Docker: pilnīgs ceļvedis par to, kas tas ir, kā tas darbojas un kādas ir tā priekšrocības

Informatec Digital » pieteikumi » Docker: pilnīgs ceļvedis par to, kas tas ir, kā tas darbojas un kādas ir tā priekšrocības

Mūsdienās programmatūras izstrādes pasaule attīstās ļoti strauji, un rīki, kas atvieglo lietojumprogrammu izveidi, izvietošanu un uzturēšanu, ir aktuālāki nekā jebkad agrāk. Viena no tehnoloģijām, kas ir visvairāk revolucionizējusi šo jomu, ir Docker, pateicoties tās spējai iekapsulēt lietojumprogrammas standarta, vieglās un pārnēsājamās vidēs, kas garantē konsekvenci visās sistēmās.

Neatkarīgi no tā, vai esat izstrādātājs, sistēmas administrators, IT speciālists vai vienkārši interesējaties par tehnoloģiju tendencēm, izpratne par to, kā darbojas Docker un kāpēc tas ir kļuvis par konteinerizācijas standartu, ir būtiska, lai efektīvi risinātu projektus un izvairītos no baisā scenārija "tas darbojas manā datorā".

Kas ir Docker un kādas problēmas tas risina?

Docker ir atvērtā pirmkoda platforma, kas izstrādāta, lai vienkāršotu lietojumprogrammu izveidi, izvietošanu un pārvaldību konteineros. Šie konteineri darbojas kā mazas "virtuālas kastes" , kurās ir viss nepieciešamais, lai lietojumprogramma darbotos pareizi: kods, bibliotēkas, atkarības, sistēmas rīki un konfigurācijas faili neatkarīgi no operētājsistēmas, kurā darbojas resursdators.

Docker lielākais solis uz priekšu ir programmatūras pārvietošanas procesa standartizācija un vienkāršošana starp dažādām vidēm. Klasiskā problēma "tā darbojas manā datorā, bet ne ražošanas vidē" ir atrisināta: konteinera iekšpusē esošais saturs uzvedas vienādi gan izstrādē, gan testēšanā, gan ražošanas vidē, neatkarīgi no tā, vai tas atrodas klēpjdatorā, fiziskā serverī vai mākonī.

Docker automatizē resursu izolāciju, izmantojot Linux kodola funkcijas , piemēram, vārdtelpas un cgroups, izvairoties no aparatūras emulācijas papildu slodzes, ko rada tradicionālās virtuālās mašīnas, un nodrošinot efektivitāti un elastību.

Konteineri pret virtuālajām mašīnām: kas tos atšķir?

Pirms Docker ieviešanas tradicionālā virtualizācija, izmantojot virtuālās mašīnas (VM), bija standarta veids, kā izveidot neatkarīgas vides. Katra VM ietvēra pilnīgu operētājsistēmu, savus draiverus un bibliotēkas, kas daudzkārt palielināja resursu patēriņu un sarežģītību, pārvietojot lietojumprogrammas no vienas vides uz citu.

Docker koncentrējas uz virtualizāciju operētājsistēmas līmenī (konteinerizācija):

• VM virtualizē aparatūru, savukārt Docker virtualizē operētājsistēmu.
• Konteineriem ir tāds pats kodols kā resursdatora sistēmai, taču katram konteineram ir savas bibliotēkas un atkarības.
• Resursu izmaksas ir daudz zemākas: Izmantojot Docker, vairāki konteineri var darboties kā izolēti procesi vienā iekārtā, patērējot mazāk atmiņas un krātuves nekā vairākas virtuālās mašīnas.

Galvenās sekas: vienā un tajā pašā infrastruktūrā var palaist vairāk lietojumprogrammu, daudz ātrāk iedarbināt un apturēt vides, kā arī pielāgot mērogojamību ar elastību.

