Характеристика Docker
Контейнерная платформа виртуализации Docker создана, чтобы разрабатывать и запускать приложения в специальных изолированных контейнерах. Они включают в себя все необходимые компоненты (код, среды выполнения, зависимости). Распространение и дальнейшее развертывание программируемых приложений становится более эффективным и надежным.
Контейнеры полностью изолированы от ОС и друг от друга. Это гарантирует стабильность, предсказуемость работы всей системы. Такая архитектура позволяет разработчикам сосредоточиться на создании функциональных приложений, не беспокоясь о совместимости с различными средами.
Популярность Докера неуклонно растет благодаря активному сообществу разработчиков, его тесной интеграции с современными практиками разработки (например, DevOps или непрерывная доставка).
Принципы работы
В Докере предоставляемые ядром ОС возможности виртуализации используют для создания контейнеров, изолированных друг от друга. Вместо применения гипервизора, как в «виртуалке», платформа активирует виртуальную среду из самого ядра хост-ОС, а в работе использует базовые ресурсы системы.
Первоначально система была разработана под Linux. Чтобы запустить ее либо на macOS либо на Windows, используют виртуальную машину на базе Linux, в которой размещается совместимое с Docker приложение. Также в Windows можно использовать Docker-контейнеры с WSL.
Основные компоненты (сущности) Docker
Экосистема Докера состоит из следующих основных компонентов:
- хост — ОС, где работает уже запущенная система;
- демон (daemon) — служба, управляющая объектами, включая сети, хранилища, образы, контейнеры;
- клиент — интерфейс, позволяющий пользователям взаимодействовать с демоном, а также выполнять действия по созданию и управлению проектами;
- образ — шаблон для развертывания контейнеров;
- контейнер — работающее приложение;
- реестр — репозиторий для образов;
- Dockerfile — специальный файл с инструкциями для сборки образов на платформе;
- Compose — средство создания, управления, настройки контейнеров (более одного);
- Desktop — графический интерфейс для пользователей, распространяемый по лицензии GPL. Находится в свободном доступе для пользователей Windows, macOS, Linux. Он предоставляет удобную панель управления, отображающую объекты, позволяющую запускать одноузловой Kubernetes на локальном компьютере.
Практическое применение платформы
Приведем примеры эффективного практического применения технологии на разных этапах разработки и развертывания проектов.
- Разработка с зависимостями: система устраняет необходимость устанавливать и настраивать зависимости вручную. Программисты могут легко извлекать готовые образы с Hub и разворачивать их по отдельности. Это значительно облегчает управление несколькими зависимостями, помогает программисту сосредоточиться на своей основной задаче.
- Автоматизация тестирования: Докер поддерживает автоматическое развертывание тестовых зависимостей (брокеров сообщений, баз данных) прямо на сервере. Это устраняет трудности с настройкой и гарантирует, что тесты выполняются в изолированной среде. По завершении тестов контейнеры бесследно удаляются.
- Публикация готовых разработок: в рамках платформы протестированные приложения легко публиковать — система автоматически упаковывает их в образы. Эти образы можно передать инженерам или клиентам напрямую для развертывания. Унифицированное управление образами способствует обновлению в сочетании с автоматизацией развертывания.
Преимущества
- Переносимость разработок: Докер инкапсулирует приложения вместе со всеми их зависимостями, обеспечивая бесперебойную работу в разных средах, независимо от аппаратного обеспечения или ОС.
- Ускоренная разработка: система позволяет разрабатывать и тестировать приложения параллельно, изолируя среды разработки, улучшая сотрудничество команды.
- Масштабируемость и отказоустойчивость: платформа упрощает масштабирование путем добавления дополнительных контейнеров, обеспечивает отказоустойчивость путем перезапуска неисправных элементов.
- Эффективное использование ресурсов: виртуальные машины занимают больше места, чем контейнеры, поэтому использование последних приводит к более эффективной утилизации ресурсов.
- Согласованное развертывание: система гарантирует, что разработки будут развертываться в производственных средах именно так, как они были разработаны, устраняя несовместимости.
- Управление жизненным циклом готовых приложений, включая развертывание, обновление, удаление, устранение повторяющихся задач.
Недостатки
- Высокое потребление ресурсов: система создает еще один уровень абстракции, а это приводит к существенному увеличению потребления ресурсов.
- Ограничения масштабирования: Докер удобен для работы с небольшим числом контейнеров, но для крупных проектов с поддержкой многочисленных сервисов уже нужен оркестратор — например, Kubernetes.
