Понимая Docker
Уже несколько месяцев использую docker для структуризации процесса разработки/доставки веб-проектов. Предлагаю читателям «Хабрахабра» перевод вводной статьи о docker — «Understanding docker».
Что такое докер?
Докер — это открытая платформа для разработки, доставки и эксплуатации приложений. Docker разработан для более быстрого выкладывания ваших приложений. С помощью docker вы можете отделить ваше приложение от вашей инфраструктуры и обращаться с инфраструктурой как управляемым приложением. Docker помогает выкладывать ваш код быстрее, быстрее тестировать, быстрее выкладывать приложения и уменьшить время между написанием кода и запуска кода. Docker делает это с помощью легковесной платформы контейнерной виртуализации, используя процессы и утилиты, которые помогают управлять и выкладывать ваши приложения.
В своем ядре docker позволяет запускать практически любое приложение, безопасно изолированное в контейнере. Безопасная изоляция позволяет вам запускать на одном хосте много контейнеров одновременно. Легковесная природа контейнера, который запускается без дополнительной нагрузки гипервизора, позволяет вам добиваться больше от вашего железа.
Для чего я могу использовать docker?
Быстрое выкладывание ваших приложений
Docker прекрасно подходит для организации цикла разработки. Docker позволяет разработчикам использовать локальные контейнеры с приложениями и сервисами. Что в последствии позволяет интегрироваться с процессом постоянной интеграции и выкладывания (continuous integration and deployment workflow).
Например, ваши разработчики пишут код локально и делятся своим стеком разработки (набором docker образов) с коллегами. Когда они готовы, отравляют код и контейнеры на тестовую площадку и запускают любые необходимые тесты. С тестовой площадки они могут оправить код и образы на продакшен.
Более простое выкладывание и разворачивание
Основанная на контейнерах docker платформа позволят легко портировать вашу полезную нагрузку. Docker контейнеры могут работать на вашей локальной машине, как реальной так и на виртуальной машине в дата центре, так и в облаке.
Портируемость и легковесная природа docker позволяет легко динамически управлять вашей нагрузкой. Вы можете использовать docker, чтобы развернуть или погасить ваше приложение или сервисы. Скорость docker позволяет делать это почти в режиме реального времени.
Высокие нагрузки и больше полезных нагрузок
Docker легковесен и быстр. Он предоставляет устойчивую, рентабельную альтернативу виртуальным машинам на основе гипервизора. Он особенно полезен в условиях высоких нагрузок, например, при создания собственного облака или платформа-как-сервис (platform-as-service). Но он так же полезен для маленьких и средних приложений, когда вам хочется получать больше из имеющихся ресурсов.
Главные компоненты Docker
Архитектура Docker
Docker использует архитектуру клиент-сервер. Docker клиент общается с демоном Docker, который берет на себя тяжесть создания, запуска, распределения ваших контейнеров. Оба, клиент и сервер могут работать на одной системе, вы можете подключить клиент к удаленному демону docker. Клиент и сервер общаются через сокет или через RESTful API.
Docker-демон
Как показано на диаграмме, демон за пускается на хост-машине. Пользователь не взаимодействует с сервером на прямую, а использует для этого клиент.
Docker-клиент
Docker-клиент, программа docker — главный интерфейс к Docker. Она получает команды от пользователя и взаимодействует с docker-демоном.
Внутри docker-а
Образы
Docker-образ — это read-only шаблон. Например, образ может содержать операционку Ubuntu c Apache и приложением на ней. Образы используются для создания контейнеров. Docker позволяет легко создавать новые образы, обновлять существующие, или вы можете скачать образы созданные другими людьми. Образы — это компонента сборки docker-а.
Реестр
Docker-реестр хранит образы. Есть публичные и приватные реестры, из которых можно скачать либо загрузить образы. Публичный Docker-реестр — это Docker Hub. Там хранится огромная коллекция образов. Как вы знаете, образы могут быть созданы вами или вы можете использовать образы созданные другими. Реестры — это компонента распространения.
Контейнеры
Контейнеры похожи на директории. В контейнерах содержится все, что нужно для работы приложения. Каждый контейнер создается из образа. Контейнеры могут быть созданы, запущены, остановлены, перенесены или удалены. Каждый контейнер изолирован и является безопасной платформой для приложения. Контейнеры — это компонента работы.
Так как же работает Docker?
Как работает образ?
Мы уже знаем, что образ — это read-only шаблон, из которого создается контейнер. Каждый образ состоит из набора уровней. Docker использует union file system для сочетания этих уровней в один образ. Union file system позволяет файлам и директориями из разных файловых систем (разным ветвям) прозрачно накладываться, создавая когерентную файловую систему.
Одна из причин, по которой docker легковесен — это использование таких уровней. Когда вы изменяете образ, например, обновляете приложение, создается новый уровень. Так, без замены всего образа или его пересборки, как вам возможно придётся сделать с виртуальной машиной, только уровень добавляется или обновляется. И вам не нужно раздавать весь новый образ, раздается только обновление, что позволяет распространять образы проще и быстрее.
В основе каждого образа находится базовый образ. Например, ubuntu, базовый образ Ubuntu, или fedora, базовый образ дистрибутива Fedora. Так же вы можете использовать образы как базу для создания новых образов. Например, если у вас есть образ apache, вы можете использовать его как базовый образ для ваших веб-приложений.
Примечание! Docker обычно берет образы из реестра Docker Hub.
Docker образы могут создаться из этих базовых образов, шаги описания для создания этих образов мы называем инструкциями. Каждая инструкция создает новый образ или уровень. Инструкциями будут следующие действия:
Как работает docker реестр?
Реестр — это хранилище docker образов. После создания образа вы можете опубликовать его на публичном реестре Docker Hub или на вашем личном реестре.
