Docker что это?

Docker — это широко используемая программная платформа, разработанная для создания, развертывания и управления контейнерными приложениями. Совместно с экспертами агрегатора kursfinder мы подготовили детальное описание возможностей платформы и пошаговое руководство по ее использованию.

На сегодняшний день Docker представлен в двух вариантах: бесплатная версия Community Edition, поддерживаемая Apple, и платная версия — Enterprise Edition. Освоить работу с обеими версиями платформы можно на специализированных курсах по Docker.

Что такое контейнеры

Контейнеризация — это метод упаковки приложения и всех его зависимостей в один объект, который можно запустить в изолированной среде, не воздействуя напрямую на операционную систему. Этот процесс позволяет отделить программу от инфраструктуры, что упрощает ее развертывание и эксплуатацию. Разработчики создают одно приложение и собирают все необходимые компоненты в единую систему. Такой подход значительно ускоряет разработку и адаптацию программного обеспечения.

Контейнеризация схожа с виртуализацией, но ключевые технологии у них разные. Виртуализация имитирует работу отдельного компьютера с собственной операционной системой и аппаратными ресурсами. В случае контейнеризации виртуальная среда запускается через ядро основной операционной системы, создавая «виртуальное оборудование». Благодаря этому контейнеры используют те же ресурсы ОС, что и основная система, что позволяет экономить вычислительные ресурсы.

Как устроен Docker

Docker — это программное обеспечение с архитектурой клиент-сервер, состоящее из двух ключевых компонентов: клиента и сервера. Клиент представляет собой интерфейс для командной строки, с которым взаимодействуют пользователи. Основная функция клиента — передавать команды через терминал и отправлять запросы серверу Docker. Клиент передает нужные инструкции серверу, который выполняет эти команды.

Клиент и сервер могут быть установлены как на одном устройстве, так и на разных. В случае использования нескольких устройств, клиент и сервер взаимодействуют через API или сокеты для обмена данными.

Компоненты для контейнеризации

Docker состоит из нескольких ключевых компонентов, обеспечивающих его работу:

• Docker File: это файл, используемый для предварительной настройки. В нем содержатся инструкции, с помощью которых пользователь может создать нужный образ. Он подробно описывает, какие зависимости, элементы и команды должны быть включены в образ.
• Docker Image: неизменяемый файл, применяемый для запуска контейнеров.
• Docker Registry: это база данных, которая может быть как публичной, так и частной, и в которой хранятся несколько образов.
• Docker Container: это готовый контейнер, развернутый и сохраненный на устройстве.

Для создания этих компонентов используются специальные команды, подробное описание которых можно найти в официальной документации на сайте Docker.

Docker контейнер

Docker-контейнер — это организованный и изолированный пакет, содержащий все необходимые инструменты, коды и настройки для работы приложения. Его основная функция заключается в том, чтобы собрать приложение вместе с его компонентами в единый образ, который можно запустить на любой системе.

Преимущества Docker-контейнеров

• Изоляция: Использование контейнеров позволяет пользователям изолировать программы, минимизируя риск конфликтов между их компонентами. Это повышает стабильность и надежность работы приложений.
• Портативность: Контейнеры можно запускать на различных системах, что значительно ускоряет процесс развертывания программного обеспечения.
• Эффективность: Поскольку контейнеры используют общие ресурсы операционной системы и делят одно ядро, они работают эффективнее, чем виртуальные машины.
• Масштабируемость: Контейнеры легко масштабируются горизонтально, что позволяет добавлять необходимое программное обеспечение по мере увеличения нагрузки.
• Управление версиями: Контейнеры позволяют управлять разными версиями программ, что упрощает процесс их развертывания и обновления.

Чем контейнеризация отличается от виртуализации

Контейнеры и виртуальные машины служат для изоляции программ и их окружений, но используют разные подходы. В Docker применяется виртуализация на уровне операционной системы, что позволяет быстро запускать приложения в изолированных контейнерах, которые разделяют ядро с хост-системой. В отличие от контейнеров, виртуальные машины создают полноценные виртуальные компьютеры с отдельными серверными и аппаратными ресурсами.

Контейнеры отличаются легкостью, так как не требуют создания отдельной операционной системы, в отличие от виртуальных машин. Однако, стоит отметить, что совместное использование контейнеров и виртуальных машин не всегда бывает эффективным. В некоторых случаях сервер разделяют на несколько виртуальных машин, чтобы на них запускать контейнеры, но это приводит к увеличению расхода ресурсов. Для оптимизации таких решений рекомендуется использовать Kubernetes, который позволяет устанавливать необходимое ПО напрямую на физическое оборудование.

Большинство компаний предпочитает виртуальные машины, развернутые на физических серверах в дата-центрах. Чтобы минимизировать затраты ресурсов, инженеры тщательно продумывают инфраструктуру для повышения ее эффективности.

Что такое Docker Hub

Для создания образа можно воспользоваться готовым контейнером или настроить его самостоятельно с помощью Docker File. Различные образы можно найти на специализированных форумах, где разработчики публикуют свои решения. Обычно такие образы доступны для свободного использования. Одним из самых популярных ресурсов для поиска контейнеров является Docker Hub, который предлагает более 100 тысяч готовых решений, включая образы от официальных разработчиков.

