Dockeriga tutvumine

Olen juba mitu kuud kasutanud Dockerit veebiprojektide arendamise ja tarnimise protsessi struktureerimiseks. Pakun "Habr Habra" lugejatele tõlget Dockerist kirjutatud sissejuhatavast artiklist — „Dockerit mõistmine“.

Mis on Docker?

Docker on avatud platvorm rakenduste arendamiseks, tarnimiseks ja haldamiseks. Docker on loodud selleks, et kiirendada rakenduste väljaandmist. Dockeriga saate oma rakenduse eraldada oma infrastruktuurist ja käsitleda infrastruktuuri hallatava rakendusena. Docker aitab teie koodi kiiremini välja anda, kiiremini teste teha ja vähendada aega koodi kirjutamise ja käivitamise vahel. Docker saavutab selle kerge konteinerite virtualiseerimise platvormiga, kasutades protsesse ja utiliite, mis aitavad hallata ja välja anda teie rakendusi.

Docker võimaldab oma olemuselt käivitada praktiliselt igasuguseid rakendusi, mis on turvaliselt isoleeritud konteineris. Turvaline isoleerimine võimaldab teil samaaegselt käivitada palju konteinerit ühel hostil. Konteineri kerge loomus, mis käivitub ilma täiendava hüperviisori koormuseta, võimaldab teil oma riistvarast rohkem välja pigistada.

Konteinerite virtualiseerimise platvorm ja vahendid võivad olla kasulikud järgmistel juhtudel:

• Teie rakenduse (ja kasutatavate komponentide) pakkimine Docker konteineritesse;
• Nende konteinerite jaotamine ja tarnimine teie arendustiimidele arendamiseks ja testimiseks;
• Nende konteinerite väljastamine teie tootmisesse, nii andmekeskustesse kui ka pilve.

Milleks ma saan Dockerit kasutada?

Rakenduste kiire väljastamine

Docker sobib suurepäraselt arendusprotsessi korraldamiseks. Docker võimaldab arendajatel kasutada kohalikke konteine rakenduste ja teenustega. See võimaldab hiljem integreeruda pideva integratsiooni ja väljastamise protsessiga.

Näiteks kirjutavad teie arendajad koodi kohapeal ja jagavad oma arendussteeki (Docker piltide kogumit) kolleegidega. Kui nad on valmis, saadavad nad koodi ja konteinerid testimisplatsile ning käivitavad vajalikud testid. Testimisplatsilt saavad nad saata koodi ja pildid tootmisse.

Lihtsam väljastamine ja juurutamine

Konteinerite docker-põhine platvorm võimaldab hõlpsalt teie töötakoormust portida. Docker konteinerid saavad töötada teie kohalikul masinal, nii reaalses kui ka virtuaalses serveris andmekeskuses, aga ka pilves.

Portatiivsus ja docker'i kerge kaal võimaldavad hõlpsalt dünaamiliselt hallata teie koormust. Saate kasutada dockerit, et käivitada või lõpetada oma rakendusi või teenuseid. Docker'i kiirus võimaldab seda teha peaaegu reaalajas.

Suured koormused ja rohkem töötakoormusi

Docker on kerge ja kiire. See pakub stabiilset, kulutõhusat alternatiivi hüperviisoril põhinevatele virtuaalmasinatele. See on eriti kasulik suurte koormuste korral, näiteks oma pilve või teenusena platvormi (platform-as-service) loomisel. Kuid see on samuti kasulik väikeste ja keskmiste rakenduste puhul, kui soovite rohkem olemasolevatest ressurssidest välja pigistada.

Docker'i peamised komponendid

Docker koosneb kahest peamisest komponendist:

• Docker: avatud lähtekoodiga virtualiseerimisel põhinev platvorm;
• Docker Hub: meie teenusena platvorm docker konteinerite levitamiseks ja haldamiseks.

Märkus! Docker levitatakse Apache 2.0 litsentsi alusel.

Docker'i arhitektuur

Docker kasutab kliendi-serveri arhitektuuri. Docker'i klient suhtleb Docker'i deemoniga, mis võtab enda kanda teie konteinerite loomise, käitamise ja jaotamise koormuse. Mõlemad, klient ja server, võivad töötada samal süsteemil, saate kliendi ühendada kaugdeemoniga docker. Klient ja server suhtlevad sokli või RESTful API kaudu.

Docker deemon

Nagu joonisel näidatud, käivitatakse deemon hostmasinas. Kasutaja ei suhtle serveriga otse, vaid kasutab selle jaoks klienti.