С помощью docker клиента вы можете искать уже опубликованные образы и скачивать их на вашу машину с docker для создания контейнеров.
Docker Hub предоставляет публичные и приватные хранилища образов. Поиск и скачивание образов из публичных хранилищ доступно для всех. Содержимое приватных хранилищ не попадает в результат поиска. И только вы и ваши пользователи могут получать эти образы и создавать из них контейнеры.
Как работает контейнер?
Контейнер состоит из операционной системы, пользовательских файлов и метаданных. Как мы знаем, каждый контейнер создается из образа. Этот образ говорит docker-у, что находится в контейнере, какой процесс запустить, когда запускается контейнер и другие конфигурационные данные. Docker образ доступен только для чтения. Когда docker запускает контейнер, он создает уровень для чтения/записи сверху образа (используя union file system, как было указано раньше), в котором может быть запущено приложение.
Что происходит, когда запускается контейнер?
Что же происходит под капотом, когда мы запускаем эту команду?
Используемые технологии
Докер написан на Go и использует некоторые возможности ядра Linux, чтобы реализовать приведенный выше функционал.
Пространство имен(namespaces)
Docker использует технологию namespaces для организации изолированных рабочих пространств, которые мы называем контейнерами. Когда мы запускаем контейнер, docker создает набор пространств имен для данного контейнера.
Это создает изолированный уровень, каждый аспект контейнера запущен в своем простанстве имен, и не имеет доступ к внешней системе.
Control groups (контрольные группы)
Docker также использует технологию cgroups или контрольные группы. Ключ к работе приложения в изоляции, предоставление приложению только тех ресурсов, которые вы хотите предоставить. Это гарантирует, что контейнеры будут хорошими соседями. Контрольные группы позволяют разделять доступные ресурсы железа и если необходимо, устанавливать пределы и ограничения. Например, ограничить возможное количество памяти контейнеру.
Union File System
Union File Sysem или UnionFS — это файловая система, которая работает создавая уровни, делая ее очень легковесной и быстрой. Docker использует UnionFS для создания блоков, из которых строится контейнер. Docker может использовать несколько вариантов UnionFS включая: AUFS, btrfs, vfs и DeviceMapper.
Docker: введение
Docker – это открытая платформа, предназначенная для разработки, доставки и организации работы приложений.
Docker позволяет вам отделить ваши приложения от инфраструктуры так, чтобы вы могли доставлять ваше программное обеспечение максимально быстро. При помощи Docker вы можете управлять вашей инфраструктурой так же, как вы управляете вашими приложениями. Принимая все преимущества методологий Docker, направленных на доставку, тестирование и развертывание кода быстро, вы можете существенно сократить задержку между написанием кода и его работой на продуктиве.
Что такое платформа Docker?
Docker дает возможность упаковать и запустить приложение в слабо изолированном окружении, называемом контейнер. Изоляция и безопасность решения позволяют вам запускать множество контейнеров одновременно на нужном хосте. Благодаря легковесной природе контейнеров, без дополнительных затрат на гипервизор вы можете запускать больше контейнеров на доступном железе, чем если бы вы использовали виртуальные машины.
Docker предоставляет утилиты и платформу для управления жизненным циклом ваших контейнеров:
Что такое Docker Engine?
Docker Engine — это клиент-серверное приложение, содержащее следующие основные компоненты:
Консольный клиент использует Docker REST API для управления или взаимодействия с демоном Docker при помощи скриптов или непосредственных консольных команд.
Демон создает и управляет объектами Docker, такими как образы (images), контейнеры, сети и тома данных (data volumes)
На заметку: Docker распространяется под открытой Apache 2.0 лицензией.
Для чего я могу использовать Docker?
Быстрая, последовательная доставка ваших приложений
Docker может упростить жизненный цикл разработки, позволяя разработчикам работать в стандартизованных окружениях, используя локальные контейнеры, в которых может работать ваше приложение или сервисы. Вы также можете интегрировать Docker в ваши процессы непрерывной интеграции (continuous integration) и непрерывной доставки (continuous deployment).
Представьте следующий примерный сценарий. Ваши разработчики пишут код локально и делятся своей работой с коллегами при помощи контейнеров Docker. Они могут использовать Docker для помещения своих приложений в тестовые среды и запуска автоматических и ручных тестов. Когда разработчики находят проблему, они могут исправить ее в разработческом окружении и повторно поместить контейнеры в тестовое окружение. Когда же тестирование завершено, доставить исправление в ПО конечному заказчику становится также просто как положить новые контейнеры в продуктивное окружение.
Адаптивная доставка и масштабируемость
Использующая контейнеры платформа Docker позволяет хорошо переносить нагрузки. Контейнеры Docker могут работать на локальной машине разработчика, на физическом или виртуальном сервере в датацентре, в Облаке, или в смешанном окружении.
Переносимость и легковесная природа Docker также позволяют просто управлять нагрузкой, масштабировать приложения и сервисы вверх или вниз настолько быстро, насколько этого требует бизнес, почти в реальном времени.
Обслуживание больших нагрузок на том же самом железе
Docker легковесен и очень быстр. Он предоставляет жизнеспособную и экономически эффективную альтернативу виртуальным машинам, запускаемым в гипервизорах, позволяя вам использовать больше ваших вычислительных мощностей для достижения ваших бизнес целей. Это особенно важно при использовании его в очень уплотненных окружениях при доставке приложений малых или средних размеров там, где необходимо сделать больше меньшими усилиями.
Docker использует клиент-серверную архитектуру. Клиент Docker общается с Docker демоном, который обслуживает тяжеловесную сборку, работу, а также размещение ваших контейнеров. Демон и клиент Docker могут работать на одной системе или же клиент Docker может подключаться к удаленному Docker демону. Клиент и демон Docker взаимодействуют при помощи REST API, через UNIX сокеты или при помощи сетевого интерфейса.
