Что такое Docker и как он работает

Старт:16.12.2024

Срок обучения:2

Дерматовенерология - переподготовка

Курс профессиональной переподготовки «Дерматовенерология» по всей России. ✓ Дистанционное обучение ✓ Получение диплома с бесплатной доставкой ✓ Цена 24990 руб

24 990 ₽33 990 ₽

Подробнее

Docker – это платформа для контейнеризации приложений, позволяющая разработчикам упаковывать приложение и все необходимые ему зависимости в единый контейнер. Это обеспечивает стабильную и воспроизводимую среду для запуска приложений на разных системах.

Контейнеры Docker изолированы друг от друга, не влияя друг на друга и системными ресурсами. Это означает, что приложение, работающее в одном контейнере, не повлияет на работу приложения в другом контейнере. Кроме того, контейнер легко переносится между разными серверами и платформами.

Для работы с Docker необходим Docker Engine, который предоставляет функционал для создания, запуска, управления и взаимодействия с Docker контейнерами. После установки Docker Engine, приложения упаковываются в Docker образы, что требует определения необходимых зависимостей. Файл Dockerfile описывает все этапы сборки образа. Компоненты приложения (коды, библиотеки, файлы конфигурации) становятся частью контейнера во время его создания по заданию Dockerfile.

Преимущества использования Docker: быстрое развертывание приложений, унифицированная среда на различных платформах, уменьшение сложностей при переходе между разработкой и развертыванием, возможность масштабирования приложения без изменения инфраструктуры.

Основы контейнерной технологии

Контейнеры – это изолированные среды выполнения приложений, содержащие все необходимые зависимости, включая операционную систему. Это позволяет приложениям работать одинаково на различных системах.

Docker Engine – платформа для управления контейнерами. Она позволяет создавать, запускать, останавливать и управлять контейнерами.

Docker Compose – инструмент для определения и управления группами контейнеров (приложениями). Он позволяет описать структуру взаимодействия нескольких контейнеров.

Docker Hub – общедоступный репозиторий Docker Images. Это позволяет загружать и использовать готовые образы от других разработчиков.

Слои образов. Образы состоят из слоёв, на которые накладываются последующие. Это повышает эффективность использования диска.

Преимущества контейнерной технологии перед виртуальными машинами: меньшее потребление ресурсов, повышенная скорость развертывания и более лёгкое управление.

Изоляция и повторное использование

Повторное использование – ещё одна важная функция. Готовые образы Docker (изображения) можно использовать для запуска приложений на разных машинах. Так экономятся ресурсы, приложения запускаются стандартно и с одинаковыми параметрами.

Пример: Разработанный образ веб-приложения можно легко скопировать и использовать на тестовом сервере или production сервере.

Важно: Используйте проверенные образы из Docker Hub, чтобы избегать проблем с совместимостью и сбоями.

Образы Docker (Images)

Ключевые характеристики образов:

• Неизменяемость: Образ – статичен. Изменения вносятся в новые образы.
• Изолированность: Разные приложения, запущенные на основе разных образов, никак не взаимодействуют друг с другом.
• Легкость хранения и переноса: Образы оптимизированы для эффективного хранения и передачи.

Как работают образы при создании контейнеров?

1. Образ загружается на локальную машину.
2. Из образа создается контейнер.
3. Контейнер запускается с набором необходимых ресурсов.

Пример: Образ веб-приложения включает в себя: операционную систему, веб-сервер (например, Apache), необходимые библиотеки и само приложение.

Как создавать и использовать образы:

• Используйте Dockerfile, для описания инструкций создания образа.
• Используйте Docker Hub или другие репозитории для загрузки и нахождения готовых образов.
• Загрузка образа: docker pull <имя_образа>:<тег>
• Создание образа на основе Dockerfile: docker build -t <имя_образа>:<тег> <путь_к_каталогу_с_Dockerfile>

Важные моменты:

• Разные образы могут содержать разные операционные системы.
• Размер образа напрямую зависит от включённого в него ПО.
• Образы можно копировать, дублировать, делиться ими.

