Czym jest Docker? Jakie są zalety Dockera?

Spis treści

1. 1. Czym jest Docker?
      1. Jakie są podstawowe właściwości?
      2. Jakie są główne zalety Dockera?
   2. Czym dokładnie jest kontener Dockera?
      1. Jakie są główne zalety kontenerów?
   3. Jakie komponenty wchodzą w skład Dockera?
      1. Docker-Desktop
      2. Docker-Images/Docker Registry
      3. Docker-Container
      4. Docker-Engine
      5. Docker Compose
      6. Kubernetes
      7. Docker Swarm
   4. Na jakich systemach operacyjnych działa Docker?
      1. Jak zainstalować Dockera?
      2. Docker – Przykład z GitHuba
   5. Czym jest model mikrousług?
   6. Podsumowanie
   7. Mini-FAQ „Czym jest Docker?”
   8. Praktyczne zastosowanie Dockera

1. Czym jest Docker?

Docker, czyli technologia Docker, to rozwiązanie typu open source. W swojej istocie służy ono do tworzenia, dystrybucji oraz uruchamiania aplikacji.

1.1. Jakie są podstawowe właściwości?

Kluczową właściwością Dockera jest zamykanie aplikacji w tak zwanych kontenerach. Pozwala to na ich uruchomienie w każdym systemie – od Linuxa, przez Macintosha, aż po Windowsa. Choć inne systemy kontenerowe istniały już wcześniej, Docker zyskał popularność, ponieważ oferuje bardziej przystępny i kompleksowy interfejs dla tej technologii. Stworzył on również publiczne repozytorium oprogramowania z bazowymi obrazami kontenerów, na których użytkownicy mogą bazować podczas tworzenia konteneryzowanych środowisk do uruchamiania swoich aplikacji.

1.2. Jakie są główne zalety Dockera?

Docker gwarantuje, że Twoje aplikacje będą działać poprawnie bez względu na to, gdzie zostaną uruchomione. Dzieje się tak, ponieważ wszystkie aplikacje wraz z ich zależnościami są zgrupowane w jednym kontenerze ykonawczym Dockera.

Oznacza to również, że specjaliści DevOps (Development i IT Operations) mogą tworzyć za pomocą Dockera różnorodne aplikacje, mając pewność, że nie będą one ze sobą kolidować. Można tworzyć kontenery z zainstalowanymi różnymi aplikacjami, a następnie przekazywać je do działu zapewnienia jakości (QA). Testerzy muszą jedynie uruchomić kontener, aby sprawdzić wszystkie procesy i funkcje niezależnie od używanego systemu. Dzięki temu narzędzia Docker pozwalają oszczędzić czas, a w przeciwieństwie do maszyn wirtualnych (VM), nie trzeba martwić się o to, na jakiej platformie się pracuje.

2. Czym dokładnie jest kontener Dockera?

Kontener Dockera to ustandaryzowany element oprogramowania, w którym zamknięty jest kod oraz wszystkie niezbędne mu biblioteki. Dzięki temu aplikacja działa szybko i niezawodnie na różnych platformach. Kontener Dockera stanowi lekki, samodzielny i wykonywalny pakiet oprogramowania,
który zawiera wszystko, co jest potrzebne do uruchomienia kodu aplikacji:

• Kod programu
• Środowiska wykonawcze
• Narzędzia systemowe
• Biblioteki systemowe
• Narzędzia

Skonteneryzowane oprogramowanie działa zawsze tak samo w systemach opartych na Linuxie, Macu i Windowsie, niezależnie od infrastruktury. Kontenery Dockera izolują oprogramowanie od środowiska i zapewniają jego spójne działanie mimo różnic systemowych.