Демон Docker работает на хостовом сервере. Пользователь использует клиент Docker для взаимодействия с демоном.
Клиент Docker в формате исполняемого файла docker — это основной пользовательский интерфейс для Docker. Он принимает команды и конфигурационные флаги от пользователя и взаимодействует с демоном Docker. Один клиент может взаимодействовать с множеством несвязанных демонов.
Для понимания внутренностей Docker вам необходимо знать про образы (images), реестры (registries) и контейнеры (containers).
Образ Docker — это шаблон в формате «только для чтения» с инструкциями для создания контейнера Docker. Например, образ может содержать в себе ОС Ubuntu с web-сервером Apache и вашим установленным внутрь web-приложением. Вы можете собрать или обновить образ с нуля, или загрузить и использовать образы, созданные другими людьми. Образ может быть основан или расширять один или более других образов. Образ Docker описан в текстовом файле Dockerfile, который имеет простой и вполне определенный синтаксис. Для получения большей информации о образах, смотрите «Как работают образы Docker?».
Образы Docker — это основной строительный компонент Docker.
Контейнер Docker — это запускаемый экземпляр Docker образа. Вы можете запустить, остановить, переместить или удалить контейнер, используя Docker API или консольный клиент. Когда вы запускаете контейнер, вы можете предоставить конфигурационные метаданные такие как сетевая информация или переменные окружения. Каждый контейнер — это изолированная и безопасная платформа для приложений, однако, ему может быть предоставлен доступ к ресурсам, работающим на другом хосте или контейнере, таким как постоянный сторадж (persistent storage) или база данных. Для получения большей информации о контейнерах, смотрите «Как работает контейнер?»
Контейнеры Docker — это рабочий компонент Docker.
Реестр Docker — это библиотека образов. Реестр может быть публичным, приватным, а также может быть установлен на том же сервере, что и демон или клиент Docker или же на совсем частном сервере. Для получения большей информации о реестре, смотрите Как работает реестр Docker?
Реестры Docker — это компонент распространения Docker.
Сервис Docker позволяет целому рою (swarm) Docker узлов работать одновременно, обслуживая определенное количество экземпляров реплицированной задачи (replica task), представляющей собой образ Docker. Вы можете определить количество одновременных запускаемых реплицированных задач и кластерный менеджер убедится, что нагрузка распределена You can specify the number of concurrent replica tasks to run, and the swarm manager ensures that the load is spread равномерно по рабочим узлам. Для конечного потребителя сервис Docker представляется как одно приложение. Docker Engine поддерживает режим работы swarm mode с Docker 1.12 и выше.
Сервисы Docker — это компоненты масштабирования Docker.
Как работают образы Docker?
Образы Docker — это шаблоны в формате «только чтение» из которых запускаются Docker контейнеры. Каждый образ состоит из последовательности слоев. Docker использует union file systems для объединения этих слоев в единый образ. Union FS позволяет файлам и директориям отдельных файловых систем известным как ветки (branches) быть прозрачно наложенными друг на друга, чтобы образовать единую связную файловую систему.
Эти слои одна из причин, почему Docker настолько легковесный. Когда вы изменяете образ Docker, например, в процессе обновления приложения на новую версию, собирается только новый слой, заменяет только тот слой, который обновляется. Остальные слои остаются нетронутыми. Для распространения обновления все, что вам нужно, это передать обновленный слой. Механизм работы со слоями увеличивает скорость распространения образов Docker. Docker сам определяет, какой слой должен быть обновлен в рантайме.
Образ определяется в Dockerfile. Каждый образ начинается с основного образа (base image), такого как ubuntu (основного образа ОС Ubuntu) или fedora (основного образа ОС Fedora). Вы можете также самостоятельно использовать доступные образы в качестве основы для новых, например, вам доступен базовый образ web-сервера Apache, и вы можете использовать его для всех образов ваших web-приложений. Базовый образ определяется при помощи ключевого слова FROM в Dockerfile.
Заметка: Docker Store — это публичный реестр и хранилище образов Docker
Образ Docker собирается на основе базового образа при помощи простого
The docker image is built from the base image using a simple, наглядного набора шагов, которые называются инструкциями, которые последовательно записаны в
Каждая инструкция создает новый слой внутри образа. Некоторые примеры инструкций Dockerfile:
Как работает реестр Docker?
Реестр Docker хранит Docker образы. После того как вы собрали Docker образ, вы можете отправить (push) его в публичный реестр, такой как Docker Store или приватный реестр, закрытый вашим межсетевым экраном. Вы можете также искать уже существующие образы и скачивать (pull) их из реестра на хост.
Docker Store позволяет вам не только хранить, но и покупать и продавать Docker образы. Например, вы можете купить образ Docker, содержащий приложение или сервис от какого-либо вендора программного обеспечения и использовать его в процессе разворачивания вашего приложения в тестовое, промежуточное или продуктивное окружение, а также обновлять его и ваше приложение просто скачивая (pull) новую версию доступных образов и переразворачивая ваши контейнеры.
Как работает контейнер?
В процессе своей работы контейнер использует Linux ядро хостовой машины, состоит из какого-то количества дополнительных файлов, которые были добавлены к нему в процессе его создания, а также метаданных, связываемых с контейнером в процессе его создания или когда контейнер уже запущен. Каждый контейнер собирается из образа. Образ определяет содержимое контейнера, какой процесс запустить, когда контейнер начинает работать, а также другие всевозможные подробности конфигурации. Образ Docker не изменяем. Когда Docker запускает контейнер из образа, он добавляет дополнительный слой поверх этого образа, который доступен для записи (при помощи UnionFS, как мы видели ранее).
