Что такое программа докер

Docker — это программное обеспечение для контейнеризации приложений. Сегодня мы поговорим о том, что такое контейнеризация и Docker, а также об их преимуществах.

Контейнеризация

Контейнеризация — это один из методов виртуализации. Поэтому сделаем небольшое лирическое отступление, чтобы понять, откуда растут ноги.

В 60-х годах компьютеры не могли решать сразу несколько задач — только одну. Это приводило к большим очередям к такому редкому устройству. Решением этой проблемы стало распределение вычислительных мощностей между разными изолированными друг от друга процессами. Так началась история виртуализации.

Виртуализация — это предоставление вычислительных мощностей изолированным процессам в рамках одного физического устройства.

Основное развитие виртуализации пришлось на эпоху интернета. Представьте, вы — предприниматель и хотите иметь сайт своей компании. Для этого нужен сервер, подключенный ко всемирной паутине. Например, сейчас для этого достаточно зайти на сайт cloud.timeweb.com и выбрать подходящий под ваши нужды сервер. Однако раньше, в самом начале развития интернета, таких удобных сервисов не было.

Зачем нужен и как работает Docker — ликбез

Поэтому компаниям приходилось самостоятельно приобретать серверы и обслуживать их. Это неудобно и дорого. Такая боль вылилась в появление компаний-провайдеров, берущих на себя все серверные тяготы. Они закупали оборудование, размещали их в своих помещениях и сдавали серверы в аренду.

Прогресс шел, компьютеры становились мощнее, и целый серверный компьютер для сайта стал избыточным. На помощь пришла виртуализация: на одном компьютере запускались несколько изолированных друг от друга виртуальных машин, на которых размещались сайты. Технология виртуализации позволила выделять каждому серверу столько ресурсов, сколько ему нужно.

Но и этого было недостаточно. С развитием интернета количество приложений, необходимых для работы сайта, увеличивалось. У каждого из них имелись свои зависимости, и в одной виртуальной машине им стало «тесновато». Одним из решений этой дилеммы стало размещение их в собственных виртуальных машинах. Получалась такая виртуальная матрешка.

Однако полноценная виртуальная машина также избыточна для одной программы: ей не нужен весь её функционал. При этом виртуальная машина потребляет много ресурсов, часть которых идет в «никуда». Решением этой проблемы стала контейнеризация. Вместо того, чтобы запускать для каждого приложения свою виртуальную машину, разработчики придумали запускать их изолированно друг от друга в одной операционной системе. Получался такой контейнер: приложение, его зависимости и библиотеки.

Контейнер — изолированная среда с приложением, его зависимостями и библиотеками.

Docker

Что такое программа? Это какой-то код, который необходимо выполнить на центральном процессоре. При запуске приложения в контейнере запускается докер- процесс, внутри которого запускается само приложение. Запущенный контейнер для хост-системы выглядит как обычный процесс , а для программы в контейнере всё выглядит так, будто оно уникальное.

Что такое Docker?

Из-за изолированности единственный способ обмениваться данными между контейнерами — это сеть. Как будто программа в контейнере пытается связаться с другим физическим компьютером. Docker решает вопросы взаимодействия контейнеров.

Хранение данных

Изолированность от операционной система хоста задает резонный вопрос: как хранить данные? Существует два пути: docker volume и bind mount.

Docker volume — это хранилище, которое создает сам докер. Оно может быть расположено где угодно: в файловой системе основной ОС или на каком-нибудь сервере.

Bind mount — это хранилище, которое пользователь сам создает на хост-машине, и при работе оно монтируется в контейнеры.

Структура Docker

В структуре Docker можно выделить 7 основных компонентов:

1. Docker-host

Основной компьютер, на котором запущен докер.

2. Docker-daemon

«Движок» докера, отвечающий за контейнеры.

3. Docker-client

Программа или интерфейс для управления всем процессом.

4. Docker image

Так называемый образ контейнера. Он похож на дистрибутив какой-нибудь игры. Чтобы начать играть, её необходимо сначала установить, как и образ.

5. Dockerfile

Текстовый документ, описывающий, как нужно развернуть или установить образ контейнера (Docker image).

6. Docker container

Слова излишни. Это контейнер.

7. Docker registry

Репозиторий для образов — место, куда разработчики загружают свои образы. Существуют как частные, так и публичные. Самый популярный публичный репозиторий — Docker Hub . На него по умолчанию настроен Docker. В нем можно найти самые популярные программы и не только.

Преимущества Docker

Безопасность

Что даёт изолированность с точки зрения безопасности? Во-первых, изолированное приложение не может навредить операционной системе хоста. Во-вторых, у изолированного приложения нет доступа к файловой система хоста, что исключает возможность кражи конфиденциальных данных. В-третьих, любая ошибка, связанная с приложением, не затронет операционную систему.