Docker klient

Docker klient, programm docker — on peamine liides Docker'iga. See saab käske kasutajalt ja suhtleb docker deemoniga.

Docker'i sees

Et mõista, millest docker koosneb, peate teadma kolmest komponendist:

• pildid (images)
• registreerimised (registries)
• konteinerid

Pildid

Docker-pilt on read-only mall. Näiteks võib pilt sisaldada operatsioonisüsteemi Ubuntu koos Apache'i ja selle peal töötava rakendusega. Pilte kasutatakse konteinerite loomise jaoks. Docker võimaldab hõlpsasti luua uusi pilte, uuendada olemasolevaid või saate alla laadida teiste loodud pilte. Pildid on docker-i koostisosad.

Registri

Docker-registreerimiskohad hoiavad pilte. On avalikke ja eraldi registreid, kust saab pilte alla laadida või üles laadida. Avalik Docker-registri koht on Docker Hub. Seal hoitakse tohutut kollektsiooni pilte. Nagu teate, võivad pilte luua teie või saate kasutada teiste loodud pilte. Registrid on jaotamise komponendid.

Konteinerid

Konteinerid on sarnased kataloogidele. Konteinerites on kõik vajalik rakenduse töötamiseks. Iga konteiner luuakse pildist. Konteinerid võivad olla loodud, töösse pandud, peatatud, üle kantud või kustutatud. Iga konteiner on isoleeritud ja see on rakenduse jaoks turvaline platvorm. Konteinerid on töökomponendid.

Kuidas siis Docker töötab?

Praegu teame, et:

• saame luua pilte, milles asuvad meie rakendused;
• saame luua konteinerid piltidest rakenduste käivitamiseks;
• saame jagada pilte Docker Hubi või mõne muu pildiregistri kaudu.

Vaadakem, kuidas need koostisosad omavahel seonduvad.

Kuidas töötab pilt?

Me teame juba, et pilt on read-only mall, millest luuakse konteiner. Iga pilt koosneb komplektist tasanditest. Docker kasutab union file system nende tasandite ühte pildiks ühendamiseks. Union file system võimaldab failidel ja kataloogidel erinevatest failisüsteemidest (erinevatest harudest) läheneda läbipaistvalt, luues koherentse failisüsteemi.

Üks põhjusi, miks docker on kergekaaluline, on nende tasandite kasutamine. Kui muudate pilti, näiteks uuendate rakendust, luuakse uus tasand. Nii, ilma et peaksite asendama kogu pilti või selle uuesti koguma, nagu võib-olla peate tegema virtuaalmasinaga, lisatakse lihtsalt tasand või uuendatakse seda. Ja teil ei ole vaja levitada uut pilti, levitatakse vaid uuendust, mis muudab piltide levitamise lihtsamaks ja kiiremaks.

Iga pilti aluseks on põhijoonis. Näiteks, ubuntu, Ubuntu põhijoonis, või fedora, Fedora põhijoonis. Samuti võite kasutada pilte uute piltide loomiseks. Näiteks, kui teil on apache pilt, saate seda kasutada oma veebi rakenduste põhijoonisena.

Märkus! Docker võtab tavaliselt pilte Docker Hub registrist.

Docker pildid saavad luua nende põhijooniste põhjal, nende piltide loomiseks vajalikud sammud nimetame juhisteks. Iga juhis loob uue pildi või taseme. Juhisteks on järgmised toimingud:

• käskluse käivitamine
• faili või katalooge lisamine
• keskkonnamuutuja loomine
• märkus, mida käivitada, kui see pilt käivitatakse

Need juhised salvestatakse faili Dockerfile. Docker loeb seda Dockerfile, kui kogute pilti, täidab need juhised ja tagastab lõpp-pildi.

Kuidas toimib docker register?

Register on docker piltide laoruum. Pildi loomise järel saate selle avalikku Docker Hub registrisse või oma isiklikku registrisse avaldada.

Docker kliendi abil saate otsida juba avaldatud pilte ja alla laadida neid oma seadmesse dockeriga konteinerite loomiseks.

Docker Hub pakub avalikke ja privaatseid piltide laosid. Avalike ladude sisu leidmine ja allalaadimine on kõigile kergesti kättesaadav. Privaatses laos sisu ei tohi otsingutulemustesse sattuda. Ainult teie ja teie kasutajad võivad neid pilte saada ja neist konteinerite loomine.

Kuidas toimib konteiner?