Что происходит, когда вы запускаете контейнер?
Когда вы используете
консольную команду или эквивалентный API-вызов, клиент Docker Engine отдает задачу Docker демону на запуск контейнера. В этом примере клиент сообщает Docker демону инструкцию по запуску контейнера из образа Docker, используется, чтобы оставаться войти в контейнер в интерактивном режиме и запустить команду
Когда вы запускаете эту команду, Docker Engine выполняет следующие действия:
С текущего момента контейнер запущен. Вы можете управлять и взаимодействовать с ним, использовать сервисы и приложения, которые он предоставляет, а также при необходимости остановить и удалить его.
Docker написан на Go и использует несколько возможностей Linux ядра для реализации собственной функциональности.
Пространства имен (namespaces)
Docker использует технологию, называемую пространством имен (namespaces) для предоствления изолированного рабочего пространства, называемого контейнер. Когда вы запускаете контейнер, Docker создает набор пространств имен для этого контейнера.
Эти пространства имен организуют слой изоляции. Каждый аспект контейнера запускается в отдельном пространстве имен и его доступ ограничен этим пространством имен.
Docker Engine использует следующие пространства имен в Linux:
Группы управления (control groups)
Docker Engine в Linux также основывается на другой технологии, называемой группами управления
Каждая cgroup лимитирует приложение в доступе к определенному набору ресурсов. Группы управления позволяют Docker Engine разделять доступные аппаратные ресурсы между контейнерами и при необходимости применять лимиты и ограничения. Например, вы можете ограничить определенному контейнеру доступную оперативную память.
Файловая система Union или UnionFS — это файловая система, которая работает путем создания слоев, делая их оучень легковесными и быстрыми. Docker Engine использует UnionFS как «строительные блоки» для контейнеров. Docker Engine может использовать множество различных реализаций UnionFS, т.к. AUFS, btrfs, vfs, а также DeviceMapper.
Docker Engine объединяет пространства имен, группы управления и UnionFS в обертку (wrapper), называемую контейнерным форматом. Основной формат контейнеров — это
В будущем Docker возможно будет поддерживать другие форматы контейнеров, интегрируясь с такими технологиями как BSD Jails или Solaris Zones.
Полное практическое руководство по Docker: с нуля до кластера на AWS
Содержание
Вопросы и ответы
Что такое Докер?
Определение Докера в Википедии звучит так:
программное обеспечение для автоматизации развёртывания и управления приложениями в среде виртуализации на уровне операционной системы; позволяет «упаковать» приложение со всем его окружением и зависимостями в контейнер, а также предоставляет среду по управлению контейнерами.
Ого! Как много информации. Простыми словами, Докер это инструмент, который позволяет разработчикам, системными администраторам и другим специалистам деплоить их приложения в песочнице (которые называются контейнерами), для запуска на целевой операционной системе, например, Linux. Ключевое преимущество Докера в том, что он позволяет пользователям упаковать приложение со всеми его зависимостями в стандартизированный модуль для разработки. В отличие от виртуальных машин, контейнеры не создают такой дополнительной нагрузки, поэтому с ними можно использовать систему и ресурсы более эффективно.
Что такое контейнер?
Стандарт в индустрии на сегодняшний день — это использовать виртуальные машины для запуска приложений. Виртуальные машины запускают приложения внутри гостевой операционной системы, которая работает на виртуальном железе основной операционной системы сервера.
Виртуальные машины отлично подходят для полной изоляции процесса для приложения: почти никакие проблемы основной операционной системы не могут повлиять на софт гостевой ОС, и наоборот. Но за такую изоляцию приходится платить. Существует значительная вычислительная нагрузка, необходимая для виртуализации железа гостевой ОС.
Контейнеры используют другой подход: они предоставляют схожий с виртуальными машинами уровень изоляции, но благодаря правильному задействованию низкоуровневых механизмов основной операционной системы делают это с в разы меньшей нагрузкой.
Почему я должен использовать их?
Взлет Докера был по-настоящему эпичным. Не смотря на то, что контейнеры сами по себе — не новая технология, до Докера они не были так распространены и популярны. Докер изменил ситуацию, предоставив стандартный API, который сильно упростил создание и использование контейнеров, и позволил сообществу вместе работать над библиотеками по работе с контейнерами. В статье, опубликованной в The Register в середине 2014 говорится, что Гугл поддерживает больше двух миллиардов контейнеров в неделю.
Google Trends для слова ‘Docker’ 
В дополнение к продолжительному росту Докера, компания-разработчик Docker Inc. была оценена в два с лишним миллиарда долларов! Благодаря преимуществам в эффективности и портативности, Докер начал получать все больше поддержки, и сейчас стоит во главе движения по контейнеризации (containerization). Как современные разработчики, мы должны понять этот тренд и выяснить, какую пользу мы можем получить из него.
Чему меня научит это пособие?
Это единое и полное пособие по всем аспектам работы с Докером. Кроме разъяснения мифов о Докере и его экосистеме, оно позволит вам получит небольшой опыт по сборке и деплою собственных веб-приложений в облаке. Мы будем использовать Amazon Web Services для деплоя статичных сайтов, и два динамических веб-приложения задеплоим на EC2 с использованием Elastic Beanstalk и Elastic Container Service. Даже если вы никогда ничего не деплоили, это пособие даст вам все необходимое.
Как использовать этот документ
Этот документ содержит несколько разделов, каждый из которых посвящен определенному аспекту Докера. В каждом разделе мы будем вводить команды или писать код. Весь код доступен в репозитории на Гитхабе.
Введение
Внимание: В этом пособии используется версия Докера 1.12.0-rc2. Если вы столкнулись с несовместимостью, пожалуйста, отправьте issue. Спасибо!