Совместимость

Образ контейнера можно запустить на любом устройстве с Docker-ом.

Автоматизация

Docker берет на себя всю работу, связанную с запуском приложений и их настройкой. Автоматизация позволяет экономить время и снизить влияние человеческого риска.

Общие репозитории

Пользователям Docker доступны репозитории с тысячами образов, которые можно использовать в своей работе.

Экономия ресурсов

Docker позволяет экономить вычислительные ресурсы. Контейнерам, в отличие от виртуальных машин, для работы не требуется собственный экземпляр ОС.

Использование Docker

Перейдем от слов к практике. Первое, что нам необходимо сделать — установить докер .

Установка

Установка Docker начинается с посещения официального сайта ПО docker.com . Переходим в раздел «Get Started» и выбираем соответствующую вашей ОС версию докера. В нашем случае это Windows. Инструкцию для установки докера на другие операционные системы можно найти здесь . По окончании установки потребуется перезагрузка компьютера.

Для работы Docker потребуется гипервизор. Гипервизор — это специальное ПО, необходимое для параллельной работы нескольких операционных систем. Docker предложит вам включить Hyper-V в Windows или загрузить WSL2. Мы выберем последний вариант, поскольку не во все версии Windows включен Hyper-V (например, в домашней версии его нет).

Docker сам установит WSL2, но вам потребуется самостоятельно загрузить обновления для ядра Linux. Переходим на сайт Microsoft, загружаем и устанавливаем последний пакет обновлений. После перезагрузки Docker Desktop нас встретит готовый к работе клиент Docker-а.

Запуск скрипта Python

Выведем в консоль фразу «Hello, World». Для этого воспользуемся следующим скриптом Python:

#!/usr/bin/python3
print(«Hello World»)

Поскольку мы запускаем скрипт не напрямую, нам нужен шебанг. В нашем скрипте это первая строка. Если вкратце, то шебанг необходим для того, чтобы ядро Linux знало, как запускать скрипт. Назовем наш скрипт классически: main.py.

Теперь перейдем к командной строке. Чтобы запустить наш скрипт, потребуется следующая команда:

docker run -v D:script_dir:/dir python:3 /dir/main.py

Разберем её элементы:

• docker run — запуск контейнера;
• -v — команда монтирования каталога (bind mount);
• D:script_dir — монтируемый каталог с нашим скриптом;
• /dir — место, куда мы монтируем каталог со скриптом;
• python:3 — образ;
• /dir/main.py — наш скрипт, в данном случае исполняемый файл.

Что происходит при введении этой команды? Docker ищет образ python 3 сначала на хосте, а потом в репозитории и развертывает его. Затем он монтирует туда каталог с нашим скриптом, чтобы было что запускать. После этого он запускает наш скрипт.

Заключение

В этой статье мы разобрали, что такое Docker, как он работает и попробовали запустить свой первый скрипт. Docker и контейнеризация — это не панацея, но это очень полезный инструмент при разработке, который не стоит обходить стороной.

Источник: timeweb.cloud

Что такое Docker?

Контейнер Docker — это формат пакетирования, который позволяет упаковать весь код и зависимости приложения в стандартный формат, чтобы приложение могло быстро и надежно запускаться в разных вычислительных средах. Контейнер Docker — это популярный легкий и автономный выполняемый контейнер, который включает в себя все необходимое для запуска приложения, в том числе библиотеки, системные инструменты, код и среду выполнения. Docker — это также программная платформа, которая позволяет разработчикам быстро создавать, тестировать и развертывать контейнерные приложения.

Контейнеры как услуга (Containers as a Service — CaaS), или контейнерные сервисы, — это управляемые облачные решения, которые контролируют жизненный цикл контейнеров. Контейнерные сервисы позволяют координировать (запускать, останавливать, масштабировать) среду выполнения контейнеров. Используя контейнерные сервисы, вы можете упростить, автоматизировать и ускорить разработку и развертывание приложений.

За последние несколько лет Docker и контейнерные сервисы быстро распространились и стали невероятно популярны. Из почти неизвестной и узко специализированной технологии с открытым исходным кодом в 2013 году Docker превратился в стандартизированную среду выполнения, которая теперь официально поддерживается для многих корпоративных продуктов Oracle.

Терминология Docker с определениями

Docker.

Контейнерная платформа программного обеспечения, созданная для разработки, отправки и запуска приложений с использованием контейнерных технологий. Платформа Docker представлена в двух версиях: Enterprise Edition и Community Edition.

Контейнер.

