mardi , 27 octobre 2020

Conteneurs : avantages et inconvénients de la conteneurisation

Mis à jour le:

Découvrez l’histoire de la technologie de conteneurisation, les avantages et les inconvénients de l’utilisation des conteneurs et son lien avec la virtualisation.

Qu’est-ce que la conteneurisation ?

Conteneurisation

La conteneurisation est devenue une tendance majeure du développement logiciel en tant qu’alternative ou compagnon de la virtualisation.

Il s’agit d’encapsuler ou d’empaqueter le code logiciel et toutes ses dépendances afin qu’il puisse s’exécuter de manière uniforme et cohérente sur n’importe quelle infrastructure.

La technologie évolue rapidement.

Cela se traduit par des avantages mesurables pour les développeurs et les équipes d’exploitation ainsi que pour l’infrastructure logicielle globale.

La conteneurisation permet aux développeurs de créer et de déployer des applications plus rapidement et de manière plus sécurisée. Avec les méthodes traditionnelles, le code est développé dans un environnement informatique spécifique. Lorsqu’il est transféré vers un nouvel emplacement, cet environnement entraîne souvent des bogues et des erreurs.

Par exemple, lorsqu’un développeur transfère du code d’un ordinateur de bureau vers une machine virtuelle (VM) ou d’un système d’exploitation Linux vers un système d’exploitation Windows.

La conteneurisation élimine ce problème en regroupant le code de l’application avec les fichiers de configuration, les bibliothèques et les dépendances associés nécessaires à son exécution. Ce package unique de logiciel ou « conteneur » est extrait du système d’exploitation hébergeur.

Par conséquent, il est autonome et devient portable – capable de fonctionner sur n’importe quelle plateforme ou cloud, sans problèmes.

L’émergence du Docker Engine

L'émergence du Docker Engine
Organisation du Docker Engine

Le concept de conteneurisation et d’isolement des processus date de plusieurs décennies. Cependant, l’émergence du moteur open source Docker Engine en 2013 a accéléré l’adoption de cette technologie.

C’est un standard de l’industrie pour les conteneurs avec des outils de développement simples et une approche d’emballage universelle. Le cabinet de recherche Gartner prévoit que plus de 50 % des entreprises utiliseront la technologie des conteneurs en 2020. Et les résultats d’une enquête de fin 2017 menée par IBM suggèrent que l’adoption se produit encore plus rapidement. Ils révèlent que 59 % des utilisateurs ont amélioré la qualité des applications et réduit les défauts en tant que résultat.

Les conteneurs sont souvent qualifiés de « légers ». Cela signifie qu’ils partagent le noyau du système d’exploitation de la machine et suppriment les frais liés à l’association d’un système d’exploitation dans chaque application.

Les conteneurs ont une capacité intrinsèquement plus petite qu’une machine virtuelle et nécessitent moins de temps de démarrage. Cela permet à beaucoup plus de conteneurs de s’exécuter sur la même capacité de calcul qu’une seule machine virtuelle. Ce qui améliore l’efficacité des serveurs et, par conséquent, réduit les coûts de serveur et de licence.

En termes simples, la conteneurisation permet aux applications d’être « écrites une seule fois et exécutées n’importe où ». Cette portabilité est importante en termes de processus de développement et de compatibilité avec les fournisseurs.

Elle offre également d’autres avantages notables, tels que l’isolation des erreurs, la facilité de gestion et la sécurité, pour n’en nommer que quelques-uns. Nous parlons plus bas des avantages de la conteneurisation.

Conteneurisation des applications

Conteneurisation des applications

Les conteneurs encapsulent une application sous la forme d’un package exécutable unique de logiciels. Celui-ci regroupe le code d’application avec tous les fichiers de configuration, les bibliothèques et les dépendances associés nécessaires à son exécution.

Les applications conteneurisées sont « isolées » en ce sens qu’elles ne sont pas regroupées dans une copie du système d’exploitation.

En revanche, un moteur d’exécution open source (tel que le moteur d’exécution Docker) est installé sur le système d’exploitation hébergeur. Il devient le canal permettant aux conteneurs de partager un système d’exploitation avec d’autres conteneurs sur le même système informatique.