Пре-реквизиты
Все, что нужно для прохождения этого пособия — это базовые навыки с командной строкой и текстовым редактором. Опыт разработки веб-приложений будет полезен, но не обязателен. В течение работы мы столкнемся с несколькими облачными сервисами. Вам понадобится создать аккаунт на этих сайтах:
Настройка компьютера
Установка и настройка всех необходимых инструментов может быть тяжелой задачей, но, к счастью, Докер стал довольно стабильным, и установка и запуск его на любой ОС стало очень простой задачей. Итак, установим Докер.
Докер
Проверим, все ли установлено корректно:
Python
Python обычно предустановлен на OS X и на большинстве дистрибутивов Linux. Если вам нужно установить Питон, то скачайте установщик здесь.
Мы будем использовать pip для установки пакетов для нашего приложения. Если pip не установлен, то скачайте версию для своей системы.
Для проверки запустите такую команду:
Java (не обязательно)
1.0 Играем с Busybox
Для начала, запустите следующую команду:
1.1 Docker Run
Отлично! Теперь давайте запустим Докер-контейнер с этим образом. Для этого используем волшебную команду docker run :
Ура, наконец-то какой-то вывод. В нашем случае клиент Докера послушно запустил команду echo внутри контейнера, а потом вышел из него. Вы, наверное, заметили, что все произошло очень быстро. А теперь представьте себе, как нужно загружать виртуальную машину, запускать в ней команду и выключать ее. Теперь ясно, почему говорят, что контейнеры быстрые!
Теперь виден список всех контейнеров, которые мы запускали. В колонке STATUS можно заметить, что контейнеры завершили свою работу несколько минут назад.
Вам, наверное, интересно, как запустить больше одной команды в контейнере. Давайте попробуем:
При удалении идентификаторы будут снова выведены на экран. Если нужно удалить много контейнеров, то вместо ручного копирования и вставления можно сделать так:
1.2 Терминология
В предыдущем разделе мы использовали много специфичного для Докера жаргона, и многих это может запутать. Перед тем, как продолжать, давайте разберем некоторые термины, которые часто используются в экосистеме Докера.
2.0 Веб-приложения и Докер
2.1 Статические сайты
Давайте начнем с малого. Вначале рассмотрим самый простой статический веб-сайт. Скачаем образ из Docker Hub, запустим контейнер и посмотрим, насколько легко будет запустить веб-сервер.
Так как образа не существует локально, клиент сначала скачает образ из регистра, а потом запустит его. Если все без проблем, то вы увидите сообщение Nginx is running. в терминале. Теперь сервер запущен. Как увидеть сайт в действии? На каком порту работает сервер? И, что самое важное, как напрямую достучаться до контейнера из хост-контейнера?
В нашем случае клиент не открывает никакие порты, так что нужно будет перезапустить команду docker run чтобы сделать порты публичными. Заодно давайте сделаем так, чтобы терминал не был прикреплен к запущенному контейнеру. В таком случае можно будет спокойно закрыть терминал, а контейнер продолжит работу. Это называется detached mode.
Откройте http://localhost:32769 в своем браузере.
Замечание: Если вы используете docker-toolbox, то, возможно, нужно будет использовать docker-machine ip default чтобы получить IP-адрес.
Также можете обозначить свой порт. Клиент будет перенаправлять соединения на него.
Чтобы остановить контейнер запустите docker stop и укажите идентификатор (ID) контейнера.
Согласитесь, все было очень просто. Чтобы задеплоить это на реальный сервер, нужно просто установить Докер и запустить команду выше. Теперь, когда вы увидели, как запускать веб-сервер внутри образа, вам, наверное, интересно — а как создать свой Докер-образ? Мы будем изучать эту тему в следующем разделе.
2.2 Образы
Мы касались образов ранее, но в этом разделе мы заглянем глубже: что такое Докер-образы и как создавать собственные образы. Наконец, мы используем собственный образ чтобы запустить приложение локально, а потом задеплоим его на AWS, чтобы показать друзьям. Круто? Круто! Давайте начнем.
Это список образов, которые я скачал из регистра, а также тех, что я сделал сам (скоро увидим, как это делать). TAG — это конкретный снимок или снэпшот (snapshot) образа, а IMAGE ID — это соответствующий уникальный идентификатор образа.
Важно понимать разницу между базовыми и дочерними образами:
Существуют официальные и пользовательские образы, и любые из них могут быть базовыми и дочерними.
2.3 Наш первый образ
Теперь, когда мы лучше понимаем, что такое образы и какие они бывают, самое время создать собственный образ. Цель этого раздела — создать образ с простым приложением на Flask. Для этого пособия я сделал маленькое приложение, которое выводит случайную гифку с кошкой. Ну, потому что, кто не любит кошек? Склонируйте этот репозиторий к себе на локальную машину.
Вначале давайте проверим, что приложение работает локально. Войдите в директорию flask-app командой cd и установите зависимости.
Если все хорошо, то вы увидите вывод как в примере выше. Зайдите на http://localhost:5000 чтобы увидеть приложение в действии.
Выглядит отлично, правда? Теперь нужно создать образ с приложением. Как говорилось выше, все пользовательские образы основаны на базовом образе. Так как наше приложение написано на Питоне, нам нужен базовый образ Python 3. В частности, нам нужна версия python:3-onbuild базового образа с Питоном.
Другими словами, версия onbuild включает хелперы, которые автоматизируют скучные процессы запуска приложения. Вместо того, чтобы вручную выполнять эти задачи (или писать скрипты), образы делают все за вас. Теперь у нас есть все ингредиенты для создания своего образа: работающее веб-приложение и базовый образ. Как это сделать? Ответ: использовать Dockerfile.
