¿Qué es la contenedorización?

La contenedorización es un proceso de implementación de software que empaqueta las aplicaciones con todas las bibliotecas, archivos, configuraciones y binarios necesarios para ejecutarlas en una imagen ejecutable. Este proceso aísla las aplicaciones y permite ejecutarlas compartiendo únicamente el kernel del sistema operativo con la máquina host. Con la contenedorización los desarrolladores pueden crear un único paquete de software que puede ejecutarse en varios dispositivos o sistemas operativos. La aplicación contenedorizada funcionará directamente, ya que su funcionamiento no depende del usuario para proporcionar acceso a los archivos que necesita para funcionar. Todo lo necesario viene empaquetado con ella. La contenedorización genera un aumento de la portabilidad, la escalabilidad y la eficiencia de recursos, y ofrece una alternativa a las máquinas virtuales (VM) que consume menos recursos y soluciona muchos de sus inconvenientes.

¿Cómo funciona la contenedorización?

La versión simplificada de la contenedorización de una aplicación de software incluye las tres fases siguientes:

1. Desarrollo. En la fase de desarrollo, cuando un desarrollador confirma el código fuente, define las dependencias de la aplicación en el archivo de imagen de un contenedor. Como la configuración del contenedor se almacena como código, es altamente compatible con la gestión del código fuente tradicional. Los archivos de imagen del contenedor suelen almacenarse con el código fuente de la aplicación, lo que hace que la contenedorización sea en algunos casos tan sencilla como añadir un archivo de imagen y todas las dependencias asociadas al código fuente.
2. Compilación. En la fase de compilación, la imagen se publica en el repositorio del contenedor, donde se versiona, etiqueta y se hace inmutable. En esencia, este es el paso que da lugar al contenedor. Una vez que la aplicación incluye un archivo de imagen y está configurada para instalar y extraer las dependencias necesarias en una imagen, está lista para materializarse y almacenarse, lo que puede hacerse a nivel local o en un repositorio en línea, desde el cual se puede consultar y descargar.
3. Implementación. En la fase de implementación, la aplicación contenedorizada se despliega y ejecuta localmente, en las canalizaciones de integración continua/entrega continua (IC/EC), los entornos de prueba, el entorno de preproducción o el entorno de producción. Una vez que es accesible por un entorno, la imagen representa un ejecutable y puede ejecutarse.

Aunque existen muchas tecnologías de contenedorización y métodos y plataformas de orquestación de contenedores, Open Container Initiative define estándares y especificaciones del sector relativos a las imágenes y los tiempos de ejecución de contenedores. Las organizaciones deben evaluar a fondo las tecnologías disponibles antes de adoptarlas para determinar cuál es la que mejor se ajusta a sus necesidades.

Orquestación de contenedores

La orquestación de contenedores es la automatización del proceso de aprovisionamiento, implementación, escalado, equilibrio de carga y gestión de aplicaciones contenedorizadas. Reduce la posibilidad de error por parte de los usuarios e incrementa la eficiencia del desarrollo, ya que automatiza el ciclo de vida del desarrollo de software (SDLC) de los cientos (o incluso miles) de microservicios incluidos en una única aplicación.

Ventajas de la contenedorización

La contenedorización presenta múltiples ventajas sobre el método tradicional de desarrollo de software, en el que las aplicaciones se ejecutan directamente en la máquina host y se empaquetan únicamente con los recursos de la aplicación. Al igual que las máquinas virtuales, la contenedorización ofrece ventajas en cuanto a la implementación, la seguridad, el uso de recursos, la coherencia, la escalabilidad, la compatibilidad con microservicios y la integración con las prácticas de DevOps y los flujos de IC/EC. De hecho, la contenedorización puede incluso superar el rendimiento de las máquinas virtuales. A continuación, explicamos por qué la contenedorización aporta valor al desarrollo y la implementación de software moderno:

• Portabilidad: las aplicaciones contenedorizadas pueden ejecutarse de forma fiable en diferentes entornos porque llevan consigo sus dependencias. La aplicación contenedorizada no necesita que las dependencias se hayan instalado previamente en la máquina host, lo que reduce los problemas de instalación y ejecución.
• Aislamiento: como las aplicaciones contenedorizadas están aisladas a nivel de proceso, si se produce un error crítico en un contenedor, el resto de contenedores no se verán afectados y, por tanto, el problema quedará limitado a una sola aplicación. Esto también tiene implicaciones para la seguridad. Debido a que los recursos de la aplicación se virtualizan dentro del contenedor, los posibles ciberdelincuentes deben buscar otros medios para asegurar el acceso al sistema host.
• Eficiencia de recursos: la aplicación contenedorizada contiene únicamente su propio código y dependencias. Por ello, las aplicaciones contenedorizadas son mucho más ligeras que las máquinas virtuales, que deben contener fragmentos del código del sistema operativo para crear una máquina virtual con más recursos. La contenedorización permite ejecutar varios contenedores en un único entorno informático, lo que aumenta considerablemente la eficiencia en la utilización de los recursos.
• Coherencia: debido a que la aplicación contenedorizada se mantiene inmutable en los diferentes entornos de ejecución, el contenedor puede ejecutarse de manera fiable en entornos de desarrollo, preproducción y producción.
• Escalabilidad: los contenedores se pueden implementar de manera más fácil, rápida y segura que las aplicaciones tradicionales; por ello, escalarlos es más sencillo. Como resultado, se reducen los gastos generales y se hace un uso más eficiente de los recursos.
• Integración de DevOps: la contenedorización permite a los desarrolladores automatizar partes importantes del SDLC siguiendo las prácticas de DevOps. Contribuye a agilizar tanto la fase de desarrollo como la de pruebas, lo que acorta el SDLC y el tiempo de comercialización.
• Compatibilidad con microservicios: los microservicios son servicios pequeños e independientes que se comunican vía API. Con ellos, los desarrolladores crean aplicaciones que pueden actualizarse en fragmentos pequeños, microservicio a microservicio, en lugar de tener que actualizarse toda la aplicación en su conjunto. Mediante la contenedorización es posible crear microservicios que se ejecuten eficientemente en cualquier entorno. Como las aplicaciones contenedorizadas utilizan menos recursos que las máquinas virtuales, sus máquinas host pueden ejecutar más microservicios en total.
• Integración IC/EC: integrar la contenedorización con las prácticas de desarrollo de IC/EC da como resultado implementaciones más rápidas. Los contenedores son ligeros y portátiles, lo que hace que probarlos e implementarlos sea más sencillo. Además, pueden crearse automáticamente, lo que los hace perfectos para las canalizaciones de IC/EC. Dado que las dependencias requeridas se codifican en el propio contenedor, deja de ser necesario preocuparse sobre la compatibilidad con la biblioteca.