D’autres couches de conteneurs, telles que les bacs et bibliothèques communs, peuvent également être partagées entre plusieurs conteneurs. Cela supprime les frais liés à l’exécution d’un système d’exploitation dans chaque application et réduit la capacité des conteneurs et leur démarrage plus rapide, ce qui améliore l’efficacité des serveurs.

L’isolement des applications en tant que conteneurs réduit également le risque que du code malveillant présent dans un conteneur ait un impact sur d’autres conteneurs ou envahisse le système hébergeur.

Les applications sont devenues portables

Applications mobile

L’abstraction du système d’exploitation hébergeur rend les applications conteneurisées portables et capables de s’exécuter de manière uniforme et cohérente sur n’importe quelle plateforme ou cloud.

Les conteneurs peuvent être facilement transportés d’un ordinateur de bureau vers une machine virtuelle (VM) ou d’un système d’exploitation Linux vers un système d’exploitation Windows. Ils fonctionneront ainsi de manière cohérente sur des infrastructures virtualisées ou sur des serveurs « bare metal » traditionnels, sur site ou dans le cloud.

Cela garantit que les développeurs de logiciels peuvent continuer à utiliser les outils et les processus avec lesquels ils sont le plus à l’aise.

Nous pouvons ainsi comprendre pourquoi les entreprises adoptent rapidement la conteneurisation comme approche supérieure du développement et de la gestion des applications.

La conteneurisation permet aux développeurs de créer et de déployer des applications plus rapidement et de manière plus sécurisée, qu’il s’agisse d’un monolithe traditionnel (une application logicielle à un seul niveau) ou d’un microservice modulaire (un ensemble de services faiblement couplés).

De nouvelles applications basées sur le cloud peuvent être créées à partir de zéro en tant que microservices conteneurisés. Cela consiste à diviser une application complexe en une série de services plus petits spécialisés et gérables.

Les applications existantes peuvent être rempaquetées dans des conteneurs (ou des microservices conteneurisés) qui utilisent plus efficacement les ressources de calcul.

Les avantages de l’utilisation des conteneurs

Avantages de la conteneurisation

La conteneurisation offre des avantages significatifs aux développeurs et aux équipes de développement, notamment les suivants :

  • Portabilité : un conteneur crée un package exécutable de logiciels qui est extrait du système d’exploitation hébergeur (non lié ou dépendant de celui-ci). Par conséquent, ce package est portable et capable de fonctionner de manière uniforme et cohérente sur n’importe quelle plateforme ou cloud.
  • Agilité : Le Docker Engine open source qui exécute les conteneurs a lancé la norme de l’industrie pour les conteneurs avec des outils de développement simples et une approche de packaging universelle qui fonctionne à la fois sur les systèmes d’exploitation Linux et Windows.
    L’écosystème des conteneurs s’est déplacé vers des moteurs gérés par l’Open Container Initiative (OCI). Les développeurs de logiciels peuvent continuer à utiliser des outils et des processus agiles ou DevOps pour le développement et l’amélioration rapides des applications.
  • Vitesse : les conteneurs sont souvent qualifiés de « légers ». Cela signifie qu’ils partagent le noyau du système d’exploitation (OS) de la machine et ne sont pas embourbés par ces frais supplémentaires.
    Non seulement cela améliore l’efficacité des serveurs, mais cela réduit également les coûts de serveur et de licence. Puis, les temps de démarrage sont accélérés étant donné qu’il n’y a pas de système d’exploitation à démarrer.
  • Isolation des erreurs : chaque application conteneurisée est isolée et fonctionne indépendamment des autres. La défaillance d’un conteneur n’affecte pas le fonctionnement continu des autres conteneurs. Les équipes de développement peuvent identifier et corriger tout problème technique dans un conteneur sans aucun temps d’arrêt dans d’autres conteneurs. En outre, le moteur de conteneur peut tirer parti de toutes les techniques d’isolation de sécurité du système d’exploitation, telles que le contrôle d’accès SELinux, pour isoler les erreurs dans les conteneurs.
  • Efficacité : les logiciels exécutés dans des environnements conteneurisés partagent le noyau du système d’exploitation de la machine. Puis, les couches d’application d’un conteneur peuvent être partagées entre les conteneurs. Ainsi, les conteneurs ont une capacité intrinsèquement plus petite qu’une machine virtuelle et nécessitent moins de temps de démarrage. Cela permet à beaucoup plus de conteneurs de s’exécuter sur la même capacité de calcul qu’une seule machine virtuelle. Ce qui améliore l’efficacité des serveurs, réduisant les coûts de serveur et de licence.
  • Facilité de gestion : une plateforme d’orchestration de conteneurs automatise l’installation, la mise à l’échelle et la gestion des charges de travail et des services conteneurisés. Les plateformes d’orchestration de conteneurs peuvent faciliter les tâches de gestion telles que la mise à l’échelle des applications conteneurisées, le déploiement de nouvelles versions d’applications et la surveillance, la journalisation et le débogage, entre autres fonctions. Kubernetes est une technologie open source (à l’origine open-source par Google, basée sur leur projet interne appelé Borg). Il est peut-être le système d’orchestration de conteneurs le plus populaire disponible. A l’origine, il automatise les fonctions des conteneurs Linux. Kubernetes fonctionne avec de nombreux moteurs de conteneur, tels que Docker, mais aussi avec tout système de conteneur conforme aux normes Open Container Initiative (OCI) pour les formats d’image de conteneur et les environnements d’exécution.
  • Sécurité : l’isolement des applications en tant que conteneurs empêche par nature l’invasion de code malveillant d’affecter d’autres conteneurs ou le système hébergeur. De plus, des autorisations de sécurité peuvent être définies pour empêcher automatiquement les composants indésirables d’entrer dans des conteneurs ou limiter les communications avec des ressources inutiles.

