Introduction
Les technologies de conteneurs ont révolutionné le déploiement et la gestion des logiciels, offrant portabilité, évolutivité et reproductibilité sur diverses plateformes informatiques. Bien que les conteneurs aient gagné en popularité dans divers domaines, leur adoption dans les environnements de calcul de haute performance (HPC) pose des défis uniques. Dans cet article, je procède à une brève évaluation des technologies de conteneurs en mettant l’accent sur leur adéquation avec les systèmes HPC. Cette analyse prend en compte les performances, les vulnérabilités en matière de sécurité et l’adhésion aux normes OCI en tant que facteurs clés influençant la sélection de la technologie des conteneurs.
Docker : la technologie pionnière des conteneurs
Commençons par Docker, la technologie pionnière des conteneurs qui a propulsé la révolution des conteneurs. L’architecture de Docker, centrée sur un démon détenu par la racine, offre des fonctionnalités avancées mais présente des limites pour les cas d’utilisation HPC. Les vulnérabilités à l’escalade des privilèges, les défis d’intégration avec les gestionnaires de charge de travail et les difficultés d’exécution en mode sans racine rendent Docker moins adapté aux environnements HPC. Néanmoins, son adoption massive dans des environnements non HPC fournit un point de référence précieux pour l’évaluation d’autres technologies de conteneurs.
Singularité : Optimisé pour le calcul intensif
Singularity est une technologie de conteneur conçue spécifiquement pour les environnements HPC. Singularity offre de solides fonctionnalités de reproductibilité, une intégration transparente avec les gestionnaires de charge de travail et la prise en charge de ressources HPC spécialisées telles que les GPU et les systèmes de fichiers parallèles. Il permet l’accessibilité aux utilisateurs non privilégiés et offre un mode sans racine complet et limité pour une sécurité accrue. Cependant, les limitations comprennent une interopérabilité limitée avec les normes OCI et une fragmentation potentielle entre les différents forks, ce qui affecte la disponibilité des fonctionnalités et les performances. Malgré ces difficultés, Singularity reste populaire au sein de la communauté HPC en raison de ses optimisations spécifiques pour les charges de travail scientifiques.
Apptainer : Améliorer la sécurité et les performances
Singularity a été rebaptisé Apptainer lorsqu’il a rejoint le projet de la Fondation Linux, dans le but de fonctionner entièrement en mode non privilégié en utilisant des espaces de noms d’utilisateurs. En éliminant le besoin de binaires setuid, Apptainer s’attaque aux vulnérabilités de sécurité tout en maintenant les performances. Il s’appuie sur les points forts de Singularity et cherche à surmonter certaines de ses limites.
Apptainer vise principalement à renforcer la sécurité dans les environnements HPC. En fonctionnant en mode non privilégié, il réduit considérablement la surface d’attaque et minimise le risque d’escalade des privilèges. Cette approche est conforme aux exigences de sécurité de nombreux instituts de recherche et garantit que les applications conteneurisées peuvent être exécutées en toute sécurité. De plus, l’engagement d’Apptainer à être entièrement open-source et dirigé par la communauté instille encore plus de confiance dans ses pratiques de sécurité.
Apptainer exploite les espaces de noms des utilisateurs pour éviter les frais généraux liés à l’exécution des conteneurs en tant que root, ce qui permet d’améliorer les performances des applications conteneurisées. En éliminant le besoin de privilèges root, Apptainer garantit que les charges de travail HPC peuvent bénéficier de toutes les capacités du matériel sous-jacent tout en maintenant un haut niveau de sécurité.
Bien qu’il n’en soit qu’à ses débuts, Apptainer est prometteur en ce qui concerne les problèmes de sécurité associés à Singularity. En fournissant un environnement de conteneur sécurisé et performant, Apptainer vise à devenir un choix de premier ordre pour les charges de travail HPC qui nécessitent un équilibre entre la sécurité et la performance. La poursuite du développement et le soutien de la communauté seront cruciaux pour sa croissance et son adoption au sein de la communauté HPC.
Apptainer évolue et mûrit, il a le potentiel de se tailler une place à part en offrant des fonctions de sécurité avancées et des performances optimisées pour les environnements HPC.
Podman : Alternative légère
Développé par Red Hat, Podman apparaît comme une alternative légère à Docker. Fonctionnant sans démon, Podman élimine le besoin d’un processus appartenant à la racine. Il offre un mode sans racine complet, permettant aux utilisateurs non privilégiés d’effectuer la plupart des opérations sur les conteneurs. Des outils supplémentaires tels que skopeo et buildah renforcent ses capacités. Cependant, l’utilisation d’espaces de noms d’utilisateurs affecte les performances, et la compatibilité avec les répertoires personnels NFS est limitée. Néanmoins, l’architecture simplifiée et la sécurité améliorée de Podman en font un choix intéressant pour les environnements HPC qui privilégient la sécurité et l’isolation par rapport à la performance.
Sarus : Équilibrer les normes et l'optimisation
Sarus, développé par CSCS, se concentre sur les environnements HPC tout en adhérant aux normes OCI. Il utilise un binaire setuid appartenant à la racine et délègue la construction d’images à des outils externes comme Docker. Sarus permet la personnalisation des conteneurs par le biais de crochets et démontre sa compatibilité avec divers registres de conteneurs. Cependant, il manque de fonctionnalités intégrées de construction d’images et nécessite une synchronisation manuelle des informations de l’utilisateur. Sarus trouve un équilibre entre les optimisations HPC de Singularity et la compatibilité plus large de l’écosystème de Docker, ce qui en fait un choix viable pour les environnements HPC ayant des exigences spécifiques.
Comparaison et évaluation
En comparant ces technologies de conteneurs pour les environnements HPC, plusieurs aspects clés entrent en jeu. Docker, malgré son utilisation répandue, est confronté à des défis liés aux vulnérabilités en matière de sécurité et à l’intégration avec les flux de travail HPC. Singularity et Apptainer répondent parfaitement aux exigences du calcul intensif et aux problèmes de sécurité, mais les limites de l’interopérabilité et la fragmentation potentielle peuvent avoir un impact sur leur adoption à grande échelle. Podman offre une alternative légère et sécurisée, bien qu’il faille tenir compte des performances et de la compatibilité avec certaines configurations. Sarus trouve un équilibre entre l’optimisation et le respect des normes. Les administrateurs de systèmes et les chercheurs dans le domaine du calcul intensif peuvent s’appuyer sur ces résultats pour prendre des décisions éclairées lors de la sélection des technologies de conteneurs.
Conclusion
En conclusion, l’évaluation des technologies de conteneurs pour les environnements HPC est un processus dynamique qui évolue sans cesse. Docker, Singularity, Apptainer, Podman et Sarus offrent des caractéristiques et des considérations uniques. Grâce à une compréhension globale de leurs performances, de leur sécurité, de leurs capacités d’intégration et de leur respect des normes, les organisations peuvent prendre des décisions éclairées afin d’optimiser l’utilisation des ressources et de répondre aux exigences du HPC. La recherche et l’expérimentation continues sont essentielles pour rester au fait de l’évolution du paysage et permettre l’adoption de technologies de conteneurs qui améliorent la productivité, l’évolutivité et la reproductibilité dans les flux de travail HPC.