2.1. Jakie są główne zalety kontenerów?

Konteneryzacja w wydaniu Dockera dominuje nad tradycyjnymi maszynami wirtualnymi dzięki błyskawicznemu uruchomieniu, oszczędności pamięci i łatwości przenoszenia między systemami. Podczas gdy maszyny wirtualne zawierają w zasadzie pełne kopie potężnego systemu operacyjnego, samą aplikację oraz wszystkie niezbędne pliki binarne i biblioteki. Zazwyczaj zajmuje to dziesiątki gigabajtów przestrzeni dyskowej. Maszyny wirtualne, w przeciwieństwie do kontenerów Dockera, mogą również wolno się uruchamiać. Kontenery Dockera wymagają natomiast mniej przestrzeni
dyskowej, ponieważ ich obrazy zajmują azwyczaj tylko kilkadziesiąt megabajtów. Dzięki temu przy użyciu Dockera można obsługiwać więcej plikacji, wykorzystując mniejszą liczbę maszyn wirtualnych i systemów operacyjnych. Kontenery można również łatwo stosować na urządzeniach brzegowych (edge), np. na kompaktowych komputerach jednopłytowych, takich jak Raspberry Pi, czy wytrzymałych i bezobsługowych komputerach przemysłowych typu embedded. Nowoczesne środowiska produkcyjne zazwyczaj wykorzystują rkiestrowane stosy kontenerów (np. ubernetes), ale wdrożenia oparte na pojedynczych kontenerach są również powszechnie stosowane w aplikacjach edge i IoT.

Kontenery Dockera są dzięki temu bardziej elastyczne i efektywne, a ich wykorzystanie w chmurze cieszy się ogromną popularnością. Możliwość uruchamiania różnych aplikacji na pojedynczej instancji systemu operacyjnego ogromnie rozszerza opcje wdrażania. Kluczową zaletą kontenerów Dockera jest pełna izolacja programów od siebie nawzajem i środowiska systemowego. Ułatwia to użytkownikowi określenie, w jaki sposób przypisana jednostka skonteneryzowana korzysta z danego systemu i dostępnych zasobów (CPU, GPU oraz sieci). Dodatkowo zapewnia to separację danych od kodu.

3. Jakie komponenty wchodzą w skład Dockera?

Platforma Docker składa się z szeregu komponentów, z których Docker Desktop i Docker Engine to dwie istotne części. Obrazy (Docker images) definiują zawartość kontenerów, natomiast kontenery (Docker containers) są ich instancjami wykonawczymi. Docker daemon to aplikacja działająca w tle, która zarządza obrazami i kontenerami oraz je uruchamia. Docker Client to interfejs wiersza poleceń (CLI), który wywołuje API daemona. Rejestry (Docker registries) zawierają obrazy, a najpopularniejszym publicznym rejestrem jest Docker Hub. Większość technologii Docker (poza wersją Desktop) jest udostępniana jako open source na licencji Apache V2.

3.1. Docker-Desktop

Choć większość komponentów Dockera jest dostępna na systemy Windows, macOS i Linux, a większość kontenerów działa w środowisku Linux, Docker Desktop jest przeznaczony głównie dla systemów desktopowych. Tradycyjnie był on dostępny jedynie na Windows i macOS, jednak obecnie
Docker Desktop wspiera również dystrybucje Linuxa, takie jak Ubuntu, Debian, Fedora i RHEL. Dzięki temu programiści na wszystkich trzech głównych platformach mogą korzystać z tego samego interfejsu graficznego.

Docker Desktop to narzędzie z graficznym interfejsem użytkownika (GUI), które na zapleczu wykorzystuje maszynę wirtualną, w której działa Docker Engine wraz z powiązanymi narzędziami. Na czystych systemach serwerowych Linux, pozbawionych desktopowego GUI, ta dodatkowa warstwa
nie jest potrzebna, ponieważ Docker Engine może tam pracować bezpośrednio i natywnie. Docker Desktop służy w systemach Windows, macOS, a teraz także na desktopowym Linuxie do zarządzania różnymi komponentami i funkcjami, takimi jak kontenery, obrazy, wolumeny (pamięć masowa podłączona do kontenerów), lokalny Kubernetes (do automatyzacji wdrażania, skