Что такое Docker? Разбор этой популярной платформы приложений

Вы часто можете слышать от разработчиков фразу: «Но у меня на компьютере это работает!» Это настолько распространено, что стало мемом в мире разработчиков.

Это происходит потому, что по мере усложнения кода, локальные среды разработки всё больше отдаляются от настройки среды сервера. Их локальные машины оказываются с библиотеками и программами, которых может не быть на серверах — что приводит к коду с невыполненными зависимостями на сервере.

Для стандартизации среды на различных устройствах потребовалось решение контейнеризации, и вот, появился Docker.

Docker изменил способ создания, доставки и выполнения приложений. Слово “Docker” стало синонимом эффективности, портативности и масштабируемости.

В этом руководстве мы лучше поймем, что такое Docker, как он работает и как он может быть полезен вам в вашей повседневной разработке.

Начнем, хорошо?

Что такое Docker?

В своей основе Docker — это открытая платформа, которая позволяет разработчикам автоматизировать развертывание, масштабирование и управление приложениями с использованием технологии контейнеризации. Она предоставляет стандартизированный способ упаковки программного обеспечения вместе с его зависимостями в единую единицу, называемую контейнером.

Контейнеры — это легковесные, самодостаточные среды, которые содержат все необходимое для работы приложения: включая операционную систему, код, среду выполнения, системные инструменты, библиотеки и настройки. Они обеспечивают последовательный и воспроизводимый способ развертывания приложений в различных средах, от разработки до тестирования и производства.

Контейнеризация

Контейнеризация — это методика, позволяющая упаковывать приложения и запускать их в изолированных контейнерах. Контейнеризация предлагает несколько преимуществ по сравнению с традиционными методами развертывания, такими как:

• Согласованность: С помощью контейнеров ваши приложения работают стабильно в различных средах, что исключает проблемы совместимости и снижает риск ошибок во время выполнения.
• Эффективность: Они более эффективны по ресурсам по сравнению с виртуальными машинами, так как используют ядро и ресурсы хост-системы, что приводит к более быстрому времени запуска и меньшим накладным расходам.
• Масштабируемость: Вы можете легко копировать и масштабировать контейнеры горизонтально, позволяя приложениям обрабатывать увеличенную нагрузку, распределяя ее между несколькими контейнерами.
• Портативность: Приложение можно легко перемещать между средами разработки, тестирования и производства без необходимости модификаций.

Роль Docker в контейнеризации

Однако, до появления Docker, контейнеризация была сложной и требовала глубоких технических знаний для эффективной реализации. Docker внедрил стандартизированный формат для упаковки приложений и их зависимостей в переносимые контейнерные образы.

Разработчики могут легко определять среду выполнения приложения, включая операционную систему, библиотеки и файлы конфигурации, используя декларативный язык, называемый Dockerfile. Этот Dockerfile является чертежом для создания Docker образов, которые представляют собой неизменяемые снимки приложения и его зависимостей.

После создания образа Docker его можно легко делиться и развертывать в различных средах. Docker предоставляет централизованный онлайн-репозиторий под названием Docker Hub, где разработчики могут хранить и распространять свои контейнерные образы, способствуя сотрудничеству и повторному использованию.

Docker также ввел интерфейс командной строки (CLI) и набор API, которые упрощают процесс создания, запуска и управления контейнерами. Разработчики могут использовать простые команды для создания контейнеров из образов, запуска и остановки контейнеров, а также взаимодействия с контейнеризированными приложениями.

Ключевые компоненты Docker

Теперь давайте рассмотрим ключевые компоненты Docker, чтобы лучше понять основную архитектуру этой технологии контейнеризации.

1. Docker Containers

Как вы, вероятно, догадались, контейнеры находятся в самом сердце Docker. Контейнеры, созданные с помощью Docker, легковесные, автономные и исполняемые пакеты, которые включают все необходимое для запуска программного обеспечения. Контейнеры изолированы друг от друга и от хост-системы, обеспечивая то, что они не мешают работе друг друга.

