Dockeri konteineriseerimine: täielik juhend globaalsetele arendajatele

Tänapäeva kiiresti arenevas tehnoloogiamaailmas on rakenduste tõhus ja järjepidev juurutamine ülioluline. Olenemata sellest, kas olete osa rahvusvahelisest korporatsioonist või hajutatud idufirmast, on rakenduste sujuv toimimine erinevates keskkondades märkimisväärne väljakutse. Just siin tuleb mängu Dockeriga konteineriseerimine, pakkudes standardiseeritud viisi rakenduste pakendamiseks, levitamiseks ja käitamiseks. See põhjalik juhend süveneb Docker'i põhimõtetesse, selle eelistesse globaalsetele arendusmeeskondadele ja praktilistesse sammudesse, mis aitavad teil alustada.

Mis on Docker ja miks see muudab tarkvaraarendust revolutsiooniliselt?

Docker on oma olemuselt avatud lähtekoodiga platvorm, mis automatiseerib rakenduste juurutamist, skaleerimist ja haldamist kergetes, kaasaskantavates ühikutes, mida nimetatakse konteineriteks. Kujutlege konteinerit kui iseseisvat paketti, mis sisaldab kõike, mida rakendus käivitamiseks vajab: koodi, käituskeskkonda, süsteemitööriistu, süsteemiteeke ja seadeid. See isolatsioon tagab, et rakendus käitub samamoodi sõltumata alusest infrastruktuurist, lahendades vana probleemi "see töötab minu masinas".

Traditsiooniliselt hõlmas rakenduste juurutamine keerulisi konfiguratsioone, sõltuvuste haldamist ja võimalikke konflikte erinevate tarkvaraversioonide vahel. See oli eriti keeruline globaalsete meeskondade jaoks, kus arendajad võisid kasutada erinevaid operatsioonisüsteeme või omada erinevaid arenduskeskkondi. Docker lahendab need probleemid elegantselt, abstraheerides alusest infrastruktuurist eemale.

Docker'i peamised eelised globaalsetele meeskondadele:

• Järjepidevus keskkondade vahel: Docker'i konteinerid pakendavad rakenduse ja selle sõltuvused kokku. See tähendab, et arendaja sülearvutis konteineris ehitatud ja testitud rakendus käitub identselt testserveris, tootmisserveris või isegi pilves, sõltumata hostoperatsioonisüsteemist või eelinstallitud tarkvarast. See ühtsus on jaotatud meeskondade jaoks mängumuutja, vähendades integreerimisprobleeme ja juurutusvigu.
• Kaasaskantavus: Docker'i konteinerid saavad töötada mis tahes süsteemis, kuhu on Docker installitud – olgu see siis arendaja sülearvuti (Windows, macOS, Linux), virtuaalmasin või pilveserver. See teeb rakenduste teisaldamise erinevate keskkondade ja pilveteenuse pakkujate vahel uskumatult lihtsaks ilma kulukate ümberkonfigureerimisteta.
• Efektiivsus ja kiirus: Konteinerid on oluliselt kergemad ja kiiremini käivitatavad kui traditsioonilised virtuaalmasinad. Nad jagavad hostoperatsioonisüsteemi tuuma, mis tähendab, et iga rakenduse jaoks ei pea täielikku operatsioonisüsteemi installima. See toob kaasa kiiremad käivitusajad, vähenenud ressursside tarbimise ja suurema rakenduste tiheduse ühel hostil.
• Isolatsioon: Iga konteiner töötab teistest konteineritest ja hostisüsteemist eraldatult. See isolatsioon hoiab ära sõltuvuskonfliktid ja suurendab turvalisust, kuna ühe konteineri protsessid ei saa teiste protsessidega segada.
• Lihtsustatud sõltuvuste haldamine: Dockerfile'id (mida käsitleme hiljem) selgesõnaliselt defineerivad kõik sõltuvused, tagades, et konteineris on alati olemas teekide ja käitusaegade õiged versioonid. See välistab arendajate jaoks oletused ja "sõltuvushelvete".
• Kiiremad arendustsüklid: Lihtsustades ehitamise, testimise ja juurutamise protsessi, võimaldab Docker kiiremat iteratsiooni ja kiiremaid väljalaskeid. Arendajad saavad kiiresti uusi keskkondi luua, koodi testida ja värskendusi suurema kindlusega juurutada.
• Skaleeritavus: Docker integreerub sujuvalt orkestreerimistööriistadega nagu Kubernetes, mis on loodud suuremahuliste konteineriseeritud rakenduste haldamiseks. See võimaldab rakendusi hõlpsalt vastavalt nõudlusele üles või alla skaleerida, mis on kriitiline funktsioon globaalsetele teenustele, mis võivad kogeda kõikuvaid kasutajakoormusi erinevatest piirkondadest.

