Docker: lịch sử ra đời và các khái niệm cơ bản

1.1 Lịch sử ra đời Docker

Những năm đầu và bối cảnh:

Lịch sử Docker bắt đầu từ rất lâu trước khi chính thức ra đời vào năm 2013. Vào đầu những năm 2000, ảo hóa đã rất phổ biến, nhưng các máy ảo truyền thống yêu cầu nhiều tài nguyên và không đủ linh hoạt. Chính thời điểm đó, ý tưởng về containerization xuất hiện. LXC (Linux Containers) đã trở thành một trong những dự án đầu tiên cho phép chạy các container cô lập nhờ vào khả năng của kernel Linux.

Sự ra đời của ý tưởng:

Docker xuất hiện như một phần của dự án nội bộ công ty dotCloud - một startup do Solomon Hykes và Sebastien Pahl sáng lập vào năm 2010. DotCloud cung cấp nền tảng dưới dạng dịch vụ (PaaS) giúp các nhà phát triển triển khai và quản lý ứng dụng web. Nhưng khi đội nhóm làm việc trên dotCloud, họ đã gặp khó khăn trong cô lập ứng dụng và quản lý dependencies. Từ đó, ý tưởng tạo ra công nghệ container hóa đa năng để giải quyết các vấn đề này đã ra đời.

Phát triển và lần phát hành đầu tiên:

Thực ra, các phiên bản đầu tiên của Docker đã xuất phát từ dotCloud, và cha đẻ chính thức của nó là Solomon Hykes. Ban đầu Docker được công bố tại hội nghị PyCon vào tháng 3 năm 2013, sau đó mã nguồn của nó được đưa lên GitHub. Ban đầu Docker sử dụng LXC (Linux Containers), nhưng sau đó đội ngũ đã phát triển một cách triển khai container riêng, điều này cải thiện hiệu suất và tính linh hoạt của hệ thống.

Sự công nhận và sự phát triển của cộng đồng:

Docker nhanh chóng thu hút sự chú ý từ các nhà phát triển và chuyên gia IT. Không có gì ngạc nhiên: nó dễ dàng cài đặt và khả năng thì vô cùng rộng lớn. Chỉ vài tháng sau khi được công bố, dự án đã nhận được rất nhiều sao trên GitHub và thu hút một cộng đồng đóng góp năng động. Vào năm 2014, công ty dotCloud đổi tên thành Docker, Inc., tập trung vào việc phát triển nền tảng container mới này.

Sự kiện quan trọng trong lịch sử Docker là khi nó được công nhận bởi các công ty lớn trong lĩnh vực công nghệ. Vào năm 2014, Red Hat, Google và Microsoft bắt đầu hỗ trợ Docker tích cực, tích hợp nó vào các sản phẩm và dịch vụ của họ. Điều này đã góp phần thúc đẩy sự phổ biến nhanh chóng của Docker và củng cố vị trí của nó như là tiêu chuẩn de-facto trong containerization.

Hợp tác và hệ sinh thái:

Docker tiếp tục phát triển và thu hút đầu tư. Năm 2014, công ty đã nhận được 40 triệu đô la trong vòng tài trợ Series C (Series C là giai đoạn thứ ba của vòng tài trợ vốn mạo hiểm dành cho các startup hoặc công ty đã đạt được một mức độ thành công nhất định và muốn phát triển hơn nữa), điều này cho phép mở rộng đội nhóm và tăng tốc phát triển. Docker bắt đầu hợp tác tích cực với các công ty khác, hình thành hệ sinh thái xung quanh nền tảng của mình. Các dự án như Docker Compose (quản lý ứng dụng đa container) và Docker Swarm (dành cho điều phối container) đã được khởi chạy.

Năm 2015, Docker công bố hợp tác chiến lược với Microsoft, cho phép tích hợp Docker vào Windows Server và Azure. Đây là bước quan trọng trong việc phổ biến công nghệ container vượt ra ngoài cộng đồng Linux và làm cho Docker tiếp cận đến lượng khán giả rộng lớn hơn.