В отличие от виртуальной машины, которая виртуализирует аппаратное обеспечение, контейнер представляет собой небольшую виртуализацию уровня операционной системы за счет обобщения «пространства пользователя». Контейнеры используют общее с другими контейнерами ядро системы хоста. Контейнер, который запускается в операционной системе хоста, — это стандартный программный модуль, который упаковывает код и все зависимости, чтобы приложение могло быстро и надежно запускаться в той или иной среде. Контейнеры не сохраняются, а развертываются из образов.

Ядро Docker.

Программное обеспечение с открытым кодом, установленное на хосте и обеспечивающее создание и запуск контейнеров. Ядра Docker действуют как клиент-серверные приложения, поддерживающие контейнеры на различных серверах Windows и в операционных системах Linux, включая Oracle Linux, CentOS, Debian, Fedora, RHEL, SUSE и Ubuntu.

Образы Docker.

Коллекция программного обеспечения, которое должно запускаться как контейнер. Оно содержит набор инструкций по созданию контейнера, который может запускаться на платформе Docker. Образы являются неизменяемыми, поэтому, чтобы внести изменения, необходимо создать новый образ.

Реестр Docker.

Место для хранения и выгрузки образов. Реестр — это масштабируемое серверное приложение без учета состояний, которое сохраняет и распространяет образы Docker.

Кто использует Docker?

Docker — это открытая платформа для разработки приложений, созданная для поддержки DevOps и разработчиков. Используя Docker, разработчики могут создавать, упаковывать, доставлять и запускать приложения в виде легких, портативных, самодостаточных контейнеров, способных работать практически где угодно. Контейнеры позволяют разработчикам упаковать приложение со всеми его зависимостями и развернуть как единое целое. Благодаря готовым и самоподдерживающимся контейнерам приложений разработчики могут сосредоточиться на создании и использовании приложений, не думая о базовой операционной системе или системе развертывания.

Кроме того, разработчики могут использовать тысячи контейнерных приложений с открытым исходным кодом, которые уже разработаны для запуска в контейнере Docker. Docker предоставляет командам DevOps инструменты для непрерывной интеграции и разработки, а также позволяет снизить ограничения и сложность, необходимые в их системной архитектуре для развертывания приложений и управления ими. С появлением облачных сервисов оркестрации контейнеров любой разработчик может разрабатывать контейнерные приложения локально в своей среде разработки, а затем перемещать и запускать эти контейнерные приложения в производственной среде в облачных сервисах, таких как управляемые сервисы Kubernetes.

Docker и разработчики

Упаковывать контейнеры может любой разработчик. Представители индустрии программного обеспечения часто разделяют разработчиков на группы по их специализации: клиентские программы, серверные программы и все промежуточные этапы. Хотя упаковкой контейнеров чаще всего занимаются разработчики серверных программ, любой, кто знаком с основными понятиями CaaS, может успешно справиться с этим этапом цикла разработки ПО. Прежде чем упаковывать зависимости своего приложения, посетите страницу developer.oracle.com и ознакомьтесь с инструментами, которые можно использовать при создании собственного приложения или программы.

Сравнение Docker и Kubernetes

Контейнеры Linux существуют с 2008 года, но до появления контейнеров Docker в 2013 году они были малоизвестны. С появлением контейнеров Docker стремительно возрос интерес к разработке и развертыванию контейнерных приложений.

По мере того как количество контейнерных приложений росло и охватывало сотни контейнеров, развернутых на нескольких серверах, управление ими становилось все более сложным. Как координировать, масштабировать, контролировать и планировать при работе с сотней контейнеров? В этом помогает Kubernetes.

Kubernetes — это система оркестрации с открытым исходным кодом, которая позволяет запускать контейнеры Docker и выполнять нагрузки. Она помогает справляться с операционными сложностями при переходе к масштабированию нескольких контейнеров, развернутых на нескольких серверах. Модуль Kubernetes автоматически организует жизненный цикл контейнера, распределяя контейнеры приложений по инфраструктуре хостинга. Kubernetes быстро увеличивает или уменьшает объем ресурсов в зависимости от потребности. Он постоянно подготавливает, планирует и удаляет контейнеры, а также контролирует их работоспособность.

Основы Docker

Основные понятия технологии Docker — это образы и контейнеры. Образ Docker содержит все, что необходимо для запуска программного обеспечения: код, среду выполнения (например, Java Virtual Machine (JVM)), драйверы, инструменты, сценарии, библиотеки, развертывания и т. д.

Контейнер Docker — это работающий экземпляр образа Docker. Однако, в отличие от традиционной виртуализации с гипервизором типа 1 или 2, контейнер Docker работает на ядре операционной системы хоста. В образе Docker нет отдельной операционной системы, как показано на рисунке 1.