Docker'i põhimõtted selgitatud

Docker'i tõhusaks kasutamiseks on oluline mõista selle põhikomponente.

1. Docker'i pilt

Docker'i pilt on ainult lugemiseks mõeldud mall, mida kasutatakse Docker'i konteinerite loomiseks. See on sisuliselt rakenduse ja selle keskkonna hetktõmmis konkreetsel ajahetkel. Pildid on ehitatud kihtidena, kus iga käsk Dockerfile'is (nt paketi installimine, failide kopeerimine) loob uue kihi. See kihiline lähenemine võimaldab tõhusat salvestamist ja kiiremaid ehitusaegu, kuna Docker saab eelmistest ehitustest muutmata kihte uuesti kasutada.

Pildid salvestatakse registritesse, kus Docker Hub on kõige populaarsem avalik register. Võite kujutada pilti kui sinijoonist ja konteinerit kui selle sinijoonise eksemplari.

2. Dockerfile

Dockerfile on lihttekstifail, mis sisaldab Docker'i pildi ehitamise juhiseid. See määrab baaspildi, mida kasutada, täidetavad käsud, kopeeritavad failid, eksponeeritavad pordid ja palju muud. Docker loeb Dockerfile'i ja täidab need juhised järjestikku pildi loomiseks.

Lihtne Dockerfile võib välja näha järgmine:

# Use an official Python runtime as a parent image
FROM python:3.9-slim

# Set the working directory in the container
WORKDIR /app

# Copy the current directory contents into the container at /app
COPY . /app

# Install any needed packages specified in requirements.txt
RUN pip install --no-cache-dir -r requirements.txt

# Make port 80 available to the world outside this container
EXPOSE 80

# Run app.py when the container launches
CMD ["python", "app.py"]

See Dockerfile määratleb pildi, mis:

• Alustab kergest Python 3.9 pildist.
• Määrab töökataloogiks /app.
• Kopeerib rakenduse koodi (hosti praegusest kataloogist) konteinerisse kataloogi /app.
• Installib requirements.txt-s loetletud Python'i sõltuvused.
• Eksponeerib pordi 80 võrgujuurdepääsuks.
• Määrab, et konteiner peaks käivituma app.py käivitamisel.

3. Docker'i konteiner

Docker'i konteiner on Docker'i pildi käivitatav eksemplar. Kui käivitate Docker'i pildi, loob see konteineri. Saate konteinereid käivitada, peatada, teisaldada ja kustutada. Ühest pildist saab käivitada mitu konteinerit, millest igaüks töötab isolatsioonis.

Konteinerite peamised omadused on:

• Vaikimisi efemeerne: Konteinerid on loodud ühekordseks kasutamiseks. Kui konteiner peatub või eemaldatakse, kaob kõik selle failisüsteemi kirjutatud andmed, välja arvatud juhul, kui kasutatakse püsivaid salvestusmehhanisme.
• Protsessi isolatsioon: Igal konteineril on oma failisüsteem, võrguliidesed ja protsessiruum.
• Jagatud tuum: Konteinerid jagavad hostimasina operatsioonisüsteemi tuuma, muutes need virtuaalmasinatest palju tõhusamaks.

4. Docker'i register

Docker'i register on hoidla Docker'i piltide salvestamiseks ja levitamiseks. Docker Hub on vaikimisi avalik register, kust leiate tohutu hulga eelnevalt ehitatud pilte erinevate programmeerimiskeelte, andmebaaside ja rakenduste jaoks. Saate luua ka privaatseid registreid oma organisatsiooni varaliste piltide jaoks.

Kui käivitate käsu nagu docker run ubuntu, kontrollib Docker esmalt teie kohalikku masinat Ubuntu pildi olemasolu osas. Kui seda ei leita, tõmbab see pildi konfigureeritud registrist (vaikimisi Docker Hubist).

