Maitriser la conteneurisation

La conteneurisation a transformé la façon dont on développe, déploie et gère les applications !

Légers, rapides, portables : les conteneurs permettent de lancer une app en quelques secondes, dans n’importe quel environnement, avec une cohérence totale. Combinés à des outils d’orchestration comme Kubernetes, ils deviennent indispensables pour les équipes DevOps modernes. Dans ce guide, je vais t’expliquer comment les conteneurs fonctionnent, comment les construire, les sécuriser, et surtout comment les orchestrer efficacement.

Ce guide n’est qu’une introduction à la conteneurisation. Il est essentiel de comprendre les concepts de base avant de plonger dans des sujets plus avancés comme les concepts linux utilisés avant de passer à l’orchestration.

Conteneurisation vs Virtualisation : deux approches, deux logiques

Quand on parle d’isoler des applications pour mieux les gérer, deux grandes familles de technologies s’affrontent : la virtualisation et la conteneurisation. Si elles visent toutes deux à séparer les environnements d’exécution, leur philosophie et leurs usages sont bien différent.

La virtualisation : plusieurs systèmes complets sur une même machine

La virtualisation consiste à faire tourner plusieurs systèmes d’exploitation indépendants sur une même machine physique, via un hyperviseur. Chaque machine virtuelle (VM) agit comme un ordinateur autonome, avec son propre noyau, ses pilotes, ses services, etc.

C’est une approche adaptée aux environnements complexes ou hétérogènes, comme :

• Tester plusieurs versions d’un OS (ex : Windows, Linux)
• Exécuter des applications “legacy” dans leur environnement natif
• Isoler des environnements à forte exigence de sécurité

Mais : ce niveau d’isolation a un coût. Les VMs sont lourdes, lentes à démarrer, et consomment plus de ressources.

La conteneurisation : une isolation à l’échelle de l’application

La conteneurisation, de son côté, ne cherche pas à émuler un système entier. Elle vise à isoler uniquement l’application et ce dont elle a besoin pour fonctionner (code, dépendances, configs…). Les conteneurs partagent le noyau du système hôte, ce qui les rend plus légers et plus rapides à exécuter.

Ils sont particulièrement utiles quand tu veux :

• Déployer des applications rapidement
• Travailler en microservices
• Automatiser tes environnements
• Faciliter le passage de dev à prod

Pas besoin d’un OS complet par conteneur : tu déploies juste ce qu’il faut. C’est ce qui permet à un serveur d’héberger des dizaines, voire des centaines de conteneurs, là où il supporterait seulement quelques VMs.

En résumé

Virtualisation et conteneurisation répondent à des logiques différentes : la première est centrée sur l’infrastructure, la seconde sur l’application. La conteneurisation ne remplace pas toujours la virtualisation, mais elle l’a clairement supplantée dans de nombreux usages modernes.

Les avantages clés de la conteneurisation

La conteneurisation apporte une réponse moderne aux défis du développement et de l’exploitation. Voici pourquoi elle s’est imposée :

• Portabilité et cohérence : Les conteneurs fonctionnent de la même façon partout (dev, test, prod), évitant les bugs liés aux différences d’environnement.
• Efficacité des ressources : Légers et rapides, ils partagent le noyau de l’hôte et consomment bien moins qu’une VM, ce qui permet de faire tourner plus d’apps sur moins de machines.
• Déploiement ultra-rapide : Démarrage, arrêt, suppression : tout se fait en quelques secondes. Parfait pour les pipelines CI/CD et les microservices.
• Isolation renforcée : Chaque conteneur tourne dans un espace cloisonné. Cela limite les impacts en cas de faille ou de dysfonctionnement.
• Scalabilité dynamique : Tu peux ajuster automatiquement le nombre de conteneurs selon la charge, idéal pour absorber les pics de trafic.
• Développement et tests simplifiés : L’environnement est encapsulé avec l’application. Plus de “ça marche chez moi, mais pas en prod”.

Comment fonctionnent les conteneurs ?

Mais comment les conteneurs fonctionnent-ils exactement sous le capot ? Leur efficacité repose sur plusieurs fonctionnalités clés du noyau Linux, notamment les namespaces, les capabilités et les cgroups.

