什麼是容器化？優勢與使用案例

容器化是一種技術，可讓開發人員將應用程式及其相依性封裝到隔離的環境中。本指南探討容器化的優勢，包括可攜性、可擴充性和資源效率。

了解 Docker 和 Kubernetes 等熱門容器化工具，以及它們如何強化應用程式部署與管理。理解容器化對現代軟體開發與雲端運算至關重要。

容器化的主要優勢

容器會作為可執行檔在容器叢集上執行，而該叢集可分散於多台機器。每個容器都作為一個模組運作，並與其他容器相互對應。若開發人員因錯誤或惡意行為而必須終止某個容器、整個叢集或一組叢集，仍會有許多相同的容器保留。管理員或開發人員可以啟動許多新的容器來取代那些已終止的容器。這使軟體開發既快速又安全。

將應用程式容器化的過程，可消除未封裝應用程式從一個作業系統或平台移動到另一個作業系統或平台時所產生的問題與錯誤。由於所有內容都在容器中，因此它可以獨立執行。

什麼是容器化技術？

隔離與容器化是自 Docker 問世以來便已套用於現代應用程式容器的傳統概念；Docker 是一種開放原始碼容器引擎，也是為基本開發人員工具與環境所設計的容器標準。這種通用相容的容器使該技術成為容器的標準。圍繞容器建立的新開發環境已席捲新應用程式，將單體軟體切分為稱為服務的應用程式片段。

容器的演進源自於需要以 virtual machines (VMs) 無法處理的方式來虛擬化應用程式。VM 可提供整個伺服器硬體的抽象層，包括 CPU、記憶體與儲存體。虛擬機器可在單一電腦上執行多個作業系統。容器僅虛擬化應用程式及其執行所需內容，使其可從一個雲端攜移到另一個雲端，並能調整以適用於其他使用案例。

容器中的應用程式依附於安裝在執行作業系統核心之機器上的基本安裝環境；當您移除 GUI、應用程式與驅動程式後，核心就是作業系統的焦點或種子。這種方法可縮減為每個應用程式執行完整作業系統所需的額外負擔。它可減少電腦運算週期，節省時間與運算能力。

與其前身 VM 相比，容器執行個體啟動更快且占用空間極小，讓開發人員能同時執行更多容器。由於其模組化特性，容器可攜至任何環境，並在發行版本準備就緒時於正式環境中執行。若容器發生故障，系統可以將其終止並建立其他容器。

什麼是容器化應用程式？

封裝層會將軟體應用程式封裝在容器中，形成個別模組化的可執行軟體套件。藉由設定檔以及其從作業系統執行所需的一切內容，容器化應用程式成為一小塊隔離的軟體，適合在容器內運作、在其他作業系統上執行，並從硬體電腦上的核心取得其所需的其他資源。

開放原始碼執行階段引擎（例如 Docker 引擎）會安裝在主機電腦的作業系統上。容器會與其他容器共用作業系統，因此許多容器可在單一機器上執行，以達到高效率。

容器化應用程式可大幅降低惡意程式碼感染的風險。如果惡意程式碼出現在某個容器中，它無法逃離該容器去感染另一個容器。開發人員或系統會終止受感染的容器，而流程可持續不受影響。容器可在任何作業系統或基礎架構上執行。開發人員只需為應用程式撰寫一次程式碼。他們不需要為了適應另一個系統而重新製作它。他們可以在任何應用程式上使用相同的程式設計環境和工具集。

雲端原生容器可輕鬆分散至各個系統，並依需求進行擴展或縮減。從一開始就以個別 microservices 的形式建置、並在軟體容器中執行的新雲端原生應用程式，使將複雜應用程式拆分為服務成為可能。每項服務在其容器中都易於維護，且其來源清楚可知。

容器化在雲端原生應用程式開發中的角色是什麼？

在雲端內的容器中建置應用程式，是建立誕生於雲端且專為雲端而生之應用程式的最高效率方式。大多數應用程式正是以這種方式在雲端中開發、管理與執行。

組織可受益於在雲端建置高度可擴展的應用程式，並可輕鬆以新功能進行更新，以滿足不斷變化的客戶需求。容器中的應用程式原生支援在雲端基礎架構上執行的開發作業。雲端可支援對應用程式進行即時變更，同時維持服務交付，因為它能夠即時擴展數千個新的容器。開發人員可使用瀏覽器工具為每個獨特用途編寫新的應用程式，並在多雲環境中的混合資源上於雲端部署工作負載。

雲端原生架構會將容器化應用程式作為微服務、切片或曾經大型單體應用程式的一部分來執行，並使用開放原始碼軟體以提升敏捷性。容器與微服務可搭配雲端基礎架構、DevOps 軟體開發方法，以及持續軟體交付模型運作。

容器化在雲端原生應用程式開發中的 5 項優勢

透過容器即可輕鬆且無錯誤地實現可用性與可擴充性。利用 cloud computing 的公用事業模型，組織可依目前需求啟動容器或縮減其規模，而無需在不需要時購買額外容量。容器可透過與雲端協同進行負載平衡來吸收網路流量的突然上升，進而實現韌性。

1. 雲端原生容器化應用程式可攜至任何雲端環境。組織可跨網路將容器轉移到其他資料中心，而全球各地的開發人員都能為相同的應用程式撰寫程式碼。
2. 容器占用空間小，因此較小的伺服器群也能在更集中的資料中心中執行更多應用程式。
3. 容器可延長舊有硬體的使用壽命。已有數十年歷史的軍用飛機，就是透過調整容器化應用程式而讓過時技術重獲新生的例子。
4. 容器彼此獨立運作，因此當發生故障時，系統可隔離該容器並將其終止，以維持容器叢集的純淨。
5. 開發人員與供應商可更快將應用程式推向市場，從而領先那些未使用容器加速應用程式開發的公司。

憑藉應用程式容器的模組化與相容性，可輕鬆在全球資料中心部署相同的應用程式。由於容器是隔離且自給自足的，因此它們可附加到任何作業系統並運作。組織可節省時間，因為不必為了執行容器而對伺服器作業系統進行特殊設定。

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結論

容器化是在雲端中開發應用程式的一種方法。將應用程式容器化可將其隔離，以提升安全性並簡化開發。容器透過將應用程式執行個體分離至獨立的容器中，加速並保護雲端原生應用程式開發。開發人員可以在全球各地處理容器化應用程式，降低成本，同時縮短上市時間。容器化是雲端原生應用程式開發、管理與部署的一種標準化且可重複的方法。