Kā darbojas Docker? Komponenti un arhitektūra

Docker pamatā ir klienta-servera arhitektūra, kas ietver trīs galvenos elementus:

• Docker dzinējs: Docker dzinējs, kas atbild par konteineru izveidi, darbību un pārvaldību. Ietver Docker dēmonu. (dockerd), REST API un CLI (komandrindas saskarni).
• Docker klients: Saskarne, ko lietotāji izmanto, lai mijiedarbotos ar dēmonu (vai nu no termināļa, vai izmantojot grafiskos rīkus, piemēram, Docker Desktop).
• Docker dēmons: Tas ir process, kas atbild par Docker konteineru, attēlu un citu objektu izveidi, pārvaldību un uzraudzību.

Turklāt Docker ietver tādus galvenos rīkus kā:

• Docker attēli: Tās ir tikai lasāmas “veidnes”, kas satur kodu, atkarības un konfigurācijas, kas nepieciešamas konteinera izveidei.
• Docker konteineri: Uz attēliem balstītas darbināšanas instances, izolētas viena no otras un ar neatkarīgi piešķirtiem resursiem.
• Dockerfile: Teksta fails, kurā norādītas darbības Docker attēla automātiskai izveidei.
• Docker rakstīšana: Rīks, kas ļauj definēt vairāku konteineru lietojumprogrammas, izmantojot YAML failus, vienkāršojot sarežģītu projektu vadīšanu.
• Docker Hub: Lielākā publiskā konteineru attēlu krātuve, kurā ir iekļauti oficiāli un kopienas resursi.
• Docker darbvirsma: Lietojumprogramma operētājsistēmām Mac un Windows, kas atvieglo Docker vides pārvaldību, izmantojot lietotājam draudzīgu saskarni.

Īsāk sakot, Docker ļauj izstrādātājiem un operatoriem strādāt ar reproducējamām, mērogojamām un pārnēsājamām vidēm, izmantojot tikai dažas komandas.

Kas ir Docker attēls un kāda ir tā loma?

Docker attēls ir jebkura konteinera izveides sākumpunkts. Tā ir izpildāma pakotne, kas parasti tiek izveidota no Dockerfile un ietver:

• Lietojumprogrammas pirmkods
• Atkarības un sistēmas bibliotēkas
• Papildu rīki un konfigurācijas faili

Docker attēli ir nemaināmi un izmanto slāņotu sistēmu: katru reizi, kad attēls tiek modificēts, tiek pievienots jauns slānis, kas atvieglo atgriešanos pie iepriekšējām versijām vai kopīgu daļu atkārtotu izmantošanu dažādos attēlos.

Palaižot attēlu, Docker automātiski izveido “konteinera slāni”, kas fiksē izpildlaikā veiktās izmaiņas (piemēram, failu lasīšanu/rakstīšanu vai pagaidu atjauninājumus), nemainot sākotnējo attēlu.

Kas ir Docker konteiners un kā tas atšķiras no attēla?

Konteiners būtībā ir Docker attēla tiešraides instance. Kad tas ir palaists, tas darbojas kā neatkarīga vide, kurā lietojumprogramma darbojas tieši tā, kā definēts attēlā, bet tajā var arī saglabāt datus un konfigurācijas, kas pastāv tikai tās izpildes laikā.

Docker konteineru izmantošanas priekšrocības ietver:

• Pārnesamība: Konteiners darbosies vienādi jebkurā ar Docker saderīgā vidē.
• Vieglums: Koplietojot resursdatora operētājsistēmas kodolu, resursu patēriņš ir minimāls.
• Izolācija: Katrs konteiners darbojas neatkarīgi, izvairoties no konfliktiem starp lietojumprogrammām vai bibliotēkām.
• Mērogojamība: Ir viegli palaist vairākus vienas lietojumprogrammas eksemplārus, vienkārši izveidojot vairākus viena un tā paša attēla konteinerus.

Turklāt konteineri var būt īslaicīgi (tiek izmesti pēc lietošanas) vai pastāvīgi (svarīgu datu glabāšana ārējos sējumos).

