Cos'è l'orchestrazione dei container?
L'orchestrazione dei container è il processo di automazione della rete e della gestione dei container in modo da poter distribuire applicazioni su larga scala. La containerizzazione raggruppa il codice di un'applicazione con tutti i file e le librerie necessari per l'esecuzione su qualsiasi infrastruttura. Le architetture di microservizi possono arrivare ad avere centinaia o addirittura migliaia di container man mano che le applicazioni crescono e diventano più complesse. Gli strumenti di orchestrazione dei container mirano a semplificare la gestione dell'infrastruttura dei container automatizzandone l'intero ciclo di vita, dal provisioning alla pianificazione e dall'implementazione e all'eliminazione. Le organizzazioni possono trarre vantaggio dalla containerizzazione su larga scala senza incorrere in costi di manutenzione aggiuntivi.
Perché è necessaria l'orchestrazione dei container?
I container sono diventati l'unità di elaborazione standard per le applicazioni native del cloud. I provider di cloud offrono istanze di server virtuali per l'esecuzione di tutti i tipi di carichi di lavoro di elaborazione e sono perfetti per i carichi di lavoro basati su container. L'unico requisito per poter eseguire i container è che il server stesso esegua un servizio di containerizzazione come Docker. Docker è uno strumento open source per impacchettare software e librerie associate, strumenti di sistema, codice e runtime in un container. È una soluzione leggera per l'esecuzione e la gestione di alcuni contenitori su una singola istanza di server, ma la scalabilità diventa una sfida.
Prima che esistessero le piattaforme gestite di orchestrazione dei container, le organizzazioni utilizzavano script complessi per gestire l'implementazione, la pianificazione e l'eliminazione dei container su più macchine. La gestione di questi script creava difficoltà, come il controllo delle versioni, e la configurazione era difficile da scalare. L'orchestrazione dei container automatizza e risolve queste complessità, eliminando le sfide associate alla gestione manuale.
Casi d'uso dell'orchestrazione dei container
Gli strumenti di orchestrazione dei container diventano necessari quando è necessario:
- Gestire e ridimensionare i container su diverse istanze.
- Eseguire diverse applicazioni containerizzate.
- Eseguire diverse versioni delle applicazioni (ad esempio, test e produzione su CI/CD) contemporaneamente.
- Garantire la continuità del servizio dell'app in caso di guasto del server eseguendo più istanze duplicate (repliche) di un container.
- Eseguire più istanze di un'app in più aree geografiche diverse.
- Massimizzare l'utilizzo di più istanze del server per scopi di budget.
- Eseguire applicazioni containerizzate di grandi dimensioni composte da migliaia di microservizi diversi.
Quali sono i vantaggi dell'orchestrazione dei container?
La gestione di architetture di container complesse senza una soluzione di orchestrazione dei container può essere difficile. L'orchestrazione dei container gestisce la creazione, la configurazione, la pianificazione, l'implementazione e l'eliminazione dei container. Supporta anche:
- Bilanciamento del carico delle applicazioni e gestione del traffico.
- Continuità del servizio delle app tra i container.
- Sicurezza attraverso la containerizzazione.
- Monitoraggio dello stato del container.
- Recuperare i container dalle risorse sottostanti del server o dell'istanza.
Di seguito sono riportati altri vantaggi delle orchestrazioni dei container.
Resilienza integrata
I servizi di containerizzazione semplici in genere non riavviano un contenitore se è offline. Allo stesso modo, se la macchina su cui è in esecuzione un container non funziona, il contenitore non verrà riavviato al riavvio della macchina. Le soluzioni di orchestrazione dei container possono garantire che i container vengano riavviati automaticamente o che più di una versione sia sempre in esecuzione in caso di guasto del computer.
Prestazioni potenziate
Uno dei maggiori vantaggi dell'orchestrazione dei container è che automatizza la scalabilità, la disponibilità e le prestazioni delle app containerizzate. È possibile configurare gli strumenti di orchestrazione dei container per scalare in base alla domanda, alla disponibilità della rete e alle restrizioni dell'infrastruttura. La soluzione di orchestrazione dei container è in grado di monitorare le prestazioni sulla rete di container e riconfigurare automaticamente i container per prestazioni ottimali.
Ottimizzazione delle risorse
I server e le istanze sottostanti hanno costi di esecuzione e devono essere utilizzati in modo efficiente per l'ottimizzazione dei costi. L'orchestrazione dei container consente alle organizzazioni di massimizzare l'utilizzo di ogni istanza disponibile e di creare istanze on demand in caso di esaurimento delle risorse. Ciò porta a risparmi sui costi dell'infrastruttura.
Come funziona l'orchestrazione dei container?
I container sono applicazioni o microservizi autonomi basati su Linux forniti in bundle con tutte le librerie e le funzioni necessarie per essere eseguiti su quasi tutti i tipi di macchine. L'orchestrazione dei container funziona gestendo i container su un gruppo di istanze del server (denominate anche nodi). Un gruppo di nodi che esegue container interconnessi è chiamato cluster.