Cạnh tranh và tiêu chuẩn hóa:

Khi Docker ngày càng phổ biến, trên thị trường đã xuất hiện các dự án và công nghệ cạnh tranh. Năm 2015, Google giới thiệu Kubernetes – hệ thống điều phối container, nhanh chóng trở nên phổ biến nhờ tính linh hoạt và chức năng. Mặc dù có sự cạnh tranh, Docker và Kubernetes bổ sung lẫn nhau, tạo nền tảng cho cơ sở hạ tầng container hiện đại.

Năm 2017, Docker bắt đầu hỗ trợ Open Container Initiative (OCI) - dự án tiêu chuẩn hóa các định dạng container và runtime của chúng. Điều này đảm bảo tính tương thích giữa các nền tảng container khác nhau và đơn giản hóa việc tích hợp Docker với các công cụ khác.

Trạng thái hiện tại và tương lai:

Hiện nay, Docker vẫn là công cụ then chốt trong bộ công cụ của các nhà phát triển và quản trị hệ thống. Hệ sinh thái của nó tiếp tục phát triển, bao gồm các dự án như Docker Desktop (dành cho làm việc với Docker trên máy cục bộ) và Docker Hub (registry công khai cho image).

Docker đang tích cực phát triển các công nghệ về bảo mật, hiệu suất và tính dễ sử dụng. Chẳng hạn, Docker Content Trust đảm bảo kiểm tra tính toàn vẹn và xác thực của các image, còn Docker Scan giúp phát hiện các lỗ hổng trong container.

1.2 Các khái niệm cơ bản về Docker

0. Máy ảo “máy ảo”

Với ứng dụng chạy bên trong Docker-container, Docker-container là một máy ảo. Nhưng khác với máy ảo thông thường, Docker là một hệ thống rất nhẹ. Bởi vì thực sự đây không phải là một máy ảo đầy đủ, mà là máy ảo “máy ảo”.

Hệ điều hành Linux cho phép cách ly các ứng dụng với nhau đến mức mỗi ứng dụng hoạt động như trong hệ điều hành riêng của nó. Môi trường độc đáo này, hoạt động trên hệ điều hành thật, chính là container.

1. Cách ly:

Một trong những đặc tính chính của Docker là khả năng đảm bảo cách ly ứng dụng và các phụ thuộc của chúng. Điều này được thực hiện thông qua namespaces và cgroups trong kernel của Linux. Namespaces cung cấp cách ly quá trình: mỗi container có một tập hợp quá trình, giao diện mạng và hệ thống tệp của riêng mình. Cgroups cho phép giới hạn và kiểm soát việc sử dụng tài nguyên (CPU, bộ nhớ và đĩa) bởi từng container. Sự cách ly này làm cho các container hoạt động độc lập hoàn toàn với nhau và với hệ thống host, tăng cường bảo mật và độ tin cậy của ứng dụng.

2. Di động:

Docker đảm bảo tính di động cao của ứng dụng. Điều này có nghĩa là cùng một container có thể chạy trên bất kỳ máy chủ nào: trên máy tính của nhà phát triển, trong môi trường kiểm thử hoặc trên nền tảng đám mây. Toàn bộ môi trường runtime, bao gồm mã ứng dụng, phụ thuộc, thư viện và tệp cấu hình, được đóng gói trong container. Điều này loại bỏ các vấn đề không tương thích của môi trường và cho phép nhà phát triển tự tin rằng ứng dụng của họ sẽ hoạt động trong bất kỳ môi trường nào mà không cần thay đổi.

3. Nhẹ:

Khác với các máy ảo yêu cầu cài đặt một hệ điều hành riêng cho từng instance, các container Docker sử dụng kernel của hệ thống host. Điều này làm cho các container nhẹ hơn và nhanh hơn khi chạy. Chúng chiếm ít không gian hơn trên đĩa và sử dụng ít RAM hơn, cho phép khởi chạy nhiều container hơn trên cùng một máy chủ so với máy ảo.