Kā veidot attēlus un konteinerus: Dockerfile

Dockerfile ir recepte, kas nosaka, kā tiek izveidots Docker attēls. Tas ir teksta fails, kurā katra rinda ir instrukcija (piemēram, failu kopēšana, pakotņu instalēšana vai mainīgo definēšana), ko Docker interpretē, lai apkopotu attēlu.

Šī pieeja pilnībā automatizē vides veidošanu, nodrošinot konsekvenci un atvieglojot gan komandas sadarbību, gan versiju pārvaldību.

Piemēram, ar Dockerfile jūs varat definēt attēlu, kas ietver Ubuntu, instalē Apache un konfigurē 80. portu, un tas viss notiek dažu sekunžu laikā, palaižot docker build.

Docker Compose un vairāku konteineru lietojumprogrammu pārvaldība

Ja lietojumprogrammai ir nepieciešami vairāki pakalpojumi (piemēram, datubāze, tīmekļa serveris un kešatmiņa), tiek izmantota Docker Compose programmatūra. Tā ļauj, izmantojot YAML failu, definēt, kā dažādiem konteineriem jūsu kaudzē vajadzētu palaisties un sazināties.

Docker Compose galvenās priekšrocības:

• Vienkāršojiet orķestrēšanu sarežģītu projektu gadījumā, izvairoties no nepieciešamības manuāli palaist katru konteineru.
• Ļauj atkārtot ražošanas vides identiski lokāli, tādējādi samazinot kļūdas izvietošanā.
• Atvieglo dokumentāciju un versiju izveidi pakalpojumu infrastruktūras.

Ar vienkāršu docker-compose up komandu varat pēc pieprasījuma startēt visus definētos pakalpojumus.

Docker Hub, attēlu reģistrs un izplatīšana

Docker Hub ir lielākā publiskā konteineru attēlu krātuve. Tur var atrast oficiālus attēlus, sertificētus attēlus no pārdevējiem un tūkstošiem kopienas attēlu.

Docker Hub biežākie lietojumi:

• Lejupielādēt iepriekš izveidotus attēlus (piemēram, datubāzēm, programmēšanas valodām, tīmekļa serveriem utt.)
• Publicējiet un kopīgojiet savus attēlus publiski vai privāti.
• Automatizējiet nepārtrauktas integrācijas cauruļvadus, katrā izvietošanas reizē pēc pieprasījuma izvelkot attēlus.

Turklāt ir arī citas platformas (piemēram, GitHub vai privātās krātuves), kuras var integrēt ar Docker attēlu glabāšanai un izplatīšanai.

Docker un tā konteineru galvenās priekšrocības

Docker sniedz vairākas galvenās priekšrocības, kas ir veicinājušas tā ieviešanu:

• Kopējā pārnesamība: Ja tas darbojas konteinerā, tas darbojas jebkur (Windows, Mac, Linux, mākonī…)
• Nepārspējams vieglums: Konteineri ietaupa līdz pat 80% resursu salīdzinājumā ar virtuālajām mašīnām (VM).
• Izturīga izolācija: Katrs konteiners ir pašpietiekams un "nepiesārņo" globālo vidi.
• Tūlītēja mērogojamība: Instanču replicēšana, atjaunināšana vai dzēšana ir dažu sekunžu jautājums.
• Automatizācija un CI/CD: Atvieglo nepārtrauktu integrāciju un automatizētu izvietošanu.
• Kopiena un atbalsts: Desmitiem miljonu lietotāju, resursu un forumu, lai atbildētu uz jebkuriem jautājumiem.

Šīs funkcijas ir īpaši pievilcīgas DevOps metodoloģijās, mikropakalpojumu arhitektūrās un mākoņdatošanas izstrādēs.

