Containers e a evolução do desenvolvimento de aplicações

Publicado: 14/06/2024

Nos últimos anos, o termo “Containers” emergiu como um dos tópicos mais discutidos no universo da tecnologia. Com a ascensão de ferramentas como “Docker” e “Kubernetes”, e o conceito de “orquestração de Containers”, essas expressões se tornaram parte do vocabulário cotidiano em TI.

Contudo, persiste a dúvida: o que realmente são os Containers na área de TI? Neste texto, explicamos e detalhamos como essa tecnologia revolucionou a implantação de aplicações, oferecendo uma solução eficiente e de simples uso.

O que são Containers?

Um container é um conjunto de pacotes de software construído para executar uma tarefa. É uma estrutura que encapsula todos os elementos necessários para rodar um processo — seja uma simples tarefa, um servidor web ou uma aplicação personalizada. Eles são criados a partir de imagens pré-definidas, que permitem que sejam iniciados, interrompidos ou recriados de acordo com as necessidades do usuário.

Quando um container é executado, o sistema operacional utiliza módulos do Kernel do Linux para isolar os processos, tratando-os como entidades independentes. Assim, um contêiner opera isoladamente, ciente apenas de seus próprios processos, que na verdade são executados pelo sistema operacional hospedeiro. Esse isolamento é possível graças aos namespaces do Linux, que permitem a execução simultânea de múltiplos containers na mesma máquina, compartilhando o mesmo Kernel.

É possível criar imagens de containers customizadas, incluindo o código da sua aplicação e as dependências necessárias. Uma vez construída a imagem, ela pode ser enviada a um repositório (chamado de registry), garantindo a flexibilidade de executar o container em diversos ambientes; desde que suportem o container runtime e container engine.
O container runtime é responsável pela interação com o kernel do sistema operacional, permitindo que os containers sejam executados. O container engine, por sua vez, gerencia as interações do usuário, cuidando das solicitações de criação, execução e outras operações com containers.

Embora a tecnologia de containers não seja nova, ela ganhou destaque e acessibilidade com o surgimento do Docker Engine. O Docker revolucionou o processo de construção, distribuição e execução de containers, impulsionando sua adoção generalizada na indústria de software.

Como são feitos os deploys sem containers

Para compreender as vantagens dos containers, é essencial analisar a arquitetura convencional de implantação de aplicações.

Como são feitos deploys com e sem containers
Arquitetura Tradicional:
  • Servidor: Pode ser uma máquina física ou uma instância virtual.
  • Sistema Operacional: Instalado sobre o servidor, é a base para a execução da aplicação.
  • Dependências: Antes de executar a aplicação, é necessário instalar todas as suas dependências, como bibliotecas e plugins.

Embora a configuração inicial possa ser trabalhosa, ela não representa necessariamente um grande problema. As dificuldades surgem conforme a necessidade de atualizar a aplicação:

  • Atualização de Aplicação: Quando uma nova versão da aplicação é lançada, é preciso atualizar os pacotes para que a nova versão funcione corretamente.
  • Atualização do Sistema Operacional: Em alguns casos, as novas dependências exigem que o sistema operacional também seja atualizado.
  • Compatibilidade: Existe o risco de incompatibilidade entre pacotes e bibliotecas, o que pode causar problemas no sistema operacional.

Com a arquitetura tradicional, cada atualização pode se tornar um processo complexo e arriscado, exigindo cuidados para não comprometer o sistema como um todo.

Atualizar sistemas pode ser um processo lento e muitas vezes ocasiona períodos de inatividade, o que é especialmente dificultoso para aplicações essenciais às operações de uma empresa. A complexidade aumenta se um rollback for necessário, prolongando o tempo de inatividade. Técnicas de alta disponibilidade, como o uso de múltiplos servidores executando a mesma aplicação, podem atenuar esse problema, mas implicam custos adicionais.

No que diz respeito à infraestrutura, o modelo arquitetônico convencional exige um servidor dedicado para cada aplicação, resultando em um uso intensivo de recursos. Esse desafio é intensificado pela necessidade de gerenciar várias máquinas virtuais, cada uma com seu próprio sistema operacional, todas sujeitas ao mesmo ciclo de atualizações.

A evolução do deployment das aplicações

Até aqui, falamos sobre os problemas que podemos enfrentar ao implantar uma nova versão de nossa aplicação em um modelo de arquitetura legada. Mas como esse processo ocorre quando estamos falando de containers?

O diagrama acima mostra um ambiente muito simples executando uma aplicação em um containers. Esta aplicação agora tem uma versão mais recente que precisa ser implantada. Uma das maneiras mais fáceis de realizar essa tarefa é criando um contêiner com a versão mais recente da imagem e, uma vez criado com sucesso, remover a versão antiga do contêiner.

