Разбиране на Docker

Използвам Docker от няколко месеца, за да структурирам процеса на разработка/доставка на уеб проекти. Предлагам на читателите на Habrakhabr превод на уводната статия за docker - „Разбиране на докер“.

Какво е докер?

Docker е отворена платформа за разработване, доставяне и работа с приложения. Docker е проектиран да доставя вашите приложения по-бързо. С docker можете да отделите вашето приложение от вашата инфраструктура и да третирате инфраструктурата като управлявано приложение. Docker ви помага да изпращате кода си по-бързо, да тествате по-бързо, да изпращате приложения по-бързо и да намалите времето между писане на код и изпълнение на код. Docker прави това чрез лека платформа за виртуализация на контейнери, използвайки процеси и помощни програми, които ви помагат да управлявате и доставяте вашите приложения.

В основата си Docker ви позволява да стартирате почти всяко приложение, безопасно изолирано в контейнер. Сигурната изолация ви позволява да стартирате много контейнери на един и същ хост едновременно. Лекият характер на контейнера, който работи без допълнителното натоварване на хипервайзор, ви позволява да извлечете повече от вашия хардуер.

Платформата и инструментите за виртуализация на контейнери могат да бъдат полезни в следните случаи:

• опаковане на вашето приложение (и компонентите, които използвате) в докер контейнери;
• разпространение и доставка на тези контейнери до вашите екипи за разработка и тестване;
• поставяне на тези контейнери на вашите производствени обекти, както в центрове за данни, така и в облаци.

За какво мога да използвам докер?

Бързо публикувайте вашите приложения

Docker е страхотен за организиране на цикъла на разработка. Docker позволява на разработчиците да стартират локални контейнери с приложения и услуги. Което впоследствие ви позволява да се интегрирате с процеса на непрекъсната интеграция и работния процес на внедряване.

Например вашите разработчици пишат код локално и споделят своя стек за разработка (набор от Docker изображения) с колеги. Когато са готови, изпращат кода и контейнерите на тестовия сайт и изпълняват всички необходими тестове. От тестовата площадка те могат да изпращат код и изображения към производството.

По-лесно поставяне и разгъване

Базираната на докер контейнер платформа улеснява пренасянето на вашия полезен товар. Docker контейнерите могат да работят на вашата локална машина, реална или на виртуална машина в център за данни или в облака.

Преносимостта и лекото естество на docker улеснява динамичното управление на работното ви натоварване. Можете да използвате докер, за да внедрите или затворите вашето приложение или услуги. Скоростта на docker позволява това да се направи почти в реално време.

По-високи товари и повече полезни товари

Docker е лек и бърз. Той осигурява гъвкава, рентабилна алтернатива на базираните на хипервайзор виртуални машини. Това е особено полезно в среди с голямо натоварване, например, когато създавате свой собствен облак или платформа като услуга. Но също така е полезно за малки и средни приложения, когато искате да извлечете повече от ресурсите, с които разполагате.

Основни компоненти на Docker

Docker се състои от два основни компонента:

• Docker: платформа за виртуализация с отворен код;
• Docker Hub: Нашата платформа като услуга за разпространение и управление на Docker контейнери.

Забележка! Docker се разпространява под лиценз Apache 2.0.

Докер архитектура

Docker използва архитектура клиент-сървър. Клиентът Docker комуникира с демона Docker, който поема бремето да създава, изпълнява и разпространява вашите контейнери. И клиентът, и сървърът могат да работят на една и съща система, можете да свържете клиента към отдалечен докер демон. Клиентът и сървърът комуникират чрез сокет или RESTful API.

Докер демон

Както е показано на диаграмата, демонът работи на хост машината. Потребителят не взаимодейства директно със сървъра, а използва клиента за това.

Docker клиент

Клиентът Docker, програмата Docker, е основният интерфейс на Docker. Той получава команди от потребителя и взаимодейства с докер демона.

Вътрешен докер

За да разберете от какво се състои докерът, трябва да знаете за три компонента:

• изображения
• регистър
• контейнери

образи

Изображението на Docker е шаблон само за четене. Например, изображението може да съдържа операционната система Ubuntu с Apache и приложение върху нея. Изображенията се използват за създаване на контейнери. Docker улеснява създаването на нови изображения, актуализирането на съществуващи или можете да изтегляте изображения, създадени от други хора. Изображенията са компоненти на докер компилация.

Регистърът

Регистърът на Docker съхранява изображения. Има публични и частни регистри, от които можете да изтегляте или качвате изображения. Публичен регистър на Docker е Докер център. Там има огромна колекция от изображения. Както знаете, изображенията могат да бъдат създадени от вас или можете да използвате изображения, създадени от други. Регистрите са компонент за разпространение.

Контейнери

Контейнерите са подобни на директориите. Контейнерите съдържат всичко, от което приложението се нуждае, за да работи. Всеки контейнер е създаден от изображение. Контейнерите могат да се създават, стартират, спират, мигрират или изтриват. Всеки контейнер е изолиран и осигурява сигурна платформа за приложението. Контейнерите са компоненти на работата.

И така, как работи Docker?

Досега знаем, че:

• можем да създаваме изображения, в които се намират нашите приложения;
• можем да създаваме контейнери от изображения за стартиране на приложения;
• Можем да разпространяваме изображения чрез Docker Hub или друг регистър на изображения.

Нека видим как тези компоненти се вписват заедно.

Как работи изображението?

Вече знаем, че изображението е шаблон само за четене, от който се създава контейнер. Всяко изображение се състои от набор от нива. Docker използва обединена файлова система за да комбинирате тези нива в едно изображение. Обединената файлова система позволява файлове и директории от различни файлови системи (различни клонове) да се припокриват прозрачно, създавайки съгласувана файлова система.

Една от причините, поради които docker е лек е, че използва слоеве като този. Когато промените изображението, като например актуализиране на приложение, се създава нов слой. Така че, без да заменяте цялото изображение или да го изграждате наново, както може да се наложи да направите с виртуална машина, само слоят се добавя или актуализира. И не е нужно да разпространявате цялото ново изображение, разпространява се само актуализацията, което прави разпространението на изображения по-лесно и по-бързо.

В основата на всяко изображение стои основно изображение. Например ubuntu, базовото изображение на Ubuntu, или fedora, основното изображение на дистрибуцията на Fedora. Можете също да използвате изображения като основа за създаване на нови изображения. Например, ако имате изображение на apache, можете да го използвате като основно изображение за вашите уеб приложения.

Забележка! Docker обикновено изтегля изображения от регистъра на Docker Hub.

Docker изображения могат да бъдат създадени от тези базови изображения; ние наричаме стъпките за създаване на тези изображения инструкции. Всяка инструкция създава ново изображение или ниво. Инструкциите ще бъдат следните:

• команда за изпълнение
• добавяне на файл или директория
• създаване на променлива на средата
• инструкции какво да се изпълни, когато се стартира контейнерът на това изображение

Тези инструкции се съхраняват във файл Dockerfile. Докер чете това Dockerfile, когато създавате изображението, изпълнява тези инструкции и връща окончателното изображение.

Как работи докерският регистър?

Регистърът е хранилище за докер изображения. След като изображението бъде създадено, можете да го публикувате в публичния регистър на Docker Hub или във вашия личен регистър.

С докер клиента можете да търсите вече публикувани изображения и да ги изтеглите на вашата докер машина, за да създадете контейнери.

Docker Hub предоставя публични и частни хранилища за изображения. Търсенето и изтеглянето на изображения от публични хранилища е достъпно за всички. Съдържанието на частните хранилища не е включено в резултатите от търсенето. И само вие и вашите потребители можете да получавате тези изображения и да създавате контейнери от тях.

Как работи един контейнер?

Контейнерът се състои от операционна система, потребителски файлове и метаданни. Както знаем, всеки контейнер е създаден от изображение. Това изображение казва на Docker какво има в контейнера, какъв процес да стартира, кога контейнерът стартира и други конфигурационни данни. Изображението на Docker е само за четене. Когато docker стартира контейнер, той създава слой за четене/запис в горната част на изображението (използвайки обединената файлова система, както беше посочено по-горе), в който приложението може да работи.

Какво се случва, когато контейнерът започне?

Или с помощта на програмата docker, или използвайки RESTful API, докер клиентът казва на докер демона да стартира контейнера.

$ sudo docker run -i -t ubuntu /bin/bash

Нека да разгледаме тази команда. Клиентът се стартира с помощта на командата docker, с опция run, което казва, че ще бъде пуснат нов контейнер. Минималните изисквания за стартиране на контейнер са следните атрибути:

• кое изображение да използвате за създаване на контейнера. В нашия случай ubuntu
• командата, която искате да изпълните при стартиране на контейнера. В нашия случай /bin/bash

Какво се случва под капака, когато изпълним тази команда?

Docker, по ред, прави следното:

• изтегля изображението на ubuntu: docker проверява за наличност на изображението ubuntu на локалната машина и ако не е там, изтеглете го от Докер център. Ако има изображение, то го използва за създаване на контейнер;
• създава контейнер: когато изображението бъде получено, докерът го използва, за да създаде контейнер;
• инициализира файловата система и монтира нивото само за четене: контейнерът се създава във файловата система и изображението се добавя към нивото само за четене;
• инициализира мрежата/моста: създава мрежов интерфейс, който позволява на докера да комуникира с хост машината;
• Задаване на IP адрес: намира и задава адреса;
• Стартира посочения процес: стартира вашето приложение;
• Обработва и произвежда изход от вашето приложение: свързва и регистрира стандартния вход, изход и поток от грешки на вашето приложение, така че да можете да проследявате как се представя вашето приложение.

Вече имате работещ контейнер. Можете да управлявате вашия контейнер, да взаимодействате с вашето приложение. Когато решите да спрете приложението, изтрийте контейнера.

Използвани технологии

Docker е написан на Go и използва някои функции на ядрото на Linux, за да реализира горната функционалност.

Пространства от имена

Docker използва технология namespaces за организиране на изолирани работни пространства, които наричаме контейнери. Когато стартираме контейнер, docker създава набор от пространства от имена за този контейнер.

Това създава изолиран слой, като всеки аспект на контейнера работи в собственото си пространство от имена и няма достъп до външната система.

Списък на някои пространства от имена, които Docker използва:

• pid: изолиране на процеса;
• нето: за управление на мрежови интерфейси;
• ipc: за управление на ресурсите на IPC. (ICP: Междупроцесна комуникация);
• mnt: за управление на точки на монтиране;
• utc: за изолиране на ядрото и генериране на контролна версия (UTC: Unix система за споделяне на време).

Контролни групи

Docker също използва технология cgroups или контролни групи. Ключът към изпълнението на приложение в изолация е да предоставите на приложението само ресурсите, които искате да предоставите. Това гарантира, че контейнерите ще бъдат добри съседи. Контролните групи ви позволяват да споделяте наличните хардуерни ресурси и, ако е необходимо, да задавате лимити и ограничения. Например, ограничете възможния обем памет за контейнера.

Обединена файлова система

Union File Sysem или UnionFS е файлова система, която работи чрез създаване на слоеве, което я прави много лека и бърза. Docker използва UnionFS, за да създаде блоковете, от които е изграден контейнерът. Docker може да използва няколко варианта на UnionFS, включително: AUFS, btrfs, vfs и DeviceMapper.

Контейнерни формати

Docker комбинира тези компоненти в обвивка, която наричаме контейнерен формат. Форматът по подразбиране се извиква libcontainer. Docker също така поддържа традиционния контейнерен формат в Linux с помощта LXC. В бъдеще Docker може да поддържа други формати на контейнери. Например интегриране с BSD Jails или Solaris Zones.

Източник: www.habr.com