Изоляция и виртуализация

Каждый контейнер Docker имеет собственную файловую систему, собственный сетевой стек (и, следовательно, собственный IP-адрес), собственное пространство процессов и определенные ограничения ресурсов для ЦП и памяти. Поскольку контейнеру Docker не нужно загружать операционную систему, он запускается мгновенно. Docker — это технология изоляции, то есть разделения ресурсов операционной системы хоста, в отличие от виртуализации, которая предоставляет гостевую операционную систему поверх операционной системы хоста.

Система инкрементных файлов

Файловая система образа Docker — это многоуровневая система с семантикой копирования при записи. Таким образом обеспечивается наследование и повторное использование, экономия ресурсов на диске и скачивание инкрементных образов.

Как показано на рисунке 2, образ Docker с развертыванием WebLogic может быть основан на образе с доменом Oracle WebLogic Server, который может быть основан на образе WebLogic, основанном на образе Java Development Kit (JDK), который в свою очередь основан на базовом образе Oracle Linux.

Реестр Docker

Хотя образы Docker легко создаются и разработчикам удобно работать с простыми и портативными образами Docker, быстро обнаружилось, что управлять тысячами образов Docker довольно трудно. Решить эту проблему позволяет реестр Docker. Реестр Docker — это стандартный способ хранения и распространения образов Docker. Реестр — это репозиторий с открытым исходным кодом, имеющий разрешительную лицензию Apache.

Реестр Docker также помогает улучшить управление правами доступа и безопасность образов Docker, хранящихся в его репозитории. Он управляет распространением образов, а также может интегрироваться с рабочими процессами разработки приложений. Разработчики могут настроить собственный реестр Docker или использовать размещенный сервис реестра Docker, например Docker Hub, Oracle Container Registry, Azure Container Registry и т. д.

Docker Hub — это размещенный реестр Docker, управляемый Docker. Docker Hub содержит более 100 000 образов контейнеров от поставщиков программного обеспечения, а также проекты с открытым исходным кодом и сообщества. Docker Hub содержит программное обеспечение и приложения из официальных репозиториев, таких как NGINX, Logstash, Apache HTTP, Grafana, MySQL, Ubuntu и Oracle Linux.

При запуске контейнера Docker по умолчанию автоматически извлекает соответствующий образ из общедоступного Docker Hub, если он недоступен локально. Вы также можете создавать собственные образы и отправлять их в Docker Hub в общедоступный или частный репозиторий.

Docker как среда выполнения микросервисов

Идея разделить монолитные приложения на более мелкие микросервисы сегодня привлекает большое внимание разработчиков программного обеспечения.

Микросервисы развертываются независимо как процесс, используют облегченные протоколы для связи друг с другом, а каждый сервис обладает своими данными. Поскольку при управлении микросервисами применяется децентрализованный подход, требуется достаточно значительная автоматизация инфраструктуры, автоматизация тестирования, полностью автоматизированные конвейеры CD и квалифицированные и оперативные команды DevOps.

По поводу такого архитектурного стиля все еще идет много дискуссий, но было бы наивно полагать, что приложение, разложенное на микросервисы, может просто работать как набор процессов. Вот лишь несколько требований: микросервис должен быть независимым от хоста и изолированным на уровне операционной системы. Он должен работать в пределах своих ресурсных возможностей, увеличиваться и уменьшаться в размерах, перезапускаться в случае сбоя, обнаруживаться другими микросервисами и подключаться к ним через программно-определяемый сетевой уровень.

Таким образом, запуск микросервиса в контейнере Docker — это прекрасный старт для решения большинства из этих задач.

Docker: два основных измерения

Docker меняет способ создания, доставки и запуска программного обеспечения в двух разных измерениях:

• Он усовершенствует процесс надежного перехода приложения от разработки к производству.
• Он предоставляет стандартный формат образа для передачи из локальной среды в облако.

Оба измерения подробно описаны ниже.

Образ Docker: от разработки к производству

Создание образа Docker со всеми зависимостями решает знакомую многим разработчикам проблему «а на моем компьютере все работало». Основная идея заключается в том, что образ Docker создается конвейером сборки автоматически из репозитория исходного кода, такого как Git, и первоначально тестируется в среде разработки. Затем этот постоянный образ сохраняется в реестре Docker.

Как показано на рисунке 4, этот же образ используется для дальнейших тестов на загрузку, тестов интеграции, приемочных тестов и т. д. В каждой среде будет использоваться один и тот же образ. Небольшие, но необходимые для среды различия, такие как URL-адрес JDBC для производственной базы данных, могут быть переданы в контейнер в виде переменных или файлов среды.

Статистика показывает, что на сегодняшний день в 65 % случаев Docker используется в процессе разработки, а в 48 % случаев Docker применяется для непрерывной интеграции.

