Sari la conținutul principal

Laboratorul 1 - Docker

Introducere​

Docker este o platformă de containere software, folosită pentru a împacheta și rula aplicații atât local, cât și pe sisteme Cloud, eliminând probleme de genul "pe calculatorul meu funcționează". Docker poate fi deci privit ca un mediu care permite rularea containerelor pe orice platformă, bazat pe containerd. Ca beneficii, oferă compilare, testare, deployment, actualizare și recuperare în caz de eroare mai rapide față de modul standard de deployment al aplicațiilor.

Docker oferă un mediu uniform de dezvoltare și producție, unde nu se mai pune problema compatibilității aplicațiilor cu sistemul de operare și nu mai există conflicte între versiunile de biblioteci/pachete de pe sistemul gazdă. Containerele sunt efemere, așa că stricarea sau închiderea unuia nu duce la căderea întregului sistem. Ele ajută la asigurarea consistenței stricte între comportamentul în mediul de dezvoltare cu cel în mediul de producție.

De asemenea, Docker oferă flexibilitate maximă. Dacă, într-un proiect de mari dimensiuni, avem nevoie de unelte software noi pentru că se schimbă anumite cerințe, le putem împacheta în containere și apoi să le legăm foarte ușor la sistem. Dacă avem nevoie de replicarea infrastructurii pe alt mediu, putem refolosi imginile de Docker salvate în registru (un fel de repository de containere). Dacă avem nevoie de actualizarea anumitor componente, Docker ne permite să rescriem imaginile, ceea ce înseamnă că se vor lansa, mereu, cele mai noi versiuni ale componentelor sub formă de containere.

📄️ Imagini și containere

Containerele Docker au la bază imagini, care sunt pachete executabile lightweight de sine stătătoare ce conțin tot ce este necesar pentru rularea unor aplicații software, incluzând cod, runtime, biblioteci, variabile de mediu și fișiere de configurare. Imaginile au o dimensiune variabilă, nu conțin versiuni complete ale sistemelor de operare, și sunt stocate în cache-ul local sau într-un registru. O imagine Docker are un sistem de fișiere de tip union, unde fiecare schimbare asupra sistemului de fișiere sau metadate este considerată ca fiind un strat (layer), mai multe astfel de straturi formând o imagine. Fiecare strat este identificat unic (printr-un hash) și stocat doar o singură dată.

📄️ Arhitectura Docker

Docker are o arhitectură de tip client-server, așa cum se poate observa în imaginea de mai jos (preluată din documentația oficială Docker). Clientul Docker comunică, prin intermediul unui API REST (peste sockeți UNIX sau peste o interfață de rețea), cu daemon-ul de Docker (serverul), care se ocupă de crearea, rularea și distribuția de containere Docker. Clientul și daemon-ul pot rula pe același sistem sau pe sisteme diferite. Un registru Docker are rolul de a stoca imagini.

📄️ Instalare

Docker este disponibil în două variante: Community Edition (CE) și Enterprise Edition (EE). Docker CE este util pentru dezvoltatori și echipe mici care vor să construiască aplicații bazate pe containere. Pe de altă parte, Docker EE a fost creat pentru dezvoltare enterprise și echipe IT care scriu și rulează aplicații critice de business pe scară largă. Versiunea Docker CE este gratuită, pe când EE este disponibilă cu subscripție. În cadrul laboratorului de Cloud Computing, vom folosi Docker Community Edition. Docker este disponibil atât pe platforme desktop (Windows, macOS), cât și Cloud (Amazon Web Services, Microsoft Azure) sau server (CentOS, Fedora, Ubuntu, Windows Server 2016, etc.).

📄️ Crearea unei imagini

Până acum, am rulat imagini deja existente, însă acum vom vedea cum putem să ne creăm și publicăm propria noastră aplicație. Vom porni de la nivelul de jos al unei astfel de ierarhii, care este reprezentat de container. Deasupra acestui nivel se află serviciile, care definesc modul în care containerele se comportă în producție, iar la nivelul cel mai sus se află stiva, care definește interacțiunile dintre servicii. Sursele pentru acest exemplu se găsesc în arhiva de laborator.

📄️ Publicarea unei imagini într-un registru

Mai devreme, am creat o imagine de Docker pe care am rulat-o local într-un container. Pentru a putea rula imaginea creată în orice alt sistem, este necesar să o publicăm, deci să o urcăm într-un registru pentru a putea să facem deploy de containere cu imaginea noastră în producție. Un registru este o colecție de repository-uri, iar un repository este o colecție de imagini (similar cu GitHub, cu diferența că, într-un registru Docker, codul este deja construit și se rețin modificările făcute în straturile imaginilor de Docker, nu în cod). Există numeroase registre pentru imagini Docker (Docker Hub, Gitlab Registry, etc.), iar la laborator vom folosi registrul public Docker, pentru că este gratuit și pre-configurat.

📄️ Networking

Subsistemul de networking Docker este de tip pluggable și folosește drivere. Mai multe astfel de drivere există implicit, ele oferind funcționalitate de bază pentru componenta de rețea. Driverul de rețea implicit este bridge, și presupune crearea unui bridge software care permite containerelor conectate la aceeași rețea de acest tip să comunice între ele, oferind totodată izolare față de containerele care nu sunt conectate la această rețea bridge. Driverul de bridge Docker instalează automat reguli pe mașina gazdă astfel încât containerele de pe rețele bridge diferite nu pot comunica direct unele cu altele. Rețelele de tip bridge se aplică doar containerelor care rulează pe aceeași mașină Docker.