2.4 Dockerfile
Dockerfile — это простой текстовый файл, в котором содержится список команд Докер-клиента. Это простой способ автоматизировать процесс создания образа. Самое классное, что команды в Dockerfile почти идентичны своим аналогам в Linux. Это значит, что в принципе не нужно изучать никакой новый синтаксис чтобы начать работать с докерфайлами.
Главное предназначение CMD — это сообщить контейнеру какие команды нужно выполнить при старте. Теперь наш Dockerfile готов. Вот как он выглядит:
Последний шаг — запустить образ и проверить его работоспособность (замените username на свой):
Зайдите на указанный URL и увидите приложение в работе.
Поздравляю! Вы успешно создали свой первый образ Докера!
2.5 Docker на AWS
Что хорошего в приложении, которое нельзя показать друзьям, правда? Так что в этом разделе мы научимся деплоить наше офигенное приложение в облако. Будем использовать AWS Elastic Beanstalk чтобы решить эту задачу за пару кликов. Мы увидим, как с помощью Beanstalk легко управлять и масштабировать наше приложение.
Docker push
Первое, что нужно сделать перед деплоем на AWS это опубликовать наш образ в регистре, чтобы можно было скачивать его из AWS. Есть несколько Docker-регистров (или можно создать собственный). Для начала, давайте используем Docker Hub. Просто выполните:
Если это ваша первая публикация, то клиент попросит вас залогиниться. Введите те же данные, что используете для входа в Docker Hub.
После этого можете посмотреть на свой образ на Docker Hub. Например, вот страница моего образа.
Замечание: один важный момент, который стоит прояснить перед тем, как продолжить — не обязательно хранить образ в публичном регистре (или в любом другом регистре вообще) чтобы деплоить на AWS. Если вы пишете код для следующего многомиллионного стартапа-единорога, то можно пропустить этот шаг. Мы публикуем свой образ чтобы упростить деплой, пропустив несколько конфигурационных шагов.
Теперь наш образ онлайн, и любой докер-клиент может поиграться с ним с помощью простой команды:
Если в прошлом вы мучались с установкой локального рабочего окружения и попытками поделиться своей конфигурацией с коллегами, то понимаете, как круто это звучит. Вот почему Докер — это сила!
Beanstalk
AWS Elastic Beanstalk (EB) это PaaS (Platform as a Service — платформа как сервис) от Amazon Web Services. Если вы использовали Heroku, Google App Engine и т.д., то все будет привычно. Как разработчик, вы сообщаете EB как запускать ваше приложение, а EB занимается всем остальным, в том числе масштабированием, мониторингом и даже апдейтами. В апреле 2014 в EB добавили возможность запускать Докер-контейнеры, и мы будем использовать именно эту возможность для деплоя. У EB очень понятный интерфейс командной строки, но он требует небольшой конфигурации, поэтому для простоты давайте используем веб-интерфейс для запуска нашего приложения.
Чтобы продолжать, вам потребуется работающий аккаунт на AWS. Если у вас его нет, то создайте его. Для этого потребуется ввести данные кредитной карты. Но не волнуйтесь, эта услуга бесплатна, и все, что будет происходить в рамках этого пособия тоже бесплатно.
Файл довольно понятный, но всегда можно обратиться к официальной документации. Мы указываем название образа, и EB будет использовать его заодно с портом.
К этому моменту инстанс уже должен быть готов. Зайдите на страницу EB и увидите зеленый индикатор успешного запуска приложения.
Зайдите на указанный URL в браузере и увидите приложение во все красе. Пошлите адрес своим друзьям, чтобы все могли насладиться гифками с кошками.
Поздравляю! Вы задеплоили свое первое Докер-приложение! Может показаться, что было очень много шагов, но с командной утилитой EB можно имитировать функциональность Хероку несколькими нажатиями клавиш. Надеюсь, вы согласитесь, что Докер сильно упрощает процесс и минимизирует болезненные моменты деплоя в облако. Я советую вам почитать документацию AWS про single-container Docker environment чтобы понимать, какие существуют возможности в EB.
В следующей, последней части пособия, мы пойдем немного дальше и задеплоим приложение, приближенное к реальному миру. В нем будет постоянное бэкэнд-хранилище. Поехали!
3.0 Многоконтейнерные окружения
В прошлом разделе мы увидели, как легко и просто запускать приложения с помощью Докера. Мы начали с простого статического сайта, а потом запустили Flask-приложение. Оба варианта можно было запускать локально или в облаке, несколькими командами. Общая черта этих приложений: каждое из них работало в одном контейнере.
Если у вас есть опыт управления сервисами в продакшене, то вы знаете, что современные приложения обычно не такие простые. Почти всегда есть база данных (или другой тип постоянного хранилища). Системы вроде Redis и Memcached стали практически обязательной частью архитектуры веб-приложений. Поэтому, в этом разделе мы научимся «докеризировать» приложения, которым требуется несколько запущенных сервисов.
В частности, мы увидим, как запускать и управлять многоконтейнерными Докер-окружениями. Почему нужно несколько контейнеров, спросите вы? Ну, одна из главных идей Докера в том, что он предоставляет изоляцию. Идея совмещения процесса и его зависимостей в одной песочнице (называемой контейнером) и делает Докер мощным инструментом.
Аналогично тому, как приложение разбивают на части, стоит содержать отдельные сервисы в отдельных контейнерах. Разным частям скорее всего требуются разные ресурсы, и требования могут расти с разной скоростью. Если мы разделим эти части и поместим в разные контейнеры, то каждую часть приложения можно строить, используя наиболее подходящий тип ресурсов. Это также хорошо совмещается с идеей микро сервисов. Это одна из причин, по которой Докер (и любая другая технология контейнеризации) находится на передовой современных микро сервисных архитектур.