L'orchestrazione dei container richiede, innanzitutto, una soluzione di containerizzazione sottostante in esecuzione su ogni nodo del cluster, in genere Docker. I nodi devono inoltre eseguire lo strumento di orchestrazione. Un nodo master designato, con un piano di controllo, è il controller della soluzione di orchestrazione stessa. L'amministratore della soluzione utilizza una GUI o un controller a riga di comando sul nodo master per gestire e monitorare lo strumento di orchestrazione dei container.
Creazione e pianificazione
La soluzione di orchestrazione dei container legge un file di configurazione dichiarativo, scritto in YAML o JSON, per apprendere lo stato specifico richiesto del sistema. Utilizzando le informazioni specificate nel file, lo strumento:
- Ottiene le immagini dei container da un registro di container.
- Dispone i container in base alle loro esigenze individuali.
- Determina la rete richiesta tra i container.
Lo strumento pianifica e distribuisce l'applicazione multi-container nel cluster. Il miglior adattamento tra nodi e container è determinato dallo strumento di orchestrazione dei container, anziché specificato nel file di configurazione. Lo strumento seleziona il nodo effettivo per eseguire ogni container in base ai vincoli di risorse del nodo, come CPU, memoria e così via, nonché ai requisiti del container definiti.
Gestione
Una volta che i container sono in esecuzione nel cluster, lo strumento di orchestrazione gestisce lo stato generale del sistema per garantire che rimanga nello stato prestazionale specificato. Ciò può includere:
- Allocazione delle risorse tra container.
- Distribuzione di container su nuovi nodi o eliminazione di container.
- Bilanciamento del carico del traffico verso l'applicazione.
Una soluzione di orchestrazione dei container gestisce il ciclo di vita dei container per ottimizzare e proteggere carichi di lavoro e ambienti multi-container grandi e complessi. Può gestire tutte le applicazioni containerizzate richieste da un'organizzazione. L'esecuzione di più nodi master per un'elevata disponibilità e tolleranza agli errori è tipica delle esigenze organizzative più elevate.
Quali sono le sfide dell'orchestrazione dei container?
Di seguito sono riportate alcune sfide relative all'orchestrazione dei container.
Livelli di gestione aggiuntivi
Kubernetes è una soluzione di orchestrazione di container open source ampiamente utilizzata per le organizzazioni. È noto per la sua facilità d'uso, la disponibilità multipiattaforma e il supporto per gli sviluppatori. Tuttavia, richiede ancora una gestione delle risorse di base. Invece dei container, ora devi gestire il provisioning delle risorse per Kubernetes. Gli strumenti di orchestrazione dei container nativi per il cloud sono una scelta migliore in quanto gestiscono autonomamente i propri requisiti di risorse.
Addestramento insufficiente
Avere semplicemente lo strumento giusto non è sufficiente per garantire un'orchestrazione ottimale dei container. È inoltre necessario un amministratore esperto dello strumento per gestire correttamente l'orchestrazione, definire lo stato desiderato e comprendere l'output del monitoraggio. Per essere un amministratore di successo di ambienti container complessi, è necessaria una profonda conoscenza di DevOps e del processo CI/CD, della containerizzazione e dell'architettura delle macchine. Potrebbe essere necessaria una formazione per sviluppare le competenze giuste nel tuo team.
Configurazioni di controllo delle versioni
Un'applicazione software ha diverse versioni: ha build particolari per ambienti particolari come sviluppo, test e produzione. Allo stesso modo, gli strumenti di orchestrazione dei container richiedono anche più configurazioni documentate con una cronologia delle versioni, il che significa che possono gestire un provisioning rapido e ripetibile insieme all'implementazione e alla gestione.
In che modo AWS può supportare i requisiti di orchestrazione dei container?
Amazon ECS è un servizio di orchestrazione di container completamente gestito che consente alle organizzazioni di creare, distribuire e gestire applicazioni containerizzate su larga scala su AWS. È privo di versioni e gestisce automaticamente il provisioning del cluster. Mantieni il controllo delle proprietà operative dei container con la possibilità di specificare i requisiti di CPU e memoria, rete, policy IAM e il tipo di avvio e i volumi di dati. Bastano semplici chiamate API per avviare e interrompere applicazioni compatibili con container, eseguire query sullo stato del cluster e accedere a molte funzionalità AWS comuni come i gruppi di sicurezza, Elastic Load Balancing (ELB), i volumi Amazon Elastic Block Store (EBS) e i ruoli AWS Identity Access Management (IAM).
Per chi utilizza Kubernetes per l'orchestrazione dei container, Amazon Elastic Kubernetes Service (Amazon EKS) è un servizio Kubernetes gestito per eseguire i servizi Kubernetes nel cloud AWS o nei data center on-premise. On-premise, EKS fornisce una soluzione Kubernetes completamente supportata con strumenti integrati e un'implementazione in AWS Outposts, macchine virtuali o server. Nel cloud, Amazon EKS gestisce automaticamente la disponibilità e la scalabilità dei nodi del piano di controllo (control-plane) Kubernetes responsabili di una serie di attività, quali la pianificazione dei container, la gestione della disponibilità delle applicazioni, l’archiviazione dei dati del cluster e altro. Puoi sfruttare le prestazioni, la scalabilità, l'affidabilità e la disponibilità dell'infrastruttura AWS, oltre alle integrazioni con i servizi AWS per rete e sicurezza.
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