Контейнеры Docker (Containers)

Docker контейнеры работают на основе файловой системы хоста, но каждая контейнерная среда имеет собственную виртуальную файловую систему, изолированную от других контейнеров и хоста. Это обеспечивает полную изоляцию приложений и их зависимостей.

Важно: благодаря использованию общего ядра контейнеры запускаются быстрее, чем виртуальные машины. Для запуска нового контейнера требуется загрузить только необходимые библиотеки и исполняемые файлы приложения, что резко сокращает время загрузки.

Внутри контейнера находится всё необходимое для работы приложения: библиотеки, исполняемые файлы, конфигурационные файлы.

Контейнеры Docker позволяют легко переносить приложения между различными средами, например, от разработки к тестированию и далее к производству. Dockerfile, описывающий структуру и содержимое контейнера, облегчает этот процесс.

Docker Compose и оркестрация

Для управления несколькими контейнерами Docker Compose – идеальный инструмент. Он позволяет описать и запустить несколько взаимосвязанных контейнеров в одном файле (YAML). Например, можно описать веб-сервер, базу данных и кеш-сервер в одном файле, указав, как они взаимодействуют.

Ключевое преимущество Compose – упрощение развертывания сложных приложений. Вместо ручного запуска и настройки каждого контейнера Compose автоматически создаёт, конфигурирует и запускает их, основываясь на описании.

Пример файла Docker Compose (docker-compose.yml):

version: "3.9"
services:
web:
build: ./web
ports:
- "80:80"
depends_on:
- db
db:
image: postgres:13
ports:
- "5432:5432"

Этот файл описывает два сервиса: веб-сервер (web) и базу данных (db). web зависит от db (depends_on). Как видите, порт 80 веб-сервера перенаправлен на порт 80 хоста. Порт базы данных – на 5432.

Запуск всех сервисов: docker-compose up -d

Резюме: Docker Compose незаменим для автоматизации развертывания и управления группами взаимосвязанных контейнеров. Он существенно сокращает время, необходимое для запуска и настройки, и помогает поддерживать комплексную систему.

Достоинства и недостатки Docker

Достоинства:

Контейнеризация: Docker, создавая изолированные контейнеры, позволяет запускать различные приложения независимо друг от друга, обеспечивая стабильность и предсказуемость. Это позволяет избежать конфликтов зависимости между проектами.

Переносимость: Созданный образ приложения с Docker легко переносит на разные сервера и платформы. Один и тот же образ будет работать одинаково на любой совместимой машине без необходимости перестройки или изменений кода внутри приложения.

Скорость разработки: Docker ускоряет разработку, предоставляя согласованную среду. Благодаря использованию Dockerfile, разработчики могут быстро получать одинаковую среду на разных машинах, устраняя проблемы совместимости.

Управление зависимостями: Docker содержит все необходимые зависимости приложения в образе. Это гарантирует, что приложение будет работать одинаково на любой системе, на которой запущен контейнер.

Недостатки:

Сложность администрирования: При большой нагрузке и множестве контейнеров, администрирование может стать сложным. Необходимы дополнительные инструментальные средства для мониторинга и управления.

Неподдержка legacy систем: Возможно, не все устаревшие технологии и приложения работают корректно внутри контейнеров. Прежде чем переносить приложение в Docker, необходимо рассмотреть возможность совместимости.

Повышенные требования к ресурсам: По сравнению с виртуализацией, Docker требует больше ресурсов для запуска. Необходима достаточная мощность процессора и ОЗУ.

Уязвимость к утечкам данных: Некорректное использование контейнеризации может привести к утечкам данных. Важно уделить внимание безопасности и использовать все доступные средства защиты.

Вопрос-ответ:

Как Docker отличается от обычных виртуальных машин?

Docker и виртуальные машины (VM) оба изолируют приложения, но Docker делает это намного эффективнее. VM эмулируют целый компьютер, включая операционную систему. Docker же использует ядро существующей операционной системы и создаёт изолированные контейнеры, работающие в ней. Это позволяет запускать приложения с меньшими накладными расходами в плане ресурсов (процессорного времени, памяти и места на диске). Другими словами, Docker — это лёгкий способ упаковать приложение со всеми необходимыми ему библиотеками и зависимостями, а VM — это эмуляция целого компьютера. Главное различие в том, что Docker работает внутри операционной системы, а VM — на отдельной.

