für die Containerisierung. Docker Hub, ein cloudbasierter Registry-Dienst, ermöglicht es Benutzern, Docker-Images zu teilen und darauf zuzugreifen, was seine Nützlichkeit weiter erhöht.
Zum Glück bietet Contabo ein einsatzbereites Cloud-Init-Skript, mit dem du deinen Server in Sekundenschnelle für Docker einrichten kannst. Weitere Informationen darüber, was Cloud-Init ist und wie es funktioniert, findest du in unserer eigenen Cloud-Init Landing Page.
Kubernetes für Container-Orchestrierung
Während Docker die Erstellung und den Einsatz von einzelnen Containern bewältigt, wird Kubernetes zur Orchestrierung und Verwaltung von großen, Containeranwendungen eingesetzt. Kubernetes automatisiert die Bereitstellung, Skalierung und Verwaltung von Anwendungscontainern über Cluster von Maschinen hinweg. Es bietet hohe Verfügbarkeit, Lastenausgleich und effizientes Ressourcenmanagement, wodurch es unverzichtbar für den Betrieb von produktionsreifen Anwendungen wird.
Kubernetes stellt sicher, dass Container im gewünschten Zustand laufen, übernimmt das Failover und ermöglicht Rolling Updates ohne Ausfallzeiten. Seine leistungsstarke API ermöglicht es Entwicklern, den gewünschten Zustand ihrer Anwendungen zu definieren und lässt Kubernetes den Rest verwalten, wodurch komplexe Bereitstellungs- und Verwaltungsaufgaben vereinfacht werden.
Wenn du dich jetzt fragst, „Was ist besser – Docker oder Kubernetes?“, dann haben wir den passenden Guide für dich! In unserem ausführlichen Artikel “Docker vs. Kubernetes: Ein Vergleich “ vergleichen wir diese beiden populären Tools und warum sie sich nicht gegenseitig ausschließen, sondern einander ergänzen.
Andere wichtige Tools
Zusätzlich zu Docker und Kubernetes gibt es einige weitere Tools, die wichtige Rollen im Containerisierungsökosystem spielen. Tools wie Helm, ein Paketmanager für Kubernetes, helfen dabei, komplexe Kubernetes-Anwendungen zu verwalten, indem sie es den Nutzern ermöglichen, selbst die kompliziertesten Anwendungen zu definieren, zu installieren und zu aktualisieren.
Ein weiteres wichtiges Werkzeug ist Prometheus, ein Open-Source-Überwachungs- und Warnwerkzeug, das für Zuverlässigkeit entwickelt wurde. Es bietet leistungsstarke Abfragefunktionen und integriert sich gut mit Kubernetes, was eine effektive Überwachung von containerisierten Anwendungen ermöglicht.
Container-Registries wie Docker Hub, Google Container Registry, und Azure Container Registryspeichern und verteilen Container-Images. Diese Registries bieten sichere Speicherung und einfachen Zugriff auf Container-Images, was den Bereitstellungsprozess erleichtert.
Containerisierungs-Workflow erklärt
Containerisierung ist eine leistungsstarke Technologie, die mehrere Phasen umfasst, um eine effiziente Bereitstellung und Verwaltung von Anwendungen zu gewährleisten. Das Verständnis des Lebenszyklus von Containern ist für die effektive Nutzung dieser Technologie unerlässlich.
Containerlebenszyklus: Erstellen, Bereitstellen, Ausführen, Verwalten
Der Container-Lebenszyklus umfasst vier Hauptstufen: Erstellen, Bereitstellen, Ausführen und Verwalten.
- Erstellen: Dies ist die Anfangsphase, in der ein Container-Image erstellt wird. Das Image enthält den Anwendungscode, die Runtime, die Bibliotheken und die Dependencies. Entwickler verwenden häufig Dockerfiles. Dabei handelt es sich um Skripte mit Anweisungen, um die Erstellung von Docker-Images zu automatisieren.
- Bereitstellen: Sobald das Container-Image erstellt ist, speichert das System es in einem Container-Registry wie Docker Hub oder einem privaten Registry. Das Bereitstellen umfasst das Abrufen des Container-Images aus dem Registry und das Ausführen im Zielumfeld. CI/CD-Pipelines können das Bereitstellen automatisieren, um Konsistenz und Effizienz sicherzustellen.