Les types de la conteneurisation

Les types de la conteneurisation

La croissance rapide de l’intérêt et de l’utilisation des solutions basées sur des conteneurs a conduit à la nécessité de normes autour de la technologie des conteneurs et de l’approche du code logiciel d’emballage.

L’Open Container Initiative (OCI), créée en juin 2015 par Docker et d’autres leaders de l’industrie, promeut des normes et des spécifications communes, minimales et ouvertes autour de la technologie des conteneurs.

Pour cette raison, l’OCI contribue à élargir les choix de moteurs open source. Les utilisateurs ne seront pas enfermés dans la technologie d’un fournisseur particulier, mais pourront plutôt profiter des technologies certifiées OCI.

Ce qui leur permet de créer des applications conteneurisées à l’aide d’un ensemble diversifié d’outils DevOps et de les exécuter de manière cohérente sur l’infrastructure(s) de leur choix.

Aujourd’hui, Docker est l’une des technologies de moteur de conteneur les plus connues et les plus utilisées, mais ce n’est pas la seule option disponible.

L’écosystème se standardise sur les conteneurs et d’autres alternatives comme :

  • CoreOS rkt,
  • Mesos Containerizer,
  • LXC Linux Containers,
  • OpenVZ et
  • crio-d.

Les fonctionnalités et les valeurs par défaut peuvent être différentes, mais l’adoption et l’exploitation des spécifications OCI au fur et à mesure de leur évolution garantira que les solutions sont indépendantes du fournisseur.

Celles-ci sont certifiées pour fonctionner sur plusieurs systèmes d’exploitation et utilisables dans plusieurs environnements.

Microservices et conteneurisation

Microservices et conteneurisation

Les sociétés de logiciels, grandes et petites, adoptent les microservices comme une approche supérieure du développement et de la gestion d’applications, par rapport au modèle monolithique précédent.

Ce dernier combine une application logicielle avec l’interface utilisateur associée et la base de données sous-jacente en une seule unité sur une plateforme de serveur unique.

Avec les microservices, une application complexe est divisée en une série de services plus petits et plus spécialisés, dont chacun avec ses propres base de données et logique métier.

Les microservices communiquent ensuite entre eux via des interfaces communes (comme les API) et des interfaces REST (comme HTTP). À l’aide de microservices, les équipes de développement peuvent se concentrer sur la mise à jour de domaines spécifiques d’une application sans affecter celle-ci dans son ensemble, ce qui accélère le développement, les tests et le déploiement.