Comparativa entre contenedores y máquinas virtuales

Las máquinas virtuales, que aparecieron en la década de los setenta, se han utilizado tradicionalmente para crear un entorno de ejecución duplicado. En términos de funcionamiento, las máquinas virtuales se asemejan a los contenedores: disponen los recursos que una aplicación o un sistema operativo necesita para ejecutarse en un entorno aislado en el hardware del host. Sin embargo, se diferencian en cuanto a alcance. La máquina virtual replica la totalidad del sistema operativo y emula ciertos atributos del sistema que está emulando. Así, crea un duplicado virtual de la máquina y el software que ejecuta. El contenedor, en cambio, contiene únicamente la aplicación y las bibliotecas y binarios que necesita para ejecutarse. Los contenedores no emulan sistemas; trabajan con ellos utilizando el kernel del sistema operativo en la máquina host. Por ello, los contenedores utilizan muchos menos recursos que las máquinas virtuales. Por lo general, la contenedorización requiere menos RAM y espacio de disco, y sobrecarga menos la CPU que la ejecución de máquinas virtuales. En la siguiente tabla, se comparan contenedores y máquinas virtuales en función de una serie de criterios:

Microservicios y contenedorización

Los microservicios son servicios pequeños e independientes que se comunican vía API. Posibilitan implementaciones más rápidas y ofrecen más flexibilidad que las aplicaciones monolíticas. La diferencia entre los microservicios y los contenedores es que una solución trata sobre desarrollo y la otro sobre implementación. Los microservicios aportan más agilidad al desarrollo de software, ya que permiten a los desarrolladores crear servicios individuales que se encargan de tareas específicas. A continuación, los microservicios se pueden actualizar y mantener a nivel individual por equipos específicos, lo que agiliza notablemente el proceso de desarrollo. El contenedor aloja varios microservicios. Al desplegar microservicios en un contenedor en lugar de en una máquina virtual, los equipos disfrutan de todas las ventajas de la contenedorización. Además, los microservicios pueden aislarse, lo que mejora la resiliencia y eficiencia. Tradicionalmente, los microservicios se han utilizado para modernizar aplicaciones monolíticas existentes, dividiendo las diversas funciones de la aplicación en microservicios que pueden revisarse y actualizarse más rápidamente por parte de los equipos pertinentes.

Cómo se complementan los microservicios y la contenedorización

Un ejemplo de cómo los microservicios y la contenerización pueden complementarse entre sí lo encontramos en el caso de una aplicación única y monolítica. Supongamos que esta aplicación ejecuta tres funciones independientes, cada una en su propia capa:

1. Atender solicitudes web.
2. Procesar solicitudes con lógica empresarial.
3. Comunicarse con la capa de la base de datos.

Con el tiempo, la complejidad de cada una de estas capas se incrementa, y la empresa decide separar las capas en tres microservicios independientes:

1. Un servicio web.
2. Un servicio API de lógica central.
3. Un servicio de base de datos.

Una vez que las tres capas se han descompuesto en microservicios, la empresa decide contenedorizarlas. Así, los microservicios son independientes entre sí, lo que permite a la empresa disfrutar de las ventajas de la contenedorización.

Casos de uso de la contenedorización

Estos son los casos de uso más comunes de la contenedorización:

• Microservicios: como hemos explicado anteriormente, los microservicios pequeños e independientes se suelen contenedorizar.
• IC/EC: el código contenedorizado es mucho más fácil automatizar e implementar rápidamente, por lo que es perfecto para los flujos de trabajo de IC/EC.
• Migración a la nube: en la migración a la nube, las aplicaciones tradicionales se contenedorizan e implementan en los entornos de la nube. El enfoque lift-and-shift permite modernizarlas sin tener que volver a escribir todo el código.
• Dispositivos del Internet de las cosas (IoT): debido a que los dispositivos de IoT tienen una capacidad de procesamiento limitada, con frecuencia las actualizaciones deben realizarse manualmente. La contenedorización permite a los desarrolladores automatizar estas actualizaciones.

Herramientas de contenedorización

En esta tabla se incluye una combinación de tiempos de ejecución de contenedores, plataformas de orquestación y herramientas de gestión de contenedores que se utilizan para crear, implementar y gestionar aplicaciones contenedorizadas. Cada herramienta presenta funcionalidades y capacidades únicas para ajustarse a diversos escenarios de implementación y requisitos de infraestructura.

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