Благодаря встроенной поддержке репозитория в Docker, работа с системой значительно упрощается. Достаточно ввести команду для установки нужной утилиты, и система автоматически найдет ее в доступной базе.

Docker Compose: множественные образы

Как правило, один контейнер отвечает за выполнение одной, конкретной функции. Поэтому для того чтобы создать сложную среду, необходимо использовать сразу несколько образов.

Можно скачать уже готовые решения и выполнить ручную настройку, либо же использовать специальный инструмент Docker Compose, который позволяет работать с множественными образами. С помощью этого программного обеспечения можно управлять сразу несколькими образами как единым целым. Благодаря этому, разработка занимает немного времени. Количество «контейнеров» в таком случае может измеряться десятками штук.

Как хранятся данные в Docker

Если контейнер прекратит свою работу или будет перезапущен, пользователи рискуют потерять записанные данные. Во избежание подобных ситуаций, разработчики стараются создавать утилиты с небольшим количеством хранилищ. Однако не у всех получается это сделать. И в таком случае решить проблему с хранением данных можно несколькими способами:

1. Docker Volumes. Метод хранения данных, который активно используют многие разработчики. Внутри содержатся файлы и прочая информация. У пользователей есть возможность подключения к разным типам контейнеров и выбора специальных драйверов для хранения данных на облачном сервере.
2. Bind Mount. Достаточно простой способ обеспечить удаленное хранение информации. Данный вариант предназначен для отправки конфигурационных файлов в момент разработки. Программист может создать коды в системе хоста и только потом перенаправить их в «контейнер».
3. Tmpfs. Специализированное хранилище файлов, доступное исключительно в системах Linux. Его основное предназначение – обеспечить безопасность хранения. Tmfps является временным хранилищем. Достаточно остановить работу «контейнера», и вся информация пропадет. Однако Tmfps отличается высокой скоростью и предельно простым доступом.
4. Named Pipes. Именованные каналы передачи данных, которые можно использовать исключительно на Windows.

Задачи, которые решает Docker

Развертывание рабочей среды или утилиты.

С помощью Docker можно быстро перенести программу с включенными в нее зависимостями на другую ОС – достаточно нескольких команд. Кроме того, благодаря Docker можно запустить рабочую среду с заданными настройками в максимально короткие сроки.

Изолированный запуск

Docker позволяет запускать ПО отдельно от общей системы без каких-либо конфликтов с прочими приложениями. Запущенная программа работает полностью в автономном режиме.

Контроль ресурсов

Полезная опция, которая позволяет наиболее эффективно распределить ресурсы между несколькими утилитами. Она разделяет неизолированные системы на изолированные и предотвращает возможные конфликты.

Обеспечение безопасности

В случае грамотной настройки «контейнера» работа кода не навредит главной системе. Даже серьезная ошибка не сможет повлиять на стабильность функционирования прочих приложений.

Взаимодействие с микросервисами

Архитектура, состоящая из определенного перечня микросервисов, представляет собой особый тип организации программы, при котором весь функционал крупной утилиты разделяется на тематические модули. Для их взаимодействия используются специальные протоколы.

Ускорение процесса разработки

Благодаря технологии контейнеризации программисты могут гораздо быстрее выполнять свою работу. Для того чтобы настроить среду или развернуть приложение, требуется немного времени.

Контроль сложных систем

Для того чтобы автоматизировать большую часть процессов в сложных «контейнерах», разработчики используют платформы оркестрации. Это позволяет контролировать работу и предотвращать ошибки.

Масштабирование

Еще одна главная задача, которую выполняют платформы оркестрации. Многие из них поддерживают опцию автоматического масштабирования с адаптацией под различные системы и условия.

Как начать работу с Docker

Docker можно установить на разные ОС – в частности, Windows, Mac или Linux. Для скачивания установочного файла потребуется открыть официальный сайт и выбрать оптимальную версию. Полное руководство по установке и настройке можно найти в соответствующем разделе.

Для запуска первого контейнера необходимо ввести следующую команду (на примере Linux):

— docker run ubuntu echo «Hi, I am Ubuntu».

Сразу после ввода команды клиент отправит соответствующие инструкции Docker и начнет развертку. Он проверит наличие образа на компьютере и, если его нет – автоматически установит. После этого будет выполнена развертка образа в контейнер – внутри появится команда, которая и выведет надпись на консоль.

Недостатки Docker

Высокие требования к ресурсам

Docker автоматически добавляет слои абстракции и использует дополнительные ресурсы в своей работе, что, в свою очередь, перегружает систему.

Оркестрация для масштабного ПО

Docker отлично подойдет для того чтобы управлять ограниченным количеством контейнеров. Однако если в работе используется более ста сервисов, может дополнительно потребоваться оркестратор. Это объясняется тем, что у клиента нет достаточного количества инструментов и ресурсов для обеспечения работы крупных приложений.

Сложности при работе с ОС macOS и Windows

Основная среда работы Docker – система Linux. Именно поэтому пользователи macOS и Windows нередко сталкиваются с проблемами в совместимости, что приводит к определенным трудностям в настройке и развертке.