3.1 SF Food Trucks
Приложение, которое мы переведем в Докер, называется SF Food Trucks (к сожалению, сейчас приложение уже не работает публично — прим. пер.). Моя цель была сделать что-то полезное (и похожее на настоящее приложение из реального мира), что-то, что использует как минимум один сервис, но не слишком сложное для этого пособия. Вот что я придумал.
Бэкэнд приложения написано на Питоне (Flask), а для поиска используется Elasticsearch. Как и все остальное в этом пособии, код находится на Github. Мы используем это приложение, чтобы научиться запускать и деплоить много-контейнерное окружение.
Теперь, когда вы завелись (надеюсь), давайте подумаем, как будет выглядеть этот процесс. В нашем приложении есть бэкэнд на Flask и сервис Elasticsearch. Очевидно, что можно поделить приложение на два контейнера: один для Flask, другой для Elasticsearch (ES). Если приложение станет популярным, то можно будет добавлять новые контейнеры в нужном месте, смотря где будет узкое место.
Отлично, значит нужно два контейнера. Это не сложно, правда? Мы уже создавали Flask-контейнер в прошлом разделе. А для Elasticsearch… давайте посмотрим, есть ли что-нибудь в хабе:
Замечание: если оказывается, что существующий образ не подходит для вашей задачи, то спокойно создавайте свой образ на основе другого базового образа. В большинстве случаем, для образов на Docker Hub можно найти соответствующий Dockerfile на Github. Почитайте существующий Докерфайлы — это один из лучших способов научиться делать свои образы.
Наш Dockerfile для Flask-приложения выглядит следующим образом:
Тут много всего нового. Вначале указан базовый образ Ubuntu LTS, потом используется пакетный менеджер apt-get для установки зависимостей, в частности — Python и Node. Флаг yqq нужен для игнорирования вывода и автоматического выбора «Yes» во всех местах. Также создается символическая ссылка для бинарного файла node. Это нужно для решения проблем обратной совместимости.
Наконец, можно собрать образ и запустить контейнер (замените prakhar1989 на свой username ниже).
При первом запуске нужно будет больше времени, так как клиент Докера будет скачивать образ ubuntu, запускать все команды и готовить образ. Повторный запуск docker build после последующих изменений будет практически моментальным. Давайте попробуем запустить приложение
Упс! Наше приложение не смогло запуститься, потому что оно не может подключиться к Elasticsearch. Как сообщить одному контейнеру о другом и как заставить их взаимодействовать друг с другом? Ответ — в следующей секции.
3.2 Сети Docker
Перед тем, как обсудить возможности Докера для решения описанной задачи, давайте посмотрим на возможные варианты обхода проблемы. Думаю, это поможет нам оценить удобство той функциональности, которую мы вскоре изучим.
Нужно сообщить Flask-контейнеру, что контейнер ES запущен на хосте 0.0.0.0 (порт по умолчанию 9200 ), и все заработает, да? К сожалению, нет, потому что IP 0.0.0.0 это адрес для доступа к контейнеру с хост-машины, то есть с моего Мака. Другой контейнер не сможет обратиться по этому адресу. Ладно, если не этот адрес, то какой другой адрес нужно использовать для работы с контейнером ES? Рад, что вы спросили.
Это хороший момент, чтобы изучить работу сети в Докере. После установки, Докер автоматически создает три сети:
Сеть bridge — это сеть, в которой контейнеры запущены по умолчанию. Это значит, что когда я запускаю контейнер ES, он работает в этой сети bridge. Чтобы удостовериться, давайте проверим:
Не смотря на то, что мы нашли способ наладить связь между контейнерами, существует несколько проблем с этим подходом:
Во-первых, давайте создадим свою сеть:
Команда network create создает новую сеть bridge. Нам сейчас нужен именно такой тип. Существуют другие типы сетей, и вы можете почитать о них в официальной документации.
Зайдите на http://0.0.0.0:5000, и увидите приложение в работе. Опять же, может показаться, что было много работы, но на самом деле мы ввели всего 4 команды чтобы с нуля дойти до работающего приложения. Я собрал эти команды в bash-скрипт.
Теперь представьте, что хотите поделиться приложением с другом. Или хотите запустить на сервере, где установлен Докер. Можно запустить всю систему с помощью одной команды!
Вот и все! По-моему, это невероятно крутой и мощный способ распространять и запускать приложения!
Docker Links
3.3 Docker Compose
До этого момента мы изучали клиент Докера. Но в экосистеме Докера есть несколько других инструментов с открытым исходным кодом, которые хорошо взаимодействуют с Докером. Некоторые из них это:
В этом разделе мы поговорим об одном из этих инструментов — Docker Compose, и узнаем, как он может упростить работу с несколькими контейнерами.
Первый комментарий на самом деле неплохо объясняет, зачем нужен Fig и что он делает:
На самом деле, смысл Докера в следующем: запускать процессы. Сегодня у Докера есть неплохое API для запуска процессов: расшаренные между контейнерами (иными словами, запущенными образами) разделы или директории (shared volumes), перенаправление портов с хост-машины в контейнер, вывод логов, и так далее. Но больше ничего: Докер сейчас работает только на уровне процессов.
Не смотря на то, что в нем содержатся некоторые возможности оркестрации нескольких контейнеров для создания единого «приложения», в Докере нет ничего, что помогало бы с управлением такими группами контейнеров как одной сущностью. И вот зачем нужен инструмент вроде Fig: чтобы обращаться с группой контейнеров как с единой сущностью. Чтобы думать о «запуске приложений» (иными словами, «запуске оркестрированного кластера контейнеров») вместо «запуска контейнеров».
Оказалось, что многие пользователи Докера согласны с такими мыслями. Постепенно, Fig набрал популярность, Docker Inc. заметили, купили компанию и назвали проект Docker Compose.