1. Isolation avec les namespaces

Les namespaces sont des mécanismes du noyau Linux qui créent des environnements isolés pour les processus. Chaque namespace offre une vue distincte de certaines ressources du système, permettant ainsi à des processus de s’exécuter sans interférer les uns avec les autres. Par exemple, un namespace de processus (PID) assure que les identifiants de processus dans un conteneur sont indépendants de ceux de l’hôte. De même, un namespace réseau offre à chaque conteneur sa propre pile réseau, incluant interfaces et règles de pare-feu. Cette isolation garantit que les processus d’un conteneur ne peuvent pas voir ni affecter ceux d’un autre conteneur ou de l’hôte.

Pour une compréhension approfondie des namespaces Linux, consultez mon guide dédié.

2. Gestion des privilèges avec les capabilités

Les capabilités fragmentent les privilèges traditionnellement associés à l’utilisateur root en unités plus petites et spécifiques. Cela permet d’attribuer à un processus uniquement les droits nécessaires à son fonctionnement, renforçant ainsi la sécurité. Par exemple, un processus peut avoir la capacité de manipuler l’horloge système sans pour autant avoir accès à d’autres privilèges sensibles. Dans le contexte des conteneurs, cette granularité assure que chaque conteneur opère avec le minimum de privilèges requis, réduisant ainsi les risques en cas de compromission.

Pour en savoir plus sur les capabilités et leur rôle dans la sécurité des conteneurs, consultez mon article sur le sujet.

3. Allocation des ressources avec les cgroups

Les cgroups (control groups) sont une fonctionnalité du noyau Linux qui permet de limiter, hiérarchiser et surveiller l’utilisation des ressources système par un groupe de processus. Grâce aux cgroups, il est possible de contrôler la quantité de CPU, de mémoire ou de bande passante réseau qu’un conteneur peut utiliser, garantissant ainsi une répartition équitable des ressources et évitant qu’un conteneur ne monopolise les capacités de l’hôte.

Pour en savoir plus sur les cgroups et leur rôle dans la gestion des ressources, vous pouvez consulter ce guide.

4. Interaction entre ces composants

L’association des namespaces, des capabilités et des cgroups permet aux conteneurs de fonctionner de manière isolée, sécurisée et efficace. Les namespaces assurent l’isolation des ressources, les capabilités contrôlent les privilèges des processus, et les cgroups gèrent l’allocation des ressources. Cette combinaison offre une plateforme robuste pour exécuter des applications dans des environnements contrôlés, tout en optimisant l’utilisation des ressources de l’hôte.

En résumé, les conteneurs tirent parti de ces fonctionnalités avancées du noyau Linux pour fournir des environnements légers, portables et sécurisés, révolutionnant ainsi la manière dont les applications sont développées et déployées.

Ecrire des images de conteneurs

Une image de conteneur est une sorte de photographie figée de ton application, prête à être lancée dans un environnement isolé. Elle contient tout ce qu’il faut pour que ton application fonctionne : code, dépendances, variables d’environnement, fichiers de configuration, etc.

Ces images sont construites à partir d’un fichier de recette appelé Dockerfile. Il décrit étape par étape comment assembler ton image.

Chaque instruction du Dockerfile crée une couche (layer) dans l’image. Ces couches sont empilées les unes sur les autres et mises en cache, ce qui rend le processus :

• rapide (seules les couches modifiées sont reconstruites)
• léger (les couches peuvent être partagées entre plusieurs images)

Ce fonctionnement par couches permet aussi de gagner de la place et de faciliter les mises à jour.

Voici un court chapitre clair et à jour sur les outils de build d’images de conteneurs, basé sur le guide que tu m’as fourni :

Construire des images de conteneurs

Pour transformer un Dockerfile en image exécutable, il te faut un outil de build. Historiquement, c’était docker build, mais aujourd’hui, d’autres solutions plus flexibles et modernes sont disponibles.

Voici les principaux outils utilisés :

• Buildah Développé par Red Hat, il permet de créer des images sans daemon Docker. Très utilisé dans des environnements sécurisés ou automatisés (CI/CD).
• Kaniko Outil développé par Google, idéal pour construire des images dans des environnements non privilégiés, comme dans un pod Kubernetes.
• BuildKit Une réécriture moderne du moteur de build de Docker. Il offre un meilleur parallélisme, une gestion avancée du cache, le support de volumes secrets, et bien plus.

Chaque outil a ses avantages selon ton contexte : sécurité, performance, compatibilité avec CI/CD, etc.

Pour aller plus loin et découvrir les cas d’usage de chaque outil, consulte le guide complet ici : Les outils de build d’images de conteneurs

Stocker des images dans des registries

Une fois ton image de conteneur construite, il faut bien la stocker quelque part pour pouvoir la réutiliser ou la partager. C’est là qu’interviennent les registries.