Konteiner koosneb operatsioonisüsteemist, kasutaja failidest ja metaandmetest. Kuidas me teame, et iga konteiner luuakse pildist. See pilt ütleb dockerile, mis asub konteineris, millist protsessi käivitada, kui konteiner käivitatakse ja muid konfiguratsioonilisi andmeid. Docker pilt on ainult lugemiseks. Kui docker käivitab konteineri, loob ta taseme lugemis/kirjutamiseks pildi kohal (kasutades eelnevalt mainitud ühisfaili süsteemi), kus rakendust saab käivitada.

Mis juhtub, kui konteiner käivitatakse?

Kas programmi kaudu docker, või RESTful API kaudu, docker klient ütleb docker deemonile konteineri käivitada.

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

Vaatame seda käsku. Klient käivitatakse käsu abil docker, koos valikuga run, mis ütleb, et käivitatakse uus konteiner. Kaugkonteineri käivitamiseks on minimaalseteks nõudeks järgmised atribuudid:

• millist pilti kasutada konteineri loomisel. Meie puhul ubuntu
• käsk, mida soovite käivitada, kui konteiner käivitatakse. Meie puhul /bin/bash

Mis siis toimub kapoti all, kui me selle käsu käivitame?

Docker teeb järjestikku järgmist:

• laeb alla pilti ubuntu: docker kontrollib, kas pilt on olemas ubuntu kohalikul masinal, ja kui ei, siis laadib selle alla Docker Hub. Kui pilt on olemas, siis kasutab seda konteineri loomiseks;
• loob konteineri: kui pilt on saadud, kasutab docker seda konteineri loomiseks;
• initsialiseerib failisüsteemi ja monteerib ainult lugemiseks tasandi: konteiner on loodud failisüsteemis ja ainult lugemiseks tasand on lisatud pildile;
• initsialiseerib võrgu/silda: loomine või ladustamine, mis võimaldab dockeril suhelda hostmasinaga;
• IP-aadressi määramine: otsib ja määrab aadressi;
• Käivitab määratud protsessi: käivitab teie rakenduse;
• Käidab ja väljastab teie rakenduse väljundi: ühendab ja logib teie rakenduse standardse sisend, väljundi ja vigade voogud, et saaksite jälgida, kuidas teie rakendus töötab.

Nüüd on teil toimiv konteiner. Saate hallata oma konteinerit ja suhelda oma rakendusega. Kui otsustate rakenduse peatada, kustutage konteiner.

Kasutatud tehnoloogiad

Docker on kirjutatud Go-s ja kasutab Linuxi kernel teatud funktsionaalsuse rakendamiseks.

Nimekonnad (namespaces)

Docker kasutab tehnoloogiat namespaces isoleeritud tööruumide korraldamiseks, mida nimetame konteineriteks. Kui käivitame konteineri, loob docker selle konteineri jaoks komplekti nimesid.

See loob isoleeritud tasandi, kus iga konteineri aspekt on käivitatud oma nimes, ja ei pääse välissüsteemi juurde.

Mõned docker'i kasutatavad nimesid:

• pid: protsessi isoleerimiseks;
• net: võrgu liideste haldamiseks;
• ipc: IPC ressursside haldamiseks. (ICP: InterProccess Communication);
• mnt: mount-punktide haldamiseks;
• utc: tuuma isoleerimiseks ja versiooni genereerimise kontrollimiseks (UTC: Unix timesharing system).

Kontrollgrupid (control groups)

Docker kasutab samuti tehnoloogiat cgroups või kontrollgrupid. Rakenduse tõhususe võti on isoleerimine, pakkudes rakendusele ainult neid ressursse, mida soovite anda. See tagab, et konteinerid on head naabrid. Kontrollgrupid võimaldavad jaotada saadavalolevaid riistvara ressursse ja vajadusel seada piiranguid ja piire. Näiteks piirata konteineri võimalikku mälu hulka.

Union File System

Union File Sysem ehk UnionFS on failisüsteem, mis töötab tasemeid luues, muutes selle väga kergeks ja kiireks. Docker kasutab UnionFS-i konteinerite loomiseks vajalike plokkide koostamiseks. Docker võib kasutada mitmeid UnionFS-i variante, sealhulgas: AUFS, btrfs, vfs ja DeviceMapper.

Konteineriformaadid

Docker koosneb neist komponentidest ümbrikus, mida me nimetame konteineriformaadiks. Vaikimisi kasutatakse formaati, mida nimetatakse libcontainer. Samuti toetab Docker Linuxis traditsioonilist konteineri formaati LXC. Tulevikus võib Docker toetada ka teisi konteineriformaate, näiteks integreerides BSD Jailse või Solaris Zone'e.

Allikas: habr.com