Думайте о контейнерах как о отдельных квартирах в высотном здании. Каждая квартира имеет своё пространство, коммунальные услуги и ресурсы, но все они используют одну и ту же инфраструктуру здания.

2. Docker образы

Если контейнеры – это квартиры, то Docker-образы – это чертежи. Образ – это шаблон только для чтения, содержащий набор инструкций для создания контейнера. Он включает в себя код приложения, среду выполнения, библиотеки, переменные среды и файлы конфигурации. Вы можете найти множество готовых Docker-образов на Docker Hub, о котором мы ранее говорили.

Изображения создаются с использованием серии слоев. Каждый слой представляет собой изменение в изображении, например, добавление файла или установку пакета. Когда вы обновляете изображение, необходимо перестроить только измененные слои, что делает процесс эффективным и быстрым.

3. Dockerfiles

Dockerfiles — это подробные инструкции по созданию образов Docker.

Dockerfile — это простой текстовый файл, который содержит серию инструкций о том, как создать образ Docker. Он указывает базовый образ для начала, команды для выполнения, файлы для копирования и переменные среды для установки.

Вот простой пример Dockerfile:

FROM ubuntu:latest
RUN apt update && apt install -y python
COPY app.py /app/
WORKDIR /app
CMD ["python", "app.py"]

В этом примере мы начинаем с последнего образа Ubuntu, устанавливаем Python, копируем файл app.py в директорию /app, устанавливаем рабочую директорию /app и указываем команду для выполнения при запуске контейнера.

Каковы преимущества использования Docker?

Docker предлагает множество преимуществ, которые делают его популярным выбором среди разработчиков и организаций:

Упрощенная разработка приложений

Разработка становится простой. Docker позволяет упаковывать приложения и их зависимости в контейнеры, что дает разработчикам возможность работать над различными частями приложения независимо друг от друга. Это гарантирует, что все будет работать гладко вместе. Тестирование также упрощается, и проблемы могут быть обнаружены на ранних стадиях разработки.

Улучшенная портативность

Приложения становятся более портативными. Контейнеры могут стабильно работать в различных средах, будь то локальная машина разработчика, тестовая среда или производственный сервер. Это устраняет проблемы совместимости и упрощает развертывание приложений на различных платформах.

Повышенная эффективность

Docker повышает эффективность. Контейнеры легкие и быстро запускаются, что делает их более эффективными, чем традиционные виртуальные машины. Это означает, что вы можете получить больше от своих ресурсов и быстрее развертывать приложения.

Лучшая масштабируемость

Масштабирование приложений становится проще с Docker. Вы можете легко запускать множество контейнеров на разных хостах для обработки увеличенного трафика или рабочей нагрузки. Таким образом, масштабирование приложений значительно упрощается.

Упрощенное тестирование и развертывание

Docker упрощает тестирование и развертывание. Образы Docker могут быть легко версионированы и отслеживаемы, что упрощает управление изменениями и откат в случае необходимости. Docker также хорошо работает с системами непрерывной интеграции и непрерывной доставки (CI/CD), которые автоматизируют процесс сборки и развертывания.

Каковы случаи использования Docker?

Docker широко используется в различных отраслях и сценариях применения. Давайте рассмотрим некоторые распространенные сценарии, где Docker показывает себя лучше всего.

Архитектура микросервисов

Docker отлично подходит для создания и развертывания приложений на основе микросервисов. Микросервисы — это небольшие, независимо развертываемые сервисы, которые работают вместе, формируя более крупное приложение. Каждый микросервис может быть упакован в отдельный контейнер Docker, что позволяет независимо разрабатывать, развертывать и масштабировать его.

Например, приложение для электронной коммерции может быть разделено на микросервисы, такие как сервис каталога продуктов, сервис корзины покупок, сервис обработки заказов и сервис платежей. Каждый из этих сервисов может быть разработан и развернут независимо с использованием контейнеров Docker, что делает всё приложение гораздо более модульным и удобным для поддержки.

Непрерывная интеграция и доставка (CI/CD)

Docker играет важную роль в обеспечении непрерывной интеграции и доставки (CI/CD). CI/CD – это подход к разработке программного обеспечения, который акцентирует внимание на частой интеграции, автоматизированном тестировании и непрерывной доставке изменений в коде.

С помощью Docker вы можете создать стабильную и воспроизводимую среду для сборки, тестирования и развертывания приложений. Вы можете определить весь стек приложений, включая зависимости и конфигурации, в Dockerfile. Этот Dockerfile затем может быть контролируемым версиями и использоваться как часть вашего CI/CD пайплайна.

Например, вы можете настроить Jenkins pipeline, который автоматически создает Docker образ всякий раз, когда в Git репозиторий вносятся изменения кода. После этого pipeline может запускать автоматические тесты на Docker контейнере и, если тесты пройдены успешно, развертывать контейнер в производственной среде.

Локальные среды разработки

Docker также широко используется для создания локальных сред разработки. Вместо того чтобы вручную настраивать среду разработки на каждой машине разработчика, вы можете использовать Docker для обеспечения единообразной и изолированной среды.

Представьте, вы разрабатываете веб-приложение, которому требуется определённая версия базы данных и веб-сервера. Вы можете определить эти зависимости в файле Docker Compose. Разработчики затем смогут использовать Docker Compose для запуска всей разработочной среды одной командой, так что у всех будет одинаковая настройка.

Цель – устранить необходимость ручной настройки и конфигурации, снизить риск возникновения проблем, специфичных для окружения, и позволить разработчикам сосредоточиться на написании кода, а не на устранении несоответствий в среде.

Модернизация приложений

Docker — ценный инструмент для модернизации устаревших приложений. Многие организации имеют старые приложения, которые сложно поддерживать и развертывать из-за их монолитной архитектуры и сложных зависимостей.

С помощью Docker вы можете контейнеризировать устаревшие приложения и разбить их на более мелкие, управляемые компоненты. Вы можете начать с определения различных служб внутри монолитного приложения и упаковывать их в отдельные контейнеры Docker. Таким образом, вы можете постепенно модернизировать архитектуру приложения без полной переписи.

Контейнеризация устаревших приложений также упрощает их развертывание и масштабирование. Вместо того чтобы иметь дело со сложными процедурами установки и конфликтами зависимостей, вы просто развертываете контейнеризованное приложение в любой среде, которая поддерживает Docker.

Как использовать Docker

Теперь, когда мы знаем основные компоненты, давайте исследуем, как работает Docker:

1. Установить Docker

Чтобы установить Docker, посетите официальный сайт Docker и загрузите подходящий установщик для вашей операционной системы. Docker предоставляет установщики для Windows, macOS и различных дистрибутивов Linux.

После загрузки установщика следуйте инструкциям по установке Docker. Процесс установки прост и не должен занять много времени.

2. Создание и использование образов Docker

Перед созданием собственного образа Docker подумайте, возможно, уже существует предварительно созданный образ, который соответствует вашим требованиям. Многие распространенные приложения и сервисы имеют официальные образы, доступные на Docker Hub, GitHub Container Registry или других реестрах контейнеров. Использование предварительно созданного образа может сэкономить вам время и усилия.

Если вы решите создать собственный образ Docker, вам понадобится Dockerfile. Этот файл определяет шаги по созданию образа в соответствии с вашими требованиями. Вот как следует поступить:

• Использование готовых образов: Ищите существующий образ на Docker Hub, GitHub Container Registry или в частном репозитории вашей организации. Вы можете загрузить образ с помощью команды docker pull <image_name>:<tag>, заменив <image_name> и <tag> на конкретное имя и версию нужного образа.
• Создание собственного образа: Если готовый образ не соответствует вашим требованиям, вы можете создать свой. Сначала напишите Dockerfile на основе ваших требований. Затем создайте свой образ с помощью следующей команды:

docker build -t my-app .

Эта команда говорит Docker создать образ с тегом my-app, используя текущий каталог (.) в качестве контекста сборки. Затем он будет доступен в вашем окружении Docker для создания контейнеров.

3. Запуск контейнера Docker

Как только у вас появится образ Docker, вы можете использовать его для создания и запуска контейнеров. Для запуска контейнера используйте команду docker run, за которой следует имя образа и любые дополнительные параметры.

Например, чтобы запустить контейнер на основе созданного ранее образа my-app, можно использовать следующую команду:

docker run -p 8080:80 my-app

Эта команда запускает контейнер на основе образа my-app и сопоставляет порт 8080 на хост-системе с портом 80 внутри контейнера.

4. Общение между контейнерами

Контейнеры изолированы по умолчанию, но иногда необходимо, чтобы они общались друг с другом. Docker предоставляет сетевые возможности, которые позволяют контейнерам безопасно общаться.

Вы можете создать сеть Docker с помощью команды Docker network create. Затем подключите контейнеры к этой сети. Контейнеры в одной сети могут общаться друг с другом, используя имена контейнеров в качестве имен хостов.

К примеру, предположим, что у вас есть два контейнера: веб-приложение и база данных. Вы можете создать сеть под названием my-network и подключить к ней оба контейнера:

docker network create my-network
docker run --name web-app --network my-network my-app
docker run --name database --network my-network my-database

Теперь контейнер веб-приложения может взаимодействовать с контейнером базы данных, используя имя хоста database.

5. Основные команды Docker

Вот несколько основных команд Docker, которые вы будете часто использовать:

• docker pull: Загружает указанный образ Docker из Docker Hub
• docker run: Запускает контейнер на основе указанного образа
• docker build: Создает образ Docker из Dockerfile
• docker ps: Показывает список всех запущенных контейнеров
• docker images: Показывает список всех доступных образов Docker
• docker stop: Останавливает запущенный контейнер
• docker rm: Удаляет остановленный контейнер
• docker rmi: Удаляет образ Docker

Это лишь несколько примеров множества доступных команд Docker. Обратитесь к документации Docker для ознакомления с полным списком команд и инструкциями по их использованию.

6. Docker Hub

Docker Hub — это публичный реестр, в котором хранится огромная коллекция образов. Он служит центральным хранилищем, где разработчики могут находить и делиться образами Docker.

Вы можете просматривать Docker Hub, чтобы найти готовые образы для различных приложений, фреймворков и операционных систем. Эти образы можно использовать в качестве отправной точки для ваших приложений или в качестве справочника для создания ваших Dockerfiles.

Для использования изображения с Docker Hub, просто используйте команду docker pull за которой следует имя изображения. Например, чтобы загрузить последнее официальное изображение Python, вы можете выполнить:

docker pull python:latest

Эта команда загружает образ Python с Docker Hub и делает его доступным для использования на вашей локальной системе.

7. Освоение Docker Compose: Оптимизация вашей разработки

Продолжая изучение и интеграцию Docker в ваш рабочий процесс разработки, пришло время представить мощный инструмент в экосистеме Docker: Docker Compose. Docker Compose упрощает управление много-контейнерными приложениями Docker, позволяя вам определять и запускать ваш стек программного обеспечения с использованием простого YAML-файла.

Что такое Docker Compose?

Docker Compose — это инструмент, предназначенный для помощи разработчикам и системным администраторам в управлении несколькими контейнерами Docker как единой службой. Вместо того чтобы вручную запускать каждый контейнер и настраивать сети и тома через командную строку, Docker Compose позволяет вам определить конфигурации всего стека в одном, легко читаемом файле с именем docker-compose.yml.

Основные преимущества Docker Compose:

• Упрощенная конфигурация: Определите вашу среду Docker в файле YAML, указывая сервисы, сети и тома ясным и кратким образом.
• Простота использования: С помощью одной команды вы можете запускать, останавливать и перестраивать сервисы, оптимизируя процессы разработки и развертывания.
• Согласованность в разных средах: Docker Compose гарантирует, что ваши контейнеры и сервисы Docker работают одинаково в средах разработки, тестирования и производства, уменьшая неожиданности во время развертываний.
• Эффективность разработки: Сосредоточьтесь больше на создании ваших приложений, а не на заботе о базовой инфраструктуре. Docker Compose управляет оркестровкой и сетевыми взаимодействиями ваших контейнеров, позволяя вам концентрироваться на программировании.

Использование Docker Compose:

1. Определите окружение вашего приложения: Создайте файл docker-compose.yml в корневой директории вашего проекта. В этом файле вы определите службы, которые составляют ваше приложение, чтобы они могли работать вместе в изолированной среде.
2. Запустите свои службы: С помощью команды docker-compose up, Docker Compose запустит и выполнит работу всего вашего приложения. Если это первый запуск команды или ваш Dockerfile был изменен, Docker Compose автоматически соберет ваше приложение, загрузит необходимые образы и создаст определенные вами службы.
3. Масштабирование и управление: Легко масштабируйте ваше приложение, запуская несколько экземпляров службы. Используйте команды Docker Compose для управления жизненным циклом вашего приложения, просмотра статуса работающих служб, вывода журнала и выполнения разовых команд на ваших службах.

Интеграция Docker Compose в ваши разработки не только оптимизирует рабочий процесс, но и тесно согласует среды разработки вашей команды. Такое согласование критически важно для уменьшения проблем “работает на моем компьютере” и повышения общей продуктивности.

Используйте Docker Compose для оптимизации ваших рабочих процессов с Docker и совершенствования ваших методов разработки. С Docker Compose вы не просто программируете; вы создаете будущее ваших приложений с точностью и легкостью.

Докеризируйте свой путь к успеху в разработке с DreamCompute

Мы путешествовали по трансформационному миру Docker, раскрывая, как он изящно решает знаменитую дилемму «Но у меня это работает!» и погружаясь в его многочисленные преимущества и применения. Мастерство контейнеризации Docker обеспечивает бесперебойную и стабильную работу ваших проектов в любой среде, освобождая вас от слишком распространённых разочарований, связанных с различиями в средах и дилеммами зависимостей.

Docker позволяет вам преодолеть распространенные проблемы, когда код ведет себя непредсказуемо на разных машинах. Он позволяет вам сосредоточиться на том, в чем вы действительно хороши — создании замечательного кода и разработке выдающихся приложений.

Как для опытных разработчиков, так и для тех, кто только начинает свое путешествие в мире программирования, Docker является незаменимым инструментом в вашем наборе разработчика. Считайте его вашим надежным союзником, который упрощает процесс разработки и повышает устойчивость ваших приложений.

Погружаясь в обширную экосистему Docker и взаимодействуя с его активным сообществом, вы обнаружите бесконечные возможности для использования возможностей Docker и улучшения ваших практик разработки.

Почему бы не улучшить ваш опыт использования Docker, разместив ваши приложения на DreamCompute от DreamHost? DreamCompute предлагает гибкую, безопасную и высокопроизводительную среду, специально адаптированную для запуска контейнеров Docker. Это идеальная платформа для успешной работы ваших приложений в Docker, поддерживаемая надежной инфраструктурой и бесшовной масштабируемостью.

Начните свои приключения с Docker, имея поддержку DreamCompute. Создавайте, распространяйте и запускайте свои приложения с непревзойденной уверенностью, поддерживаемые всесторонними возможностями Docker и надежной основой DreamCompute.