Un registry est un entrepôt centralisé où tu peux pousser (upload) tes images, et depuis lequel tu peux ensuite les tirer (pull) quand tu veux exécuter un conteneur.

Quelques registries populaires :

• Docker Hub : le plus connu, souvent utilisé par défaut
• Harbor : registry open source avec authentification, scans de sécurité, gestion fine des accès
• GitLab Container Registry : intégré à Gitlab CI pour les projets DevOps
• Nexus : registry d’entreprise, souvent utilisé pour stocker des artefacts logiciels
• Artifactory : un autre registry d’entreprise, avec des fonctionnalités avancées de gestion des dépendances
• Quay.io : registry open source, souvent utilisé pour des images d’applications

Une fois l’image poussée dans un registry, tu peux la déployer depuis n’importe quelle machine ou cluster à condition d’avoir les bons accès.

Faire tourner des conteneurs

Voici les principaux moteurs de conteneurs que tu peux utiliser selon tes besoins :

• Docker
  • Le plus populaire pour la conteneurisation applicative
  • Utilise containerd en arrière-plan pour exécuter les conteneurs
  • Fonctionne avec un daemon central (dockerd)
  • Très bien intégré à l’écosystème DevOps : CI/CD, cloud, [Kubernetes], etc.
  • Facile à prendre en main, même pour débuter
• Podman
  • Alternative à Docker, sans daemon
  • Permet d’exécuter des conteneurs rootless (sans privilèges élevés)
  • Compatible avec la syntaxe Docker (alias docker=podman)
  • Recommandé pour des environnements où la sécurité est critique
• LXC / Incus
  • Permettent d’exécuter des systèmes complets dans des conteneurs (approche “VM légère”)
  • Incus ↗ est le successeur communautaire de LXD (abandonné par Canonical)
  • Utilisé pour des cas d’usage comme :
    • Création de labs
    • Test multi-distributions Linux
    • Simulation d’environnements système
  • Gestion centralisée possible via API REST ou CLI

Sécuriser les conteneurs

Les conteneurs doivent être sécurisés dès leur construction et pendant leur exécution. Voici les points clés à surveiller :

• Scanner les images : Utilise Trivy ou Grype pour détecter les vulnérabilités. Privilégie la construction de tes propres images.
• Réduire les privilèges : Évite root, supprime les capabilités inutiles et active AppArmor ou Seccomp si possible.
• Ne jamais stocker de secrets en dur : Utilise SOPS pour gérer les données sensibles.
• Mettre à jour régulièrement : Reconstruis tes images dès qu’une dépendance ou un paquet a une faille connue.

La sécurité des conteneurs ne s’improvise pas, mais elle devient simple à gérer avec les bons outils et les bons réflexes.

Orchestrer des conteneurs

Lancer un conteneur, c’est simple. En gérer des dizaines ou des centaines avec redondance, réseau, montée en charge et redémarrage automatique… c’est une autre histoire. C’est là qu’intervient l’orchestration, qui permet de piloter les conteneurs à grande échelle, automatiquement.

Les principaux outils d’orchestration

• Docker Swarm Plus simple que Kubernetes, intégré directement à Docker :
  • Configuration facile
  • Idéal pour des environnements plus modestes
• Kubernetes Le standard incontournable. Il permet de :
  • Gérer des clusters de conteneurs à grande échelle
  • Définir un état désiré (scalabilité, version, résilience)
  • Intégrer des outils comme [Helm] pour faciliter les déploiements complexes
• Nomad Orchestrateur polyvalent développé par HashiCorp :
  • Supporte conteneurs, VMs et exécutables
  • Facile à intégrer avec Vault et Consul

Et Docker Compose dans tout ça ?

Docker Compose n’est pas un orchestrateur à proprement parler. Il permet de définir et lancer plusieurs conteneurs en local, mais ne gère pas :

• la scalabilité automatique,
• le redémarrage en cas de panne,
• la distribution sur plusieurs machines.

Il reste très pratique pour le développement, les tests, et pour simuler un environnement multi-conteneurs (ex. : une app + une base de données) de façon simple.

Conclusion

La conteneurisation a changé la façon dont on construit et déploie les applications. Ce guide t’a donné une vue d’ensemble des concepts clés : images, moteurs, sécurité, orchestration…

Il est maintenant temps d’approfondir chaque sujet, un par un : comment écrire un bon Dockerfile, sécuriser ses conteneurs avec Trivy ou encore déployer à l’échelle avec Kubernetes.