Для чего нужен Docker Compose?

Docker Compose — это инструмент, который помогает управлять и запускать несколько контейнеров Docker одновременно, особенно полезно для сложных приложений. Он описывает ваши контейнеры в файле YAML, определяя зависимости между ними (например, какой контейнер должен стартовать первым). Используя Docker Compose, вы легко можете построить и запустить целую экосистему связанных сервисов на основе Docker. Это позволяет командам разработчиков описывать сложную работу и структуру проекта в одном месте, легко воспроизводимую на любом сервере.

Что такое Dockerfile и как он используется?

Dockerfile — это текстовый файл, содержащий набор команд, которые описывают процесс сборки Docker образа. С его помощью вы описываете все шаги, необходимые для создания вашего контейнера: установку необходимых пакетов, копирование файлов проекта, настройку переменных окружения и т. д. Dockerfile упрощает процесс создания и развертывания, так как он обеспечивает стандартный способ описания конфигурации контейнера. После создания Dockerfile, вы можете использовать команду `docker build` для создания образа из него.

Какие преимущества применения Docker в разработке?

Применение Docker обеспечивает единообразную среду разработки и развертывания, так как все приложения развернуты в идентичных контейнерах, что минимизирует проблемы совместимости между разными системами. Это позволяет разработчикам создавать и тестировать приложения в изолированной среде, которая точно соответствует целевой среде развертывания, благодаря согласованности конфигурации. Это значительно упрощает создание и поддержку приложений с минимизацией проблем при переходе от разработки к развертыванию (устранение проблем «работает на моей машине»). Кроме того, это значительно ускоряет процесс развертывания приложений.

Можно ли использовать Docker для работы с базами данных?

Да, Docker прекрасно подходит для работы с базами данных. Вы можете создать отдельные контейнеры для баз данных (например, MySQL, PostgreSQL, MongoDB) и приложение, работающее с ними. Это обеспечивает изоляцию и гибкость в управлении базами данных. Кроме того, вы можете легко масштабировать базы данных, создавая несколько контейнеров и автоматически настраивая их взаимодействие.

Как Docker контейнеры изолируют приложения друг от друга? И насколько эта изоляция на практике надежна?

Docker контейнеры изолируют приложения, используя разделение ресурсов на уровне операционной системы (OS). Это значит, что каждое приложение работает в своём собственном виртуальном окружении, где оно имеет доступ к ограниченной части ресурсов системы - процессорному времени, памяти, файловой системе и сетевым ресурсам. Каждый контейнер имеет своё собственное файловое пространство, которое изолировано от остальных контейнеров и от хост-системы. Сетевая изоляция обеспечивает безопасность, предотвращая доступ между ними. Однако, полная изоляция не достигается. Если контейнер скомпрометирован, злоумышленник может получить доступ к ресурсам хоста - хотя это и сложнее, чем в случае без такой изоляции. В целом, изоляция достаточно надежна, но злоумышленник всегда может найти лазейки, поэтому важную роль играют хорошие практики разработки и безопасности.

Какие преимущества использования Docker контейнеров по сравнению с традиционными способами развертывания приложений (например, виртуализация)?

Docker контейнеры обладают рядом преимуществ перед виртуальными машинами (ВМ). Во-первых, они намного быстрее и эффективнее развертываются, потому что не требуют полного создания операционной системы (ОС) для каждого приложения, как виртуальные машины. Docker контейнеры используют ОС хоста, что существенно экономит ресурсы (память, процессор). Это происходит потому, что контейнеры делят ядро ОС. В результате, приложения, размещенные в контейнерах, занимают меньше места и запускаются быстрее. Также контейнеры более легкие в управлении и масштабировании. В итоге, Docker значительно ускоряет и упрощает процесс работы с приложениями.