Les concepts derrière les microservices et la conteneurisation sont similaires. En effet, tous les deux sont des pratiques de développement logiciel qui transforment essentiellement les applications en ensembles de services ou de composants plus petits, portables, évolutifs, efficaces et plus faciles à gérer.

De plus, les microservices et la conteneurisation fonctionnent bien lorsqu’ils sont utilisés ensemble. Les conteneurs fournissent une encapsulation légère de n’importe quelle application, qu’il s’agisse d’un monolithe traditionnel ou d’un microservice modulaire.

Un microservice, développé dans un conteneur, bénéficie alors de tous les avantages inhérents à la conteneurisation. Ce sont la portabilité en termes de processus de développement et de compatibilité avec les fournisseurs (pas de verrouillage des fournisseurs), ainsi que l’agilité des développeurs, l’isolation des erreurs, l’efficacité des serveurs, l’automatisation de l’installation, la mise à l’échelle et la gestion, et les couches de sécurité, entre autres.

Les conteneurs, le cloud et les microservices

Les conteneurs, le cloud et les microservices

Les communications d’aujourd’hui migrent rapidement vers le cloud, où les utilisateurs peuvent développer des applications rapidement et efficacement. Les applications et les données basées sur le cloud sont accessibles depuis n’importe quel appareil connecté à Internet. Ce qui permet aux membres de l’équipe de travailler à distance et en déplacement.

Les fournisseurs de services cloud (CSP) gèrent l’infrastructure sous-jacente. Cela permet aux entreprises d’économiser le coût des serveurs et d’autres équipements et fournit également des sauvegardes réseau automatisées pour plus de fiabilité.

Les infrastructures cloud évoluent à la demande et peuvent ajuster dynamiquement les ressources informatiques, la capacité et l’infrastructure à mesure que les exigences de charge changent. De plus, les fournisseurs de services de communication mettent régulièrement à jour les offres, offrant aux utilisateurs un accès continu aux dernières technologies innovantes.

Les conteneurs, les microservices et le cloud computing travaillent ensemble pour amener le développement et la livraison d’applications à de nouveaux niveaux qui ne sont pas possibles avec les méthodologies et les environnements traditionnels.

Ces approches de nouvelle génération ajoutent de l’agilité, de l’efficacité, de la fiabilité et de la sécurité au cycle de vie du développement logiciel. Cela permet une livraison plus rapide des applications et des améliorations aux utilisateurs finaux et au marché.

Pour en savoir plus sur les microservices, consultez « Quels sont les microservices ? »

Sécurité

Sécurisation

Les applications conteneurisées ont intrinsèquement un niveau de sécurité puisqu’elles peuvent s’exécuter en tant que processus isolés et peuvent fonctionner indépendamment des autres conteneurs. Véritablement isolé, cela pourrait empêcher tout code malveillant d’affecter d’autres conteneurs ou d’envahir le système hébergeur.

Cependant, les couches d’application d’un conteneur sont souvent partagées entre les conteneurs. En termes d’efficacité des ressources, c’est un vrai plus, mais cela ouvre également la porte aux interférences et aux failles de sécurité dans les conteneurs.

On pourrait dire la même chose du système d’exploitation partagé puisque plusieurs conteneurs peuvent être associés au même système d’exploitation hébergeur.

Les menaces de sécurité sur le système d’exploitation commun peuvent avoir un impact sur tous les conteneurs associés, et inversement, une violation de conteneur peut potentiellement envahir le système d’exploitation hébergeur.

Mais qu’en est-il de l’image du conteneur elle-même ? Comment les applications et les composants open source emballés dans un conteneur peuvent-ils améliorer la sécurité ? Les fournisseurs de technologies de conteneurs, tels que Docker, continuent de relever activement les défis de la sécurité des conteneurs.

La conteneurisation a adopté une approche « sécurisée par défaut ». Ils estiment que la sécurité devrait être inhérente à la plateforme et non à une solution déployée et configurée séparément.

À cette fin, le moteur de conteneur prend en charge toutes les propriétés d’isolation par défaut inhérentes au système d’exploitation sous-jacent. Les autorisations de sécurité peuvent être définies pour empêcher automatiquement les composants indésirables d’entrer dans les conteneurs ou pour limiter les communications avec des ressources inutiles.

La sécurité des conteneurs Linux

La sécurité des conteneurs Linux

Par exemple, les espaces de noms Linux ou Linux Namespaces permettent de fournir une vue isolée du système à chaque conteneur. Cela inclut la mise en réseau, les points de montage, les ID de processus, les ID utilisateur, la communication inter-processus et les paramètres de nom d’hébergeur.

Les espaces de noms peuvent être utilisés pour limiter l’accès à l’une de ces ressources via des processus dans chaque conteneur. En général, les sous-systèmes qui ne prennent pas en charge les espaces de noms ne sont pas accessibles à partir d’un conteneur.

Les administrateurs peuvent facilement créer et gérer ces « contraintes d’isolement » sur chaque application conteneurisée via une interface utilisateur simple.

Les chercheurs s’efforcent de renforcer davantage la sécurité des conteneurs Linux. Par conséquent, un large éventail de solutions de sécurité sont disponibles pour automatiser la détection et la réponse aux menaces dans toute l’entreprise, pour surveiller et appliquer la conformité afin de répondre aux normes de l’industrie et aux politiques de sécurité.

Cela permet d’assurer le flux sécurisé des données via les applications et les terminaux, et bien plus encore.

Virtualisation vs conteneurisation

Virtualisation vs conteneurisation

La virtualisation

Les conteneurs sont souvent comparés aux machines virtuelles (VM). En effet, les deux technologies permettent une efficacité de calcul significative en permettant à plusieurs types de logiciels (basés sur Linux ou Windows) d’être exécutés dans un seul environnement.

Cependant, la technologie des conteneurs s’avère offrir des avantages significatifs au-delà de ceux de la virtualisation et devient rapidement la technologie privilégiée par les professionnels de l’informatique.

La technologie de virtualisation permet à plusieurs systèmes d’exploitation et applications logicielles de s’exécuter simultanément et de partager les ressources d’un seul ordinateur physique.

Par exemple, une entreprise informatique peut exécuter Windows et Linux ou plusieurs versions d’un système d’exploitation, ainsi que plusieurs applications sur le même serveur.

Chaque application et ses fichiers, bibliothèques et dépendances associés, y compris une copie du système d’exploitation (OS), sont regroupés sous forme de machine virtuelle. Avec plusieurs machines virtuelles exécutées sur une seule machine physique, il est possible de réaliser des économies significatives en termes de coûts d’investissement, d’exploitation et d’énergie.

La conteneurisation

D’autre part, la conteneurisation utilise les ressources de calcul encore plus efficacement. Un conteneur crée un package exécutable unique de logiciels. Ce dernier regroupe le code d’application avec tous les fichiers de configuration, bibliothèques et dépendances associés nécessaires à son exécution.

Contrairement aux machines virtuelles, cependant, les conteneurs ne sont pas regroupés dans une copie du système d’exploitation. Au lieu de cela, le moteur d’exécution du conteneur est installé sur le système d’exploitation du système hébergeur, devenant ainsi le canal par lequel tous les conteneurs du système informatique partagent le même système d’exploitation.

Comme indiqué plus haut, les conteneurs sont souvent qualifiés de « légers ». Ils partagent le noyau du système d’exploitation de la machine et suppriment les frais liés à l’association d’un système d’exploitation dans chaque application (comme c’est le cas avec une VM). D’autres couches de conteneurs (bacs et bibliothèques communs) peuvent également être partagées entre plusieurs conteneurs.

Ce qui rend les conteneurs intrinsèquement plus petits en capacité qu’une machine virtuelle et plus rapides à démarrer. Plusieurs conteneurs peuvent alors fonctionner sur la même capacité de calcul qu’une seule VM, ce qui améliore encore l’efficacité des serveurs, réduisant davantage les coûts de serveur et de licence.

Conteneurisation et IBM

Conteneurisation et IBM

En un mot, la virtualisation élimine le besoin d’un serveur entier pour une seule application. La conteneurisation élimine le besoin d’un système d’exploitation complet pour chaque application.

La portabilité, l’agilité, l’isolation des erreurs, la facilité de gestion et la sécurité font partie des avantages de l’utilisation de la technologie de conteneurisation.

Aina Strauss
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