Контейнеризация и виртуализация: в чем разница
Работа с виртуальными машинами (ВМ) и с контейнерами — это два различных подхода к виртуализации. Первые виртуализируют оборудование, а вторые — операционную систему.
ВМ имитируют отдельные компьютеры с собственной ОС и «железом». Они могут запускать любую операционную систему, любой набор программ, аналогично обычному физическому компьютеру.
В отличие от ВМ, при контейнеризации создается изолированная среда для отдельных программ. Докер не виртуализирует «железо», а использует возможности ядра ОС. Это приводит к меньшим накладным расходам, более быстрому развертыванию, масштабированию, меньшему размеру образа.
Установка
Вот пошаговое руководство по установке Docker.
1. Убедитесь, что ваша система соответствует минимальным требованиям, перечисленным на официальном сайте платформы.
2. Установите необходимые зависимости:
- Linux — пакет «curl» или «wget».
- macOS — XCode Command Line Tools.
- Windows: для Windows Server — контейнерное окружение, для настольных компьютеров Windows — WSL.
3. Добавьте репозиторий в вашу систему:
- Linux — sudo apt-get update; sudo apt-get install apt-transport-https ca-certificates curl gnupg-agent software-properties-common; curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | sudo apt-key add -; sudo add-apt-repository "deb [arch=amd64] https://download.docker.com/linux/ubuntu $(lsb_release -cs) stable"
- macOS — brew install docker-toolbox
- Windows — следуйте инструкциям на официальном сайте.
4. Установите систему, используя следующую команду:
- Linux — sudo apt-get update; sudo apt-get install docker-ce docker-ce-cli
- macOS — docker-toolbox start
- Windows — следуйте инструкциям на официальном сайте.
5. Запустите службу, чтобы она работала в фоновом режиме:
- Linux — sudo systemctl start docker
- macOS — docker-toolbox start
- Windows — следуйте инструкциям на официальном сайте.
6. Проверьте установку, выполнив следующую команду:
docker run hello-world
Если команда выполняется успешно, если вы видите сообщение «Hello from Docker!», значит, все в порядке.
Запуск и настройка контейнера
Чтобы запустить контейнер, постройте команду следующим образом:
docker run [ОПЦИИ] ИМЯ_ОБРАЗА [КОМАНДА] [АРГУМЕНТЫ]
Например, для контейнера с образом nginx выполните:
docker run nginx
Уже после запуска вы можете выставить индивидуальные настройки, используя следующие методы.
1. Переменные среды для настройки параметров. Например:
docker run -e MY_VAR=value nginx
2. Тома для сохранения данных за пределами рабочего контейнера. Например:
docker run -v /local-path:/container-path nginx
3. Подключение к пользовательским сетям для управления сетевыми взаимодействиями. Например:
docker run --network my-network nginx .
Как работать с Docker
После того как контейнер запущен, вы можете работать с ним при помощи следующих команд:
- docker ps: список запущенных контейнеров
- docker stop CONTAINER_ID: остановка
- docker start CONTAINER_ID: запуск
- docker restart CONTAINER_ID: перезапуск
- docker exec CONTAINER_ID COMMAND: выполнение команд внутри контейнера
Чтобы удалить контейнер, используйте следующую команду:
docker rm CONTAINER_ID
В целом запуск и настройка — довольно простые процессы, позволяющие создавать приложения, а также изолированные либо согласованные среды в программировании. Используя переменные среды, тома, сети, разработчик может без проблем выставить параметры в соответствии с конкретными потребностями.
Вот несколько дополнительных советов по работе с платформой:
1. Используйте Hub — центральный репозиторий для образов. Можно найти и загрузить образы для разных приложений и языков программирования.
2. Используйте инструмент Compose, чтобы разрабатывать и запускать сложные приложения, состоящие из нескольких компонентов.
3. Ознакомьтесь с такими практиками, как многоэтапные сборки, управление секретами, мониторинг контейнеров.
Заключение
Работа с Docker может значительно упростить управление приложениями. Платформа обеспечивает согласованную изолированную среду для выполнения разных рабочих задач. Это повышает надежность и переносимость. Разработчики могут легко создавать и без проблем тестировать приложения на своих локальных машинах, а затем развертывать их в производственных средах без изменений кода или конфигурации. Используя Докер, команды могут ускорить разработку и доставку: не нужно беспокоиться о конфликтах зависимостей или проблемах с совместимостью между различными средами. Эффективность повышается, а простоев становится меньше.