Что такое Docker? Руководство по контейнеризации

Docker — это программная платформа с открытым исходным кодом, которая позволяет разработчикам создавать, запускать, развертывать и обновлять контейнерные приложения, а также управлять ими. С ее помощью можно абстрактно представить прикладной уровень и упаковать код, зависимости и библиотеки в контейнеры — виртуальные автономные экземпляры приложения, содержащие все необходимое для самостоятельной работы. Решение Docker навсегда изменило разработку ПО, упростив контейнеризацию.

В этом руководстве описывается, что такое Docker, как его применять и в чем преимущества контейнеризации. Также рассматриваются различные сценарии использования Docker, например микросервисы, непрерывная интеграция и развертывание.

Как работает Docker

Docker — технология с открытым исходным кодом, с которой можно работать в Windows, Linux и macOS. Принцип ее работы — изоляция нового ПО в отдельной среде. Эта среда начинается с образа Docker — исполняемого пакета, определяющего, как создавать контейнер, какое ПО будет использоваться и как будет запускаться.

После выполнения образа в Docker создается контейнер, содержащий все необходимое для запуска приложения. Это системные инструменты, библиотеки кода, зависимости и среда выполнения. Можно сказать, что образ Docker — это исходный код контейнера или же что контейнер Docker — это экземпляр образа Docker.

Одно из существенных преимуществ контейнеризации — это изоляция зависимостей. Контейнер имеет все необходимые зависимости, а хост-устройство, на котором работает контейнер, — нет. Это повышает безопасность и предотвращает конфликты зависимостей.

Docker органично сочетается с принципами Agile, ориентированными на короткие циклы разработки с упором на совместную работу, гибкость и непрерывную поставку работающего кода. С помощью этого инструмента разработчики могут еще до развертывания приложения в промежуточной и рабочей средах быстро провести тесты и убедиться, что все работает.

Для чего используют Docker?

Docker создает контейнеры — изолированные среды, объединяющие приложение со всеми его зависимостями для стабильной производительности при различных настройках. Все начинается с образов Docker — шаблонов, доступных только для чтения и определяющих, что находится внутри контейнера и как он работает.

Разработчики используют Docker при создании, тестировании и развертывании программного обеспечения различными способами: разбивают приложения на микрослужбы, оптимизируют конвейеры CI/CD и упрощают тестирование ПО, а также стараются обеспечить его бесперебойную работу в различных средах.

Микросервисная архитектура

Один из вариантов применения Docker — микросервисы. 

Docker идеально подходит для развертывания архитектуры микрослужб, в которой приложение создается в виде набора независимых, слабо связанных служб.

При создании микрослужб с помощью контейнеров Docker команды DevOps могут тестировать код, не опасаясь негативного влияния на остальные части приложения, поскольку для каждой микрослужбы предоставляется изолированная среда. Каждый контейнер работает независимо и имеет собственный набор зависимостей и ресурсов, а это значит, что изменения или проблемы в одном контейнере не влияют на остальные. Достичь такого уровня изоляции и контроля на серверах без операционной системы достаточно непросто, поскольку изменения в одной службе могут легко распространиться на всю систему. Таким образом, Docker помогает ускорить разработку и развертывание, а также повысить эффективность, надежность и масштабируемость, не говоря уже об упрощенном внедрении архитектуры микрослужб.

Микрослужбы позволяют сделать отдельные компоненты менее комплексными, разграничивая функциональные возможности, однако оркестрация сотен таких независимых служб сопряжена с определенными трудностями. В этом вам может помочь Docker. Кроме того, вам доступны инструменты по типу Compass и Kubernetes, которые помогут сдержать рост числа микрослужб. Compass благодаря своему каталогу компонентов позволяет собрать все программные элементы компании в одном месте. А в Kubernetes есть надежные возможности оркестрации, с помощью которых можно эффективно управлять контейнерными приложениями, а также развертывать и масштабировать их по всему кластеру машин.

В Compass применяются лучшие современные наработки, а также доступны карты оценки для измерения функциональности программного обеспечения. Также это решение дает возможность анализировать весь пакет инструментов DevOps с помощью расширений, разработанных на платформе Atlassian Forge.

Непрерывная интеграция и развертывание

Применение Docker в DevOps дает разработчикам возможность выстраивать конвейеры непрерывной интеграции и непрерывной поставки (CI/CD). Это означает, что при слиянии изменений кода с основной веткой проекта (непрерывная интеграция) у конечных пользователей всегда будет работоспособное и надежное приложение актуальной версии (непрерывное развертывание). 