Docker и облако

Docker изменил отношение к общедоступным облакам. С одной стороны, благодаря образам Docker впервые в истории появился общий формат пакета, который можно запускать как в локальной среде, так и в среде любого крупного поставщика облачных решений. Контейнеры Docker работают на ноутбуке так же, как и в Oracle Cloud.

С другой стороны, поскольку контейнеры Docker работают в каждом крупном публичном облаке, они способствуют преодолению давно укоренившегося предубеждения против публичных облаков о неизбежности привязки к поставщику. Все крупные поставщики облачных решений теперь предлагают Docker как PaaS.

Версии Docker: зрелость базовой технологии

Версии Docker выпускаются намного быстрее, чем версии традиционного корпоративного программного обеспечения. Иногда такой быстрый темп выпуска версий в сочетании с новизной самого проекта Docker вызывает опасения относительно его безопасности и стабильности работы.

Хотя Docker и его командная строка, демон Docker, его API и инструменты, такие как Docker Swarm, Docker Machine и Docker Compose, активно развивались только в последние три года, основные функции ядра были доступны в каждом ядре Linux уже почти десять лет.

Ярким примером использования контейнерных технологий уже на первых этапах их развития может служить компания Google. Компания использовала контейнеры Linux еще до появления Docker. Более того, Google все запускает в контейнерах. По имеющимся оценкам, Google запускает несколько миллиардов контейнеров в неделю.

История контрольных групп и пространств имен

Docker использует такие базовые функции ядра Linux, как контрольные группы и пространства имен. В 2008 году контрольные группы были введены в ядро ​​Linux по результатам работы, ранее проделанной разработчиками Google 1 . Контрольные группы ограничивают и контролируют использование ресурсов в определенном наборе процессов операционной системы.

Ядро Linux использует пространство имен, чтобы изолировать системные ресурсы процессов друг от друга. Первое пространство имен, то есть пространство имен файловой системы (mount), было внедрено еще в 2002 году. 2

Контейнерные облачные решения

В первой части этой статьи объяснялись некоторые важные понятия Docker. Однако в производственной среде недостаточно просто запустить приложение в контейнере Docker.

Для настройки и эксплуатации производственной среды требуется оборудование для запуска контейнеров. Такое программное обеспечение, как Docker, а также репозитории и менеджеры кластеров должны устанавливаться, обновляться и исправляться. Если несколько контейнеров Docker обмениваются данными через хосты, необходимо создать сеть.

В случае сбоя кластерные контейнеры следует перезапустить. Кроме того, набор связанных друг с другом контейнеров должен развертываться так же легко, как и один логический экземпляр приложения. Примером этого могут служить балансировщик нагрузки, несколько веб-серверов, несколько экземпляров Oracle WebLogic Server с сервером администрирования, управляемый сервер и база данных. Для управления контейнерными приложениями в значительных масштабах требуется система оркестровки контейнеров, такая как Kubernetes или Docker Swarm. Развертывание, контроль и эксплуатация таких систем оркестровки, как Kubernetes, может оказаться сложной задачей и отнимать много времени.

Чтобы разработчики могли быстрее и эффективнее создавать контейнерные приложения, поставщики облачных услуг предлагают облачные контейнерные сервисы или контейнеры как услугу (Containers as a Service — CaaS). Облачные контейнерные сервисы помогают разработчикам и операционным группам оптимизировать жизненный цикл контейнеров и управлять им в автоматическом режиме. Такие сервисы оркестровки, обычно созданные с использованием Kubernetes, упрощают для команд DevOps работу с масштабными контейнерными приложениями и управление ими. Oracle Container Engine for Kubernetes и Azure Kubernetes Service — два примера популярных управляемых облачных сервисов для оркестровки контейнеров.

Oracle Container Engine for Kubernetes — это полностью управляемый, масштабируемый и высокодоступный сервис, который можно использовать для развертывания контейнерных приложений в облаке. Используйте Container Engine for Kubernetes (иногда используется аббревиатура OKE), если ваша команда разработчиков хочет надежно создавать и развертывать приложения cloud native и управлять ими.

Образы Docker от Oracle

Упаковывать контейнеры может любой разработчик. Представители индустрии программного обеспечения часто разделяют разработчиков на группы по их специализации: клиентские программы, серверные программы и все промежуточные этапы. Хотя упаковкой контейнеров чаще всего занимаются разработчики серверных программ, любой, кто знаком с основными понятиями CaaS, может успешно справиться с этим этапом цикла разработки ПО. Прежде чем упаковывать зависимости своего приложения, посетите страницу developer.oracle.com и ознакомьтесь с инструментами, которые можно использовать при создании собственного приложения или программы.