5. Docker'i mootor

Docker'i mootor on aluseks olev kliendi-serveri tehnoloogia, mis ehitab ja käivitab Docker'i konteinereid. See koosneb:

• Deemonist (dockerd): pikaajalisest taustaprotsessist, mis haldab Docker'i objekte nagu pildid, konteinerid, võrgud ja mahud.
• REST API-st: liidesest, mida programmid saavad kasutada deemoniga suhtlemiseks.
• CLI-st (docker): käsurealiidesest, mis võimaldab kasutajatel deemoniga ja selle API-ga suhelda.

Alustamine Docker'iga: praktiline ülevaade

Vaatame läbi mõned olulised Docker'i käsud ja tavalise kasutusjuhtumi.

Installimine

Esimene samm on Docker'i installimine oma masinasse. Külastage Docker'i ametlikku veebisaiti ([docker.com](https://www.docker.com/)) ja laadige alla sobiv installiprogramm oma operatsioonisüsteemi jaoks (Windows, macOS või Linux). Järgige oma platvormi installijuhiseid.

Põhilised Docker'i käsud

Siin on mõned põhikäsud, mida regulaarselt kasutate:

• docker pull <image_name>:<tag>: Laadib pildi registrist alla. Näide: docker pull ubuntu:latest
• docker build -t <image_name>:<tag> .: Ehitab pildi Dockerfile'ist praeguses kataloogis. Lipp -t annab pildile sildi. Näide: docker build -t my-python-app:1.0 .
• docker run <image_name>:<tag>: Loob ja käivitab konteineri pildist. Näide: docker run -p 8080:80 my-python-app:1.0 (Lipp -p kaardistab hosti pordi 8080 konteineri pordiga 80).
• docker ps: Loetleb kõik töötavad konteinerid.
• docker ps -a: Loetleb kõik konteinerid, sealhulgas peatatud.
• docker stop <container_id_or_name>: Peatab töötava konteineri.
• docker start <container_id_or_name>: Käivitab peatatud konteineri.
• docker rm <container_id_or_name>: Eemaldab peatatud konteineri.
• docker rmi <image_id_or_name>: Eemaldab pildi.
• docker logs <container_id_or_name>: Tõmbab konteineri logid.
• docker exec -it <container_id_or_name> <command>: Käivitab käsu töötavas konteineris. Näide: docker exec -it my-container bash, et saada konteineri sees shell.

Näide: lihtsa veebiserveri käitamine

Konteineriseerime lihtsa Pythoni veebiserveri, kasutades Flask raamistikku.

1. Projekti seadistus:

Looge oma projekti jaoks kataloog. Selles kataloogis looge kaks faili:

app.py:

from flask import Flask

app = Flask(__name__)

@app.route('/')
def hello_world():
    return 'Hello from a Dockerized Flask App!'

if __name__ == '__main__':
    app.run(debug=True, host='0.0.0.0', port=80)

requirements.txt:

Flask==2.0.0

2. Looge Dockerfile:

Samas projekti kataloogis looge fail nimega Dockerfile (ilma laiendita) järgmise sisuga:

FROM python:3.9-slim

WORKDIR /app

COPY requirements.txt .
RUN pip install --no-cache-dir -r requirements.txt

COPY . .

EXPOSE 80

CMD ["python", "app.py"]

3. Ehitage Docker'i pilt:

Avage oma terminal, navigeerige projekti kataloogi ja käivitage:

docker build -t my-flask-app:latest .

See käsk ütleb Docker'ile, et ehitada pilt, kasutades praeguses kataloogis olevat Dockerfile'i ja märgistada see kui my-flask-app:latest.

4. Käivitage Docker'i konteiner:

Nüüd käivitage konteiner äsja ehitatud pildist:

docker run -d -p 5000:80 my-flask-app:latest

Lippude selgitus:

• -d: Käivitab konteineri lahtiühendatud režiimis (taustal).
• -p 5000:80: Kaardistab hostimasina pordi 5000 konteineri pordiga 80.

5. Testige rakendust:

Avage oma veebibrauser ja navigeerige aadressile http://localhost:5000. Peaksite nägema sõnumit: "Hello from a Dockerized Flask App!".

Konteineri käivitamise nägemiseks kasutage docker ps. Selle peatamiseks kasutage docker stop <container_id> (asendage <container_id> docker ps näidatud ID-ga).

Täiustatud Docker'i kontseptsioonid globaalseks juurutamiseks

Projektide kasvades ja meeskondade hajutatumaks muutudes soovite uurida täiustatud Docker'i funktsioone.