Docker оптимизирует цикл CI/CD: разработчики передают операционным командам приложение, которое упаковано в виде образа и запускается на любом хост-устройстве Docker.

Контейнеры

Разработчики могут создавать контейнеры и без использования Docker. Однако Docker предлагает передовые решения и интеллектуальные инструменты, которые упрощают, оптимизируют и автоматизируют весь процесс. Образы Docker — это автономные и легковесные исполняемые пакеты ПО, включающие системные библиотеки, настройки, инструменты, среду выполнения, код и все зависимости, необходимые для запуска приложения. 

Образ Docker эффективно изолирует программное обеспечение от среды, обеспечивая тем самым единообразную эксплуатацию нескольких контейнеров независимо от различий между разработкой и развертыванием. Это достигается благодаря тому, что Docker изолирует ресурсы в ядре операционной системы для выполнения нескольких контейнеров в рамках одной ОС. 

Образы Docker задают базовый слой и содержат все необходимые зависимости, установленные поверх этой основы. После создания образа его можно запускать на любом хост-устройстве Docker и в любой операционной системе (пока запущен демон Docker). Запущенный контейнер взаимодействует с ОС хост-устройства через демон Docker, что позволяет выбирать среди множества вариантов ОС.

Кроме того, Docker ускоряет миграцию, упрощает создание новых экземпляров и оптимизирует рабочие процессы по техническому обслуживанию контейнеров в нескольких средах Docker.

Тестирование ПО

Docker отличается не только значительной гибкостью, но также имеет ряд преимуществ для тестирования программного обеспечения. 

• Единообразные среды тестирования. Благодаря Docker пакеты снабжаются всем необходимым, чтобы приложение работало на любом хост-устройстве Docker, а не только на компьютере разработчика.

• Автоматизация тестирования: интеграция Docker в уже существующие средства автоматизации упрощает повторяющиеся задания.

• Снижение затрат. Docker позволяет настраивать тестовые среды на отдельных менее мощных серверах, чтобы не использовать выделенное оборудование или виртуальные машины. Тестовые запуски не влияют на рабочие хост-устройства, сохраняя производительность и стабильность.

• Улучшение совместной работы: Docker позволяет легко делиться тестовыми средами, просто обмениваясь образами контейнеров.

Преимущества Docker

К преимуществам Docker для разработки и развертывания программного обеспечения можно отнести масштабируемость, согласованность, переносимость, изолированность и эффективность использования ресурсов. Благодаря тому, что Docker изолирует зависимости, каждый контейнер может одинаково надежно работать в любой среде. Все это ценится сотрудниками самых разных групп в организации, например отделов разработки, эксплуатации и контроля качества.

Масштабируемость

Быстрый запуск контейнеров Docker позволяет без усилий развертывать приложения по запросу. При такой динамичности можно масштабировать приложения в зависимости от колебаний трафика или загруженности. 

Например, во время распродаж «черной пятницы» приложение интернет-магазина может не выдержать наплыва покупателей. Чтобы справиться с такими пиками, можно прибегнуть к автоматическому масштабированию контейнеров Docker, в которых работают микрослужбы веб-сайта. С этим справится такой инструмент оркестрации, как Kubernetes. Его лишь нужно настроить для корректировки количества запущенных контейнеров в зависимости от спроса.

Инструмент оркестрации контейнеров предоставляет платформу для автоматического управления жизненным циклом контейнеров и архитектурой микрослужб в нужном масштабе. Он автоматизирует операционные усилия при эксплуатации контейнерных рабочих нагрузок и служб: выделяет ресурсы, а также выполняет развертывание, подключение к сети, масштабирование, балансировку нагрузки и не только.

По мере увеличения числа покупателей и транзакций этот инструмент создает новые контейнеры, чтобы равномерно распределить рабочую нагрузку. Благодаря этому веб-сайт будет работать без перебоев при любых всплесках трафика.

Единообразие

Docker обеспечивает согласованность разработки и развертывания. Инженеры могут создавать и дублировать пакеты без привязки к среде, а у пользователей есть возможность проверить точную версию необходимых библиотек и пакетов в контейнере, сводя к минимуму риск возникновения багов из-за слегка отличающихся редакций зависимостей. 

Без такой согласованности устранение багов и тестирование кода заставляли бы команды тратить много времени и ресурсов. Из-за ряда несоответствий поставка программного обеспечения стала бы ненадежной.

Переносимость

Docker — это легковесный портативный программный инструмент, который упаковывает все необходимое для стабильной работы приложения в любой среде.

Такая автономность позволяет не привязывать контейнеры к предустановленному программному обеспечению или определенным конфигурациям хоста. Контейнеры можно легко подготавливать и разворачивать, где угодно.

Изоляция

Контейнер Docker изолирует код в автономной среде, не зависящей ни от других контейнеров, ни от операционной системы хост-компьютера. Благодаря этому тестирование кода становится безопаснее, поскольку оно не влияет на работу остального приложения. Docker также устраняет проблемы совместимости и конфликты зависимостей, которые могут возникнуть при непосредственном запуске приложений в различных средах или системах, поскольку предоставляет единую согласованную платформу для запуска.

Эффективность использования ресурсов

По сравнению с традиционной виртуализацией в Docker ресурсы используются оптимальнее. 

• Как правило, контейнеры Docker занимают меньше памяти и места на диске, чем виртуальные машины. 

• Контейнеры Docker работают напрямую с ядром хост-компьютера, что избавляет от расходов, связанных с запуском нескольких виртуальных машин. 

• Для каждого контейнера Docker можно ограничить ресурсы процессора, памяти и места на диске.

• Пользователи могут настроить инструменты оркестрации Docker для автоматического управления жизненным циклом контейнеров и оптимизации использования ресурсов в кластере машин.

Оркестровка контейнеров в Docker с помощью Compass

Контейнеризация с помощью Docker создает проблему анализа системы с большим количеством контейнеров, работающих на множестве хостов Docker, и управления ею. Чтобы приложения работали стабильно, нужно грамотно контролировать сложность распределенной архитектуры по мере ее расширения. Пока Docker отвечает за контейнеризацию, инструменты по типу Compass могут предоставить ценную информацию о среде разработки. 

Compass — это расширяемая платформа для разработчиков, которая собирает разрозненные сведения о производительности и состоянии служб, а также о совместной работе команд в одном центре с возможностью поиска.

С помощью Compass можно повысить эффективность команды разработчиков следующим образом.

• Каталог компонентов, в котором разработчики могут быстро найти нужный элемент, помогает уследить за ростом числа программных инструментов и повысить продуктивность. 

• Обновление активности компонентов и их зависимостей в реальном времени дает точную картину состояния сервисов. 

Compass — это не инструмент оркестрации контейнеров. Он дополняет вашу систему Docker, дает централизованное представление о затратах на разработку и помогает определить области, нуждающиеся в улучшении.

Итак, что же такое Docker? Это незаменимый инструмент в современных практиках DevOps, оптимизирующий процессы, повышающий эффективность работы и обеспечивающий согласованность и переносимость.

Поддержка дополнительных инструментов, таких как Compass, позволяет еще успешнее управлять сложными распределенными архитектурами с помощью Docker. А благодаря средствам контейнеризации Docker разработчики могут намного эффективнее создавать, тестировать и развертывать приложения.

Подробнее о Compass

Что такое Docker? Часто задаваемые вопросы

В чем разница между Kubernetes и Docker?

Kubernetes и Docker часто работают бок о бок. Docker предоставляет среду для запуска контейнеров, а Kubernetes координирует кластеры контейнеров Docker и поддерживает их оптимальную работу. Проще говоря, Docker — это контейнерная технология, а Kubernetes — инструмент оркестрации контейнеров. Когда приложение становится настолько сложным, что управлять контейнерами вручную слишком проблематично, стоит вложиться в Kubernetes.

В чем разница между Docker и виртуальной машиной?

В отличие от виртуальных машин, контейнеры Docker не виртуализируют оборудование и не требуют полноценной гостевой операционной системы. Вместо этого они виртуализируют ОС и запускают ее как изолированный процесс в хост-системе. Это делает контейнеры Docker быстрее и легче по сравнению с традиционными виртуальными машинами.

Кроме того, контейнеры Docker не выделяют ресурсы для каждой виртуальной машины, а используют их совместно, что повышает их эффективность. Выбирайте Docker, когда вам нужны портативные и легкие среды для запуска приложений. Виртуальные машины лучше подходят для выполнения задач, требующих полноценной гостевой операционной системы или смоделированной аппаратной среды.

Какие проблемы чаще всего возникают при использовании Docker?

К распространенным проблемам Docker относятся ограниченные ресурсы, сложности, связанные с сетью, и проблемы с образами Docker. Чтобы контейнеры могли работать эффективно, необходимо надлежащим образом распределять и отслеживать ресурсы.