Docker trūkumi un ierobežojumi

Tomēr ne viss ir perfekts, un Docker rada dažas problēmas :

• Sākotnējā mācīšanās līkne tiem, kas nav pieraduši pie komandrindas vai konteinerizācijas koncepcijām.
• Zemāka veiktspēja salīdzinājumā ar īpašiem fiziskajiem serveriem īpaši prasīgām kravām.
• Ierobežojumi GUI (grafiskām) lietojumprogrammām, paredzēts darbvirsmas vidēm.
• drošības riskiem ja neuzticamiem konteineriem ir atļauts piekļūt resursdatora sistēmas resursiem.
• Attēlu un apjomu uzkrāšana kas, ja netiek pareizi pārvaldīts, var aizņemt daudz vietas diskā.

Lai gan tas rada šīs problēmas, tā ieguvumi bieži vien atsver trūkumus, ja tiek ievērota laba drošības prakse un politika.

Docker ikdienas lietošanas gadījumi

Docker ir ārkārtīgi daudzpusīgs, un tā pielietojums aptver visu veidu vides un nozares.

• Vietējā attīstība: Komandas var replicēt ražošanas vidi savos testa datoros vai serveros, izvairoties no neatbilstībām un konfliktiem.
• Automatizēta izvietošana: Vienkāršojiet jaunu versiju vai projektu izvietošanu dažu sekunžu laikā gan mākonī, gan fiziskajos serveros.
• Nepārtraukta integrācija un CI/CD cauruļvadi: Nodrošiniet izolētas vides, lai ātri un droši veiktu testus, veidotu un izvietotu kodu.
• Mikropakalpojumi: Katrs pakalpojums vai modulis lietojumprogrammā var atrasties savā konteinerā, tāpēc to ir viegli uzturēt, mērogot un padarīt neatkarīgu.
• Mākonī bāzētas lietojumprogrammas: Docker ir daudzu mūsdienu mākoņarhitektūru pamatā, nodrošinot mērogojamību un pārnesamību bez pieķeršanās pie pārdevēja.
• Testēšana un eksperimentēšana: Tas ļauj iestatīt īslaicīgas vides A/B testēšanai vai eksperimentiem, neietekmējot galveno infrastruktūru.

No lieliem uzņēmumiem, piemēram, Netflix, Adobe un Target, līdz maziem atvērtā pirmkoda projektiem, Docker ir kļuvis par nozares standartu.

Kubernetes un Docker Swarm: konteineru orķestrēšana

Pieaugot konteineru izvietošanai, simtiem vai tūkstošiem konteineru pārvaldībai ir nepieciešami orķestrēšanas rīki . Šeit noder šādi rīki:

• Kubernetes: Atvērtā pirmkoda platforma, kas automatizē konteinerizētu lietojumprogrammu izvietošanu, mērogošanu un pārvaldību. Ideāli piemērota sarežģītām arhitektūrām un augstai pieejamībai.
• Docker bars: Docker integrēts risinājums vienkāršu klasteru un mazu un vidēja lieluma izvietojumu pārvaldībai, prioritāti piešķirot lietošanas vienkāršībai.

Šīs opcijas nodrošina stabilu konteineru izvietošanas, slodzes līdzsvarošanas un kļūmju pārvaldības automatizāciju gan mākoņvidē, gan lokālajā vidē.

Docker drošība: labākā prakse

Drošība ir būtiska jebkurā tehnoloģiju vidē, un Docker nav izņēmums. Lai gan konteineri labi izolē lietojumprogrammas, ir jāņem vērā daži apsvērumi:

• Izvairieties no konteineru palaišanas kā root lietotājs ja vien tas nav būtiski nepieciešams.
• Izmantojiet oficiālus attēlus un pārbaudiet to izcelsmi, izvairoties no apšaubāmas uzticamības vai bez atbalsta attēliem.
• Ierobežojiet privilēģijas un definējiet tīklus un sējumus tikai nepieciešamības gadījumā.
• Uzraugiet piekļuvi un atjauniniet Docker Engine un izmantotos attēlus.
• Docker dēmona kontekstā tas kontrolē piekļuvi tam, jo ​​nonākot nepareizās rokās, tas var kļūt par uzbrukuma vektoru.