- Ausführen: In dieser Phase führt eine Laufzeitumgebung die containerisierte Anwendung aus. Docker Engine oder andere Containerlaufzeiten wie Containerd handhaben die Ausführung von Containern. Diese Phase umfasst das Starten des Containers, das Ausführen der Anwendung und das Sicherstellen, dass sie wie erwartet funktioniert.
- Verwalten: Die Verwaltung von Containern erfordert Überwachung, Skalierung und Aktualisierung der Containerprogramme. Orchestrierungstools wie Kubernetes verwalten den Lebenszyklus von Containern in großem Maßstab und sorgen für hohe Verfügbarkeit, Lastenausgleich und effiziente Ressourcennutzung.
Vorteile der Containerisierung
Die Containerisierung bietet zahlreiche Vorteile, die es zu einer bevorzugten Wahl für moderne Anwendungsentwicklung und -einsatz machen. Hier sind einige der wichtigsten Vorteile:
Effizienz und Ressourcenoptimierung
Container sind leichtgewichtig und verbrauchen weniger Ressourcen im Vergleich zu herkömmlichen virtuellen Maschinen. Da Container den Kernel des Host-Betriebssystems teilen, benötigen sie weniger Overhead, was zu einer besseren Performance und effizienteren Ressourcennutzung führt. Diese Effizienz ermöglicht den Betrieb mehrerer Container auf einem einzigen Host ohne signifikante Leistungsverschlechterung.
Übertragbarkeit und Skalierbarkeit
Einer der wichtigsten Vorteile der Containerisierung ist die Übertragbarkeit. Container bündeln alle notwendigen Komponenten einer Anwendung, einschließlich Abhängigkeiten und Konfigurationseinstellungen, um sicherzustellen, dass die Anwendung konsistent in verschiedenen Umgebungen läuft. Diese Portabilität vereinfacht den Prozess des Verschiebens von Anwendungen zwischen Entwicklungs-, Test- und Produktionsumgebungen sowie über verschiedene Cloud-Plattformen hinweg.
Container verbessern auch die Skalierbarkeit. Orchestrierungstools wie Kubernetes ermöglichen die automatische Skalierung von Containeranwendungen basierend auf Nachfrage. Das bedeutet, dass du zusätzliche Container dynamisch bereitstellen oder entfernen kannst, um unterschiedliche Arbeitslasten zu bewältigen und so optimale Leistung und Kosteneffizienz sicherzustellen.
Verbesserte Sicherheit
Durch die Isolierung von Anwendungen wird eine zusätzliche Sicherheitsstufe geschaffen. Jeder Container läuft in seiner eigenen isolierten Umgebung, was die möglichen Auswirkungen von Sicherheitslücken begrenzt. Wenn ein Container kompromittiert wird, wirkt sich dies nicht auf andere Container aus, die auf demselben Host laufen.
Darüber hinaus ermöglicht die Containerisierung die Umsetzung von Sicherheits-Best-Practices, wie dem Prinzip der minimalen Rechtevergabe, indem die Berechtigungen der Container auf das unbedingt notwendige Maß beschränkt werden, damit die Anwendung funktioniert. Tools und Frameworks für Containersicherheit wie Docker Security Scanning und Kubernetes Sicherheitsrichtlinien helfen dabei, eine sichere Containerumgebung zu erhalten.
Fazit
Die Containerisierung ist aufgrund ihrer Effizienz, Übertragbarkeit und verbesserter Sicherheit zu einem Eckpfeiler der modernen Anwendungsentwicklung und -implementierung geworden. Durch die Isolierung von Anwendungen und deren Abhängigkeiten in Containern können Entwickler konsistente Leistung in verschiedenen Umgebungen sicherstellen. Der Einsatz von Orchestrierungstools wie Kubernetes verbessert die Skalierbarkeit und das Management von Containeranwendungen und macht die Containerisierung zu einer unverzichtbaren Technologie für die heutigen Cloud-nativen Anwendungen.
Die Containerisierung optimiert nicht nur den Entwicklungs- und Bereitstellungsprozess, sondern bietet auch erhebliche Ressourceneinsparungen und verbesserte Sicherheit. Da Organisationen weiterhin die Microservices-Architektur übernehmen und sich in Richtung Multi-Cloud- und Hybrid-Cloud-Umgebungen bewegen, wird die Bedeutung der Containerisierung nur noch zunehmen.