Давайте посмотрим, сможем ли мы создать файл docker-compose.yml для нашего приложения SF-Foodtrucks и проверим, способен ли он на то, что обещает.
Замечание: Нужно находиться в директории с файлом docker-compose.yml чтобы запускать большую часть команд Compose.
Отлично! Файл готов, давайте посмотрим на docker-compose в действии. Но вначале нужно удостовериться, что порты свободны. Так что если у вас запущены контейнеры Flask и ES, то пора их остановить:
Перейдите по IP чтобы увидеть приложение. Круто, да? Всего лишь пара строк конфигурации и несколько Докер-контейнеров работают в унисон. Давайте остановим сервисы и перезапустим в detached mode:
Не удивительно, но оба контейнера успешно запущены. Откуда берутся имена? Их Compose придумал сам. Но что насчет сети? Его Compose тоже делаем сам? Хороший вопрос, давайте выясним.
Для начала, остановим запущенные сервисы. Их всегда можно вернуть одной командой:
Класс! Теперь в этом чистом состоянии можно проверить, способен ли Compose на волшебство.
Пока все хорошо. Проверим, создались ли какие-нибудь сети:
На этом наш тур по Docker Compose завершен. С этим инструментом можно ставить сервисы на паузу, запускать отдельные команды в контейнере и даже масштабировать систему, то есть увеличивать количество контейнеров. Также советую изучать некоторые другие примеры использования Docker Compose.
Надеюсь, я продемонстрировал как на самом деле просто управлять многоконтейнерной средой с Compose. В последнем разделе мы задеплоим все на AWS!
3.4 AWS Elastic Container Service
Если вы дочитали до этого места, то скорее всего убедились, что Docker — довольно крутая технология. И вы не одиноки. Облачные провайдеры заметили взрывной рост популярности Докера и стали добавлять поддержку в свои сервисы. Сегодня, Докер-приложения можно деплоить на AWS, Azure,Rackspace, DigitalOcean и много других. Мы уже умеем деплоить приложение с одним контейнером на Elastic Beanstalk, а в этом разделе мы изучим AWS Elastic Container Service (или ECS).
AWS ECS — это масштабируемый и гибкий сервис по управлению контейнерами, и он поддерживает Докер. С его помощью можно управлять кластером на EC2 через простой API. В Beanstalk были нормальные настройки по умолчанию, но ECS позволяет настроить каждый аспект окружения по вашим потребностям. По этой причине ECS — не самый простой инструмент в начале пути.
Вначале нужно установить CLI. На момент написания этого пособия CLI-утилита не доступна на Windows. Инструкции по установке CLI на Mac и Linux хорошо описаны на сайте с официальной документацией. Установите утилиту, а потом проверьте ее работоспособность так:
Теперь настройте CLI:
Команда configure с именем региона, в котором хотим разместить наш кластер, и название кластера. Нужно указать тот же регион, что использовался прри создании ключей. Если у вас не настроен AWS CLI, то следуйте руководству, которое подробно описывает все шаги.
Следующий шаг позволяет утилите создавать шаблон CloudFormation.
Единственные отличия от оригинального файла docker-compose.yml это параметры mem_limit и cpu_shares для каждого контейнера.
Красота! Давайте запустим финальную команду, которая произведет деплой на ECS!
Круто! Теперь приложение запущено. Как к нему обратиться?
Откройте http://54.86.14.14 в браузере, и увидите Food Trucks во всей своей желто-черной красе! Заодно, давайте взглянем на консоль AWS ECS.
Видно, что был создан ECS-кластер ‘foodtrucks’, и в нем выполняется одна задача с двумя инстансами. Советую поковыряться в этой консоли и изучить разные ее части и опции.
Вот и все. Всего несколько команд — и приложение работает на AWS!
4.0 Заключение
Мы подошли к концу. После длинного, изматывающего, но интересного пособия вы готовы захватить мир контейнеров! Если вы следовали пособию до самого конца, то можете заслуженно гордиться собой. Вы научились устанавливать Докер, запускать свои контейнеры, запускать статические и динамические веб-сайты и, самое главное, получили опыт деплоя приложений в облако.
Надеюсь, прохождение этого руководства помогло вам стать увереннее в своих способностях управляться с серверами. Когда у вас появится новая идея для сайта или приложения, можете быть уверены, что сможете показать его людям с минимальными усилиями.
4.1 Следующие шаги
Ваше путешествие в мир контейнеров только началось. Моей целью в этом руководстве было нагулять ваш аппетит и показать мощь Докера. В мире современных технологий иногда бывает сложно разобраться самостоятельно, и руководства вроде этого призваны помогать вам. Это такое пособие, которое мне хотелось бы иметь, когда я только знакомился с Докером сам. Надеюсь, ему удалось заинтересовать вас, так что теперь вы сможете следить за прогрессом в этом области не со стороны, а с позиции знающего человека.
Ниже — список дополнительных полезных ресурсов. Советую использовать Докер в вашем следующем проекте. И не забывайте — практика приводит к совершенству.
Дополнительные ресурсы
Удачи, юный падаван!
4.2 Фидбек автору
Теперь моя очередь задавать вопросы. Вам понравилось пособие? Оно показалось вам запутанным, или вам удалось научиться чему-то?
Напишите мне (автору оригинального пособия, — прим. пер.) напрямую на prakhar@prakhar.me или просто создайте issue. Я есть в Твиттере, так что если хотите, то можете писать туда.
(Автор оригинального пособия говорит по-английски, — прим. пер.).
Буду рад услышать ваши отзывы. Не стесняйтесь предлагать улучшения или указывать на мои ошибки. Я хочу, чтобы это пособие стало одним из лучших стартовых руководств в интернете. У меня не получится это без вашей помощи.