Ниже приведены несколько источников получения или создания образов Docker для продуктов Oracle. Репозиторий Oracle GitHub для образов Docker содержит файлы Docker и образцы для создания образов Docker для коммерческих продуктов Oracle и проектов с открытым исходным кодом, поддерживаемых Oracle.

• Репозиторий Oracle GitHub для образов Docker
• Docker Hub
• Oracle Container Registry

Тренинг по Docker: контейнерная разработка с Docker

Справочная информация

1. Контрольные группы (Wikipedia)
2. Пространства имен Linux (Wikipedia)

Источник: www.oracle.com

Что такое Docker и как его использовать в разработке

Контейнеризация является отличной альтернативой аппаратной виртуализации. Все процессы в ней протекают на уровне операционной системы, что позволяет существенно экономить ресурсы и увеличивать эффективность работы с приложениями.

Одним из наиболее популярных инструментов для программной виртуализации является Docker — автоматизированное средство управления виртуальными контейнерами. Он решает множество задач, связанных с созданием контейнеров, размещением в них приложений, управлением процессами, а также тестированием ПО и его отдельных компонентов.

Что такое Docker и как его следует применять для веб-разработки, описано в этой статье.

Что такое Docker

Docker (Докер) — программное обеспечение с открытым исходным кодом, применяемое для разработки, тестирования, доставки и запуска веб-приложений в средах с поддержкой контейнеризации. Он нужен для более эффективного использование системы и ресурсов, быстрого развертывания готовых программных продуктов, а также для их масштабирования и переноса в другие среды с гарантированным сохранением стабильной работы.

Разработка Docker была начата в 2008 году, а в 2013 году он был опубликован как свободно распространяемое ПО под лицензией Apache 2.0. В качестве тестового приложения Docker был включен в дистрибутив Red Hat Enterprise Linux 6.5. В 2017 году была выпущена коммерческая версия Docker с расширенными возможностями.

Docker работает в Linux, ядро которых поддерживает cgroups, а также изоляцию пространства имен. Для инсталляции и использования на платформах, отличных от Linux, существуют специальные утилиты Kitematic или Docker Machine.

Основной принцип работы Docker — контейнеризация приложений. Этот тип виртуализации позволяет упаковывать программное обеспечение по изолированным средам — контейнерам. Каждый из этих виртуальных блоков содержит все нужные элементы для работы приложения. Это дает возможность одновременного запуска большого количества контейнеров на одном хосте.

Docker-контейнеры работают в разных средах: локальном центре обработки информации, облаке, персональных компьютерах и т. д.

Преимущества использования Docker

1. Минимальное потребление ресурсов — контейнеры не виртуализируют всю операционную систему (ОС), а используют ядро хоста и изолируют программу на уровне процесса. Последний потребляет намного меньше ресурсов локального компьютера, чем виртуальная машина.
2. Скоростное развертывание — вспомогательные компоненты можно не устанавливать, а использовать уже готовые docker-образы (шаблоны). Например, не имеет смысла постоянно устанавливать и настраивать Linux Ubuntu. Достаточно 1 раз ее инсталлировать, создать образ и постоянно использовать, лишь обновляя версию при необходимости.
3. Удобное скрытие процессов — для каждого контейнера можно использовать разные методы обработки данных, скрывая фоновые процессы.
4. Работа с небезопасным кодом — технология изоляции контейнеров позволяет запускать любой код без вреда для ОС.
5. Простое масштабирование — любой проект можно расширить, внедрив новые контейнеры.
6. Удобный запуск — приложение, находящееся внутри контейнера, можно запустить на любом docker-хосте.
7. Оптимизация файловой системы — образ состоит из слоев, которые позволяют очень эффективно использовать файловую систему.

Компоненты Docker

Для начинающих разработчиков необходимо знать как работает Docker, его основные компоненты и связь между ними.

1. Docker-демон (Docker-daemon) — сервер контейнеров, входящий в состав программных средств Docker. Демон управляет Docker-объектами (сети, хранилища, образы и контейнеры). Демон также может связываться с другими демонами для управления сервисами Docker.
2. Docker-клиент (Docker-client / CLI) — интерфейс взаимодействия пользователя с Docker-демоном. Клиент и Демон — важнейшие компоненты «движка» Докера (Docker Engine). Клиент Docker может взаимодействовать с несколькими демонами.
3. Docker-образ (Docker-image) — файл, включающий зависимости, сведения, конфигурацию для дальнейшего развертывания и инициализации контейнера.
4. Docker-файл (Docker-file) — описание правил по сборке образа, в котором первая строка указывает на базовый образ. Последующие команды выполняют копирование файлов и установку программ для создания определенной среды для разработки.
5. Docker-контейнер (Docker-container) — это легкий, автономный исполняемый пакет программного обеспечения, который включает в себя все необходимое для запуска приложения: код, среду выполнения, системные инструменты, системные библиотеки и настройки.
6. Том (Volume) — эмуляция файловой системы для осуществления операций чтения и записи. Она создается автоматически с контейнером, поскольку некоторые приложения осуществляют сохранение данных.
7. Реестр (Docker-registry) — зарезервированный сервер, используемый для хранения docker-образов.
   Примеры реестров:
8. Центр Docker — реестр, используемый для загрузки docker-image. Он обеспечивает их размещение и интеграцию с GitHub и Bitbucket.
9. Контейнеры Azure — предназначен для работы с образами и их компонентами в директории Azure (Azure Active Directory).
10. Доверенный реестр Docker или DTR — служба docker-реестра для инсталляции на локальном компьютере или сети компании.
11. Docker-хаб (Docker-hub) или хранилище данных — репозиторий, предназначенный для хранения образов с различным программным обеспечением. Наличие готовых элементов влияет на скорость разработки.
12. Docker-хост (Docker-host) — машинная среда для запуска контейнеров с программным обеспечением.
13. Docker-сети (Docker-networks) — применяются для организации сетевого интерфейса между приложениями, развернутыми в контейнерах.

Что такое Docker Engine

Docker Engine («Движок» Docker) — ядро механизма Докера. «Движок» отвечает за функционирование и обеспечение связи между основными Docker-объектами (реестром, образами и контейнерами).

Элементы Docker Engine

1. Сервер выполняет инициализацию демона (фоновой программы), который применяется для управления и модификации контейнеров, образов и томов.
2. RESTAPI — механизм, отвечающий за организацию взаимодействия Докер-клиента и Докер-демона.
3. Клиент — позволяет пользователю взаимодействовать с сервером при помощи команд, набираемых в интерфейсе (CLI).

Как работает Docker

Работа Docker основана на принципах клиент-серверной архитектуры, которая основана на взаимодействии клиента с веб-сервером (хостом). Первый отправляет запросы на получение данных, а второй их предоставляет.

Схема работы

1. Пользователь отдает команду с помощью клиентского интерфейса Docker-демону, развернутому на Docker-хосте. Например, скачать готовый образ из реестра (хранилища Docker-образов) с помощью команды docker pull . Взаимодействие между клиентом и демоном обеспечивает REST API. Демон может использовать публичный (Docker Hub) или частный реестры.
2. Исходя из команды, заданной клиентом, демон выполняет различные операции с образами на основе инструкций, прописанных в файле Dockerfile. Например, производит их автоматическую сборку с помощью команды docker build .
3. Работа образа в контейнере. Например, запуск docker-image, посредством команды docker run или удаление контейнера через команду docker kill .

Как работают образы

Docker-image — шаблон только для чтения (read-only) с набором некоторых инструкций, предназначенных для создания контейнера. Он состоит из слоев, которые Docker комбинирует в один образ при помощи вспомогательной файловой системы UnionFS. Так решается проблема нерационального использования дисковой памяти. Параметры образа определяются в Docker-file.

Для многократного применения Docker-image следует пользоваться реестром образов или Докер-реестром (Docker-registry), позволяющим закачивать готовые образы с внешнего репозитория сервиса и хранить их в реестре Докер-хоста. Рекомендуемый вариант — официальный реестр компании Docker Trusted Registry (DTR).

Если требуется файл, то скачиваться будут только нужные слои. Например, разработчик решил доработать программное обеспечение и модифицировать образ, изменив несколько файлов. После загрузки на сервер будут отправлены слои, содержащие только модифицированные данные.

Как работают контейнеры

Каждый контейнер строится на основе Docker-образов. Контейнеры запускаются напрямую из ядра операционной системы Linux. Благодаря этому, они потребляют гораздо меньше ресурсов, чем при аппаратной виртуализации.

Изоляция рабочей среды осуществляется при помощи технологии namespace. Для каждого изолированного пространства (контейнера) создается уникальное пространство имен, которое и обеспечивает к нему доступ. Любой процесс, выполняемый внутри контейнера, ограничивается namespace.

В ОС Linux посредством Docker Engine используется немного другая технология — контрольные группы (cgroups). При этом приложение ограничивается некоторым набором ресурсов. Сgroups осуществляют обмен доступных аппаратных ресурсов с контейнерами, на которые дополнительно устанавливаются необходимые ограничения (использование памяти, прав доступа к другому ресурсу и т. д.).

Движок Docker объединяет пространство имен (namespace), контрольные группы (cgroups) и файловую систему (UnionFS) в формат контейнера. В будущем планируется поддержка других форматов посредством интеграции технологий BSD Jails или Solaris Zones.