Docker Compose

Mitmetest teenustest (nt veebi esiosa, tausta API ja andmebaas) koosnevate rakenduste puhul võib üksikute konteinerite haldamine muutuda tülikaks. Docker Compose on tööriist mitme konteineriga Docker'i rakenduste määratlemiseks ja käitamiseks. Määratlete oma rakenduse teenused, võrgud ja mahud YAML-failis (docker-compose.yml) ning ühe käsuga saate kõik oma teenused luua ja käivitada.

Näidis docker-compose.yml lihtsa veebirakenduse ja Redis vahemälu jaoks võib välja näha järgmine:

version: '3.8'
services:
  web:
    build: .
    ports:
      - "5000:80"
    volumes:
      - .:/app
    depends_on:
      - redis
  redis:
    image: "redis:alpine"

Selle failiga saate mõlemad teenused käivitada käsuga docker-compose up.

Mahud püsiva andmete jaoks

Nagu mainitud, on konteinerid efemeersed. Kui käivitate andmebaasi, soovite andmed püsivaks muuta ka pärast konteineri elutsüklit. Docker'i mahud on eelistatud mehhanism Docker'i konteinerite loodud ja kasutatud andmete püsivaks muutmiseks. Mahud on hallatud Docker'i poolt ja salvestatakse väljaspool konteineri kirjutatavat kihti.

Mahu lisamiseks konteineri käivitamisel:

docker run -v my-data-volume:/var/lib/mysql mysql:latest

See käsk loob mahu nimega my-data-volume ja ühendab selle MySQL konteineris asuvale /var/lib/mysql-le, tagades andmebaasi andmete püsivuse.

Docker'i võrgud

Vaikimisi saab iga Docker'i konteiner oma võrguruumi. Konteineritevahelise suhtluse võimaldamiseks peate looma võrgu ja ühendama oma konteinerid sellega. Docker pakub mitmeid võrgudraivereid, millest bridge võrk on ühe hosti juurutuste puhul kõige levinum.

Docker Compose'i kasutamisel loob see teenuste jaoks automaatselt vaikimisi võrgu, võimaldades neil teenusenimede abil suhelda.

Docker Hub ja privaatsed registrid

Docker Hub'i kasutamine on piltide jagamiseks meeskonnas või avalikkusega ülioluline. Varaliste rakenduste puhul on turvalisuse ja kontrollitud juurdepääsu tagamiseks oluline luua privaatne register. Pilveteenuse pakkujad nagu Amazon Elastic Container Registry (ECR), Google Container Registry (GCR) ja Azure Container Registry (ACR) pakuvad hallatud privaatsete registrite teenuseid.

Turvalisuse parimad tavad

Kuigi Docker pakub isolatsiooni, on turvalisus pidev mure, eriti globaalses kontekstis:

• Hoidke Docker ja pildid ajakohastena: Värskendage regulaarselt oma Docker'i mootorit ja baaspilte, et paigata teadaolevad haavatavused.
• Kasutage minimaalseid baaspilte: Valige rünnaku pinna vähendamiseks kerged pildid nagu Alpine Linux.
• Skannige pilte haavatavuste osas: Tööriistad nagu Trivy või Docker'i sisseehitatud skanner aitavad tuvastada teadaolevaid haavatavusi teie piltides.
• Käivitage konteinerid minimaalse privileegiga: Vältige konteinerite käivitamist root'ina, kui see on võimalik.
• Hallake saladusi turvaliselt: Ärge kunagi kodeerige tundlikku teavet (nagu API-võtmed või paroolid) otse Dockerfile'idesse või piltidesse. Kasutage Docker'i saladusi või orkestreerimistööriistade hallatavaid keskkonnamuutujaid.

Docker globaalses kontekstis: mikroteenused ja CI/CD

Docker on muutunud tänapäevase tarkvaraarhitektuuri nurgakiviks, eriti mikroteenuste ja pideva integratsiooni/pideva juurutamise (CI/CD) torustike puhul.

Mikroteenuste arhitektuur

Mikroteenused jaotavad suure rakenduse väiksemateks, iseseisvateks teenusteks, mis suhtlevad võrgu kaudu. Iga mikroteenust saab arendada, juurutada ja skaleerida iseseisvalt. Docker sobib selle arhitektuuriga ideaalselt:

• Iseseisev juurutamine: Iga mikroteenust saab pakendada oma Docker'i konteinerisse, võimaldades iseseisvaid värskendusi ja juurutusi teisi teenuseid mõjutamata.
• Tehnoloogiline mitmekesisus: Erinevaid mikroteenuseid saab ehitada erinevate programmeerimiskeelte ja raamistike abil, kuna iga konteiner kapseldab oma sõltuvused. See vabadus võimaldab globaalsetel meeskondadel valida iga töö jaoks parima tööriista.
• Skaleeritavus: Üksikuid mikroteenuseid saab vastavalt nende spetsiifilisele koormusele üles või alla skaleerida, optimeerides ressursside kasutamist ja jõudlust.

CI/CD torustikud

CI/CD automatiseerib tarkvara kohaletoimetamise protsessi, võimaldades sagedaid ja usaldusväärseid rakenduste värskendusi. Docker mängib CI/CD-s olulist rolli:

• Järjepidevad ehituskeskkonnad: Docker'i konteinerid pakuvad järjepidevat keskkonda koodi ehitamiseks ja testimiseks, kõrvaldades "minu masinas töötab" probleemid arendus-, testimis- ja lavastuskeskkondade vahel.
• Automatiseeritud testimine: Docker võimaldab sõltuvate teenuste (nagu andmebaasid või sõnumijärjekorrad) käivitamist konteineritena automatiseeritud testimiseks, tagades testide käivitamise ennustatavas keskkonnas.
• Sujuv juurutamine: Pärast pildi ehitamist ja testimist saab selle usaldusväärselt juurutada tootmiskeskkondadesse, olgu need siis kohapeal, privaatses pilves või avalikus pilveinfrastruktuuris. Tööriistad nagu Jenkins, GitLab CI, GitHub Actions ja CircleCI integreeruvad kõik sujuvalt Docker'iga CI/CD töövoogude jaoks.

Rahvusvahelistumise ja lokaliseerimise kaalutlused

Globaalsete rakenduste puhul saab Docker lihtsustada ka rahvusvahelistumise (i18n) ja lokaliseerimise (l10n) aspekte:

• Lokaadi haldamine: Veenduge, et teie Docker'i piltides oleksid konfigureeritud õiged lokaadiseaded, kui teie rakendus sõltub neist kuupäevade, numbrite vormindamisel või lokaliseeritud teksti kuvamisel.
• Piirkondlikud juurutused: Docker'i pilte saab juurutada teie kasutajatele lähimatesse pilvregioonidesse, vähendades latentsust ja parandades kasutajakogemust globaalsele publikule.

Konteinerite orkestreerimine: Kubernetes'i roll

Kuigi Docker sobib suurepäraselt üksikute konteinerite pakendamiseks ja käivitamiseks, nõuab suure hulga konteinerite haldamine mitmes masinas orkestreerimist. Just siin paistavad silma tööriistad nagu Kubernetes. Kubernetes on avatud lähtekoodiga süsteem konteineriseeritud rakenduste juurutamise, skaleerimise ja haldamise automatiseerimiseks. See pakub funktsioone nagu koormuse tasakaalustamine, iseparanemine, teenuste avastamine ja veerevad värskendused, muutes selle asendamatuks keerukate, hajutatud süsteemide haldamisel.

Paljud organisatsioonid kasutavad Docker'it oma rakenduste ehitamiseks ja pakendamiseks ning seejärel Kubernetes'i nende Docker'i konteinerite juurutamiseks, skaleerimiseks ja haldamiseks tootmiskeskkondades.

Järeldus

Docker on põhimõtteliselt muutnud seda, kuidas me rakendusi ehitame, tarnime ja käivitame. Globaalsete arendusmeeskondade jaoks on selle võime pakkuda järjepidevust, kaasaskantavust ja tõhusust erinevates keskkondades hindamatu. Võttes omaks Docker'i ja selle põhimõtted, saate lihtsustada oma arendustöövooge, vähendada juurutusprobleeme ja tarnida usaldusväärseid rakendusi kasutajatele kogu maailmas.

Alustage lihtsate rakendustega katsetamisest ja uurige järk-järgult täiustatud funktsioone, nagu Docker Compose ja integreerimine CI/CD torustikega. Konteineriseerimise revolutsioon on käes ja Docker'i mõistmine on kriitiline oskus igale tänapäevasele arendajale või DevOps spetsialistile, kes soovib globaalsel tehnoloogiaareenil edu saavutada.