4. Docker Images:

Docker Image là mẫu mà từ đó các container được tạo ra. Image chứa tất cả những thứ cần thiết để ứng dụng hoạt động: mã, thư viện, các phụ thuộc và tệp cấu hình. Các image có thể được tạo từ đầu bằng Dockerfile - một script đặc biệt mô tả các bước tạo image. Ngoài ra, có nhiều image sẵn có trên Docker Hub - registry public cho các image Docker. Docker Hub cho phép các nhà phát triển chia sẻ image của họ và sử dụng image do người khác tạo ra.

5. Hệ thống tệp nhiều lớp:

Docker sử dụng hệ thống tệp nhiều lớp (Union File System), giúp tiết kiệm không gian và tài nguyên. Mỗi image bao gồm nhiều lớp, mỗi lớp đại diện cho sự thay đổi so với lớp trước. Ví dụ, một lớp có thể chứa hệ điều hành cơ bản, lớp khác là các thư viện đã cài đặt, và lớp thứ ba là mã ứng dụng. Khi tạo container từ image, một lớp mới được thêm vào để ghi các thay đổi, không ảnh hưởng đến các lớp gốc. Điều này giảm khối lượng dữ liệu truyền tải qua mạng và tăng tốc quá trình tạo container.

6. Tự động hóa và điều phối:

Docker cho phép tự động hóa việc xây dựng, kiểm thử và triển khai ứng dụng bằng các công cụ khác nhau. Docker Compose được sử dụng để quản lý các ứng dụng nhiều container. Với Docker Compose, bạn có thể mô tả tất cả các dịch vụ trong một tệp (docker-compose.yml) và chạy chúng bằng một lệnh duy nhất. Để điều phối container trong các cluster lớn, Kubernetes được sử dụng - một hệ thống quản lý container cung cấp tự động scale, khôi phục sau lỗi và cân bằng tải.

1.3 Ứng dụng Docker

Docker đang được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực khác nhau của CNTT. Cùng tìm hiểu những hướng chính:

1. Phát triển và kiểm thử:

Các lập trình viên sử dụng Docker để tạo ra môi trường phát triển và kiểm thử cách ly. Điều này cho phép làm việc với các phiên bản khác nhau của thư viện và framework mà không bị xung đột. Những người kiểm thử có thể nhanh chóng triển khai môi trường để thực hiện kiểm thử tự động.

2. Tích hợp và triển khai liên tục (CI/CD):

Docker giúp đơn giản hóa quá trình tích hợp liên tục và triển khai. Với Docker, bạn có thể tạo hình ảnh (image) của ứng dụng và kiểm thử chúng trên mỗi giai đoạn build, điều này làm cho quá trình triển khai trở nên đáng tin cậy và có thể dự đoán được.

3. Microservices:

Docker là giải pháp lý tưởng cho kiến trúc microservices. Trong kiến trúc này, ứng dụng được chia nhỏ thành các dịch vụ độc lập, mỗi dịch vụ đều có thể triển khai và mở rộng riêng lẻ.

4. Điện toán đám mây:

Docker đơn giản hóa việc triển khai ứng dụng trong môi trường đám mây nhờ định dạng đóng gói các thành phần thống nhất. Điều này giúp di chuyển ứng dụng giữa các nền tảng đám mây khác nhau và máy chủ cục bộ một cách dễ dàng.

Lịch sử của Docker là câu chuyện về sự đổi mới và hợp tác, đã thay đổi ngành công nghiệp CNTT. Bắt đầu như một dự án nội bộ của một startup nhỏ, Docker đã trở thành một hiện tượng toàn cầu, tiếp tục ảnh hưởng đến việc phát triển và triển khai ứng dụng trên toàn thế giới. Câu chuyện này cho thấy, một ý tưởng khi được thực hiện với sự kiên trì và tầm nhìn rõ ràng, có thể chuyển hóa toàn bộ ngành công nghiệp.