Что происходит при запуске контейнера

1. Происходит запуск образа (Docker-image). Docker Engine проверяет существование образа. Если образ уже существует локально, Docker использует его для нового контейнера. При его отсутствии выполняется скачивание с Docker Hub.
2. Создание контейнера из образа.
3. Разметка файловой системы и добавление слоя для записи.
4. Создание сетевого интерфейса.
5. Поиск и присвоение IP-адреса.
6. Запуск указанного процесса.
7. Захват ввода/вывода приложения.

Docker Compose

Для управления несколькими контейнерами, из которых состоит проект, используют пакетный менеджер — Docker Compose.

Он применяется не во всех случаях. Если проект является простым приложением, не требующим использования сторонних сервисов, то для его развертывания можно ограничиться только Docker. Docker Compose рекомендуется использовать при проектировании сложных программных продуктов, включающих в себя множество процессов и сервисов.

Подробнее о возможностях и практикической стороне работы с Docker Compose можно узнать здесь.

Docker Swarm

При преобразовании хостов в кластер нужно воспользоваться утилитой кластеризации Docker Swarm («Docker в режиме роя). Хост, находящийся в его составе, называется «узлом» (node), который бывает управляющим или рабочим. Один кластер содержит только один управляющий «узел».

Некоторые возможности утилиты

1. Управление нагрузочными характеристиками — осуществляется оптимизация рассылки запросов между хостами, обеспечивая на них равномерную нагрузку.
2. Динамическое управление — допускается добавление элементов в swarm-кластер без дальнейшего его перезапуска.
3. Возможность масштабирования — позволяет добавлять или удалять docker-образ для автоматического создания контейнера.
4. Восстановление «узла» после сбоя — работоспособность каждого хоста постоянно контролируется управляющим «узлом». При сбое кластера происходит его восстановление и перезапуск.
5. Rolling-update — выполняет обновление контейнеров. Процедура может выполняться в определенной последовательности и с временной задержкой для запуска другого контейнера. Параметр указывается в настройках. Если произойдет сбой обновления, то Docker Swarm выдаст ошибку и процесс повторится заново.

Для оркестрации контейнеров Doсker, наряду с Docker Swarm, применяют сторонний инструмент — опенсорсную платформу Kubernetes. Однако, в 2021 году в Kubernetes заявили об отказе от использования Doker в новых версиях. Поэтому связка Kubernetes и Docker будет постепенно терять актуальность.

Примеры применения

Окружение для разработки Docker применяется во множестве сфер — от обработки больших массивов данных, до работы с микросервисами, основанных на распределенной архитектуре.

Чтобы понять, как можно применять Докер на практике, разберем основные примеры использования для чайников.

1. Быстрая доставка приложений (команды docker pull и docker push ) позволяет организовать коллективную работу над проектом. Разработчики могут работать удаленно на локальных компьютерах и выполнять пересылку фрагментов кода в контейнер для тестов.
2. Развертывание и масштабирование — контейнеры работоспособны на локальных компьютерах, серверах, в облачных онлайн-сервисах. Их можно загружать на хостинг для дальнейшего тестирования, создавать ( docker run ), останавливать ( docker stop ), запускать ( docker start ), приостанавливать и возобновлять ( docker pause и docker unpause соответственно).
3. Множественные нагрузки — осуществление запуска большого количества контейнеров на одном и том же оборудовании, поскольку Docker занимает небольшой объем дисковой памяти.
4. Диспетчер процессов — возможность мониторинга процессов в Docker посредством команд docker ps и docker top , имеющими схожий синтаксис с Linux.
5. Удобный поиск — в реестрах Docker он осуществляется очень просто. Для этого следует использовать команду docker search .

Заключение

Docker является важным инструментом для каждого современного разработчика, как основа аппаратной виртуализации приложений. Эта технология обладает широким функционалом и возможностями для контроля процессов. Докер позволяет не только развертывать контейнеры, но и оперативно масштабировать их экземпляры, работать с многоконтейнерными приложениями (Docker Compose), а также объединять несколько Докер-хостов в единый кластер (Docker Swarm).

Докер характеризуется достаточно простым синтаксисом. Поэтому он довольно прост в освоении как для опытных IT-специалистов, так и для новичков. Программное обеспечение совместимо со всеми версиями операционных систем Linux и Windows, поэтому область применения Docker практически не ограничена.

Чтобы использовать возможности контейнеризации на 100%, Docker нужна подходящая рабочая среда. Правильное решение — VPS от Eternalhost. Мощные виртуальные сервера с возможностью быстрого масштабирования ресурсов!

Источник: eternalhost.net