Ir arī svarīgi atcerēties, ka konteineri koplieto resursdatora kodolu, tāpēc ir vēl svarīgāk aizsargāt resursdatora sistēmu un izvairīties no nepareizām konfigurācijām.

Docker ieviešanas ierobežojumi un izaicinājumi

Neskatoties uz visām priekšrocībām, Docker nav risinājums visam:

• Tas ne vienmēr ir piemērots lietojumprogrammām ar daudz grafiskas mijiedarbības. vai arī tas ir atkarīgs no konkrētas aparatūras.
• Jums var būt nepieciešama rūpīga integrācija ar mantotajām vai patentētajām sistēmām.
• Lietotājiem bez tehniskām zināšanām vai tiem, kas pieraduši pie “klikšķini un spēlē” sistēmām, mācīšanās līkne var būt stāva.
• Attēlu un konteineru dzīves cikls ir jāpārvalda, lai izvairītos no vietas un uzturēšanas problēmām.

Ar pienācīgu pārvaldību un labu praksi Docker ir gandrīz nepieciešams rīks mūsdienīgai izstrādei un ieviešanai.

Darba sākšana un Docker lietošanas sākšana

Darba sākšana ar Docker ir samērā vienkārša:

1. Apmeklējiet oficiālo Docker vietni un lejupielādējiet Docker Desktop, pamatojoties uz jūsu operētājsistēmu.
2. Izveidojiet savu Docker Hub kontu, lai piekļūtu publiski pieejamiem attēliem un kopīgotu savējos.
3. Mēģiniet palaist savu pirmo konteineru ar komandu docker palaistPiemēram: docker run -d -p 80:80 docker/getting-started
4. Iepazīstieties ar Docker Desktop informācijas paneli, kur redzēsiet savus aktīvos konteinerus un attēlus, kā arī rīkus to vizuālai pārvaldībai.
5. Sāciet darbu ar Dockerfile un Docker Compose, lai izveidotu pielāgotas, reproducējamas vides.

Nekavējoties varēsiet izveidot izolētas vides, replicēt veselas infrastruktūras un izplatīt lietojumprogrammas bez saderības problēmām.

Docker darbinātas metodoloģijas: DevOps, mikropakalpojumi un CI/CD

Docker ir katalizators daudzām vismodernākajām izstrādes un darbības praksēm :

• DevOps: Tas veicina sadarbību starp izstrādātājiem un operatoriem, novēršot vides šķēršļus un automatizējot izvietošanu.
• Mikropakalpojumi: Tas atvieglo atdalītu lietojumprogrammu izveidi, kur katrs komponents atrodas savā konteinerā un var attīstīties neatkarīgi.
• CI/CD: Tas nodrošina automatizētu testēšanu, izmaiņu integrāciju un nepārtrauktu izvietošanu identiskās vidēs, samazinot kļūdas un palielinot komandas elastību.

Tas ir novedis pie Docker ieviešanas visās jomās, sākot no jaunuzņēmumiem līdz starptautiskiem uzņēmumiem, gan izstrādē, gan ražošanā.

Rīki un ekosistēma ap Docker

Docker izaugsme ir novedusi pie daudzu rīku parādīšanās, kas papildina un uzlabo tā lietošanu :

• Docker paplašinājumi: Paplašinājumi, kas integrē uzlabotas funkcijas (uzraudzība, drošība, integrācija ar Kubernetes utt.)
• Spraudņi un papildinājumi: Tie atvieglo apjomu, tīklu un citu specifisku vajadzību pārvaldību.
• Risinājumi, piemēram, Jenkins, Ansible, Puppet vai Chef: Tie lieliski sader ar Docker automatizācijas un orķestrēšanas uzdevumiem.
• Vietējās integrācijas ar mākoņpakalpojumu sniedzējiem: Docker tieši atbalsta arī Amazon AWS, Google Cloud, Microsoft Azure, IBM Cloud un DigitalOcean.

Ar tik daudz iespējām, robeža ir radošums un katra projekta vajadzības.