É simples assim! Portanto, não há necessidade de atualizar pacotes no sistema operacional, ou mesmo o próprio sistema operacional. Isso é possível porque o contêiner possui todas as dependências necessárias, que não precisam ser instaladas previamente no host. E se precisarmos reverter para a versão antiga? Basta seguir o mesmo processo de criação do contêiner com a versão anterior.

Este foi apenas um exemplo muito simples de uma arquitetura de contêiner pequena. Mas a flexibilidade e agilidade que ele traz para a mesa torna possível ter arquiteturas de software complexas com serviços fáceis de implantar; o que se alinha naturalmente com a cultura DevOps, acelerando o desenvolvimento de software.

Com containers, podemos automatizar implantações de software com técnicas de Integração Contínua e Entrega Contínua (CI/CD). Como os containers têm processos de implantação muito simples com variáveis previsíveis, podemos usar pipelines de implantação para entregar automaticamente nosso novo código para nossos ambientes, reduzindo ao mínimo a intervenção manual.

A utilização de microsserviços, viabilizada pelos containers, representa um avanço significativo na modularização de sistemas. Nesse modelo, cada microsserviço funciona de forma autônoma, integrando-se a um sistema mais amplo. Por exemplo, enquanto um microsserviço pode ser responsável pela busca de produtos em um e-commerce, outro pode gerir o processo de checkout. Esta estrutura modular não só agiliza o desenvolvimento de software, mas também permite atualizações pontuais sem a necessidade de alterar toda a arquitetura de microsserviços.

Utilização de containers no desenvolvimento de aplicações

Para gerenciar essas cargas de trabalho modulares de maneira eficiente, a orquestração de containers é essencial. O Kubernetes destaca-se como a principal ferramenta de orquestração, oferecendo uma plataforma robusta para automação de implantações, escalabilidade e gerenciamento de aplicações. Utilizando um cluster Kubernetes, as aplicações são distribuídas automaticamente pelos servidores, garantindo alta disponibilidade e tolerância a falhas, fatores fundamentais para a resiliência dos sistemas.

A orquestração de containers, apesar de sua aparente complexidade, tem o propósito de descomplicar o gerenciamento de aplicações em grande escala, proporcionando vantagens consideráveis ao ciclo de vida do desenvolvimento de software.

Desafios e Práticas Recomendadas no Uso de Containers

A utilização de containers, apesar de trazer inúmeros benefícios e ampliar as possibilidades no desenvolvimento de software, implica também desafios que exigem atenção e cuidado. É essencial considerar os seguintes aspectos:

  • Persistência de Dados: É crucial entender como manter os dados persistentes nos containers para evitar a perda de informações valiosas.
  • Registro de Imagens: Manter um registro privado para suas imagens de contêiner é uma prática recomendada para segurança e organização.
  • Segurança das Imagens: Aprender a identificar e corrigir vulnerabilidades nas imagens de containers é fundamental para proteger dados e códigos sensíveis.
  • Gerenciamento de Tráfego: Conhecer as estratégias para gerenciar o tráfego de entrada é importante para o bom funcionamento das aplicações.
  • Orquestração de Containers: Embora possa ser complexo no início, dominar a orquestração de containers é essencial para o gerenciamento eficiente das cargas de trabalho.
  • Gerenciamento de Recursos: É importante saber como alocar e limitar os recursos de infraestrutura para otimizar o desempenho e os custos.
  • Escalabilidade: A configuração da escalabilidade, tanto vertical quanto horizontal, deve ser feita com cuidado para garantir a expansão adequada das aplicações.
 

Esses são apenas alguns dos elementos que precisam de gerenciamento na rotina de trabalho com containers. Quando bem implementados, os resultados podem ser fantásticos, proporcionando um ambiente de desenvolvimento ágil e eficiente.

Para concluir: vale a pena trabalhar com containers?

Claro que sim! De fato, a complexidade, a orquestração e a utilização de centenas de containers podem ser elementos presentes em algumas etapas de trabalho. No entanto, não são requisitos obrigatórios. Implantações simples, envolvendo aplicativos de menor escala e de natureza mais tradicional, também podem se beneficiar do uso de containers. A agilidade no processo de construção e implantação desses containers é capaz de transformar o desenvolvimento de suas aplicações, elevando a eficiência a um novo patamar.

A tecnologia dos containers é, de fato, extraordinária. Ela oferece a possibilidade de acelerar o desenvolvimento de software de forma exponencial. O que antes eram implantações demoradas e realizadas em intervalos espaçados, agora se tornam processos ágeis, automatizados e realizados com maior frequência, graças aos containers.

Luiz Scofield

Analista de Infraestrutura de TI

Entusiasta de DevOps e código aberto. Especializado em tecnologias de computação em nuvem, administração Linux, Containers e Infrastructure as Code (IaC).

Combinamos experiência global com tecnologias emergentes para ajudar empresas como a sua a criar produtos digitais inovadores, modernizar plataformas de tecnologia e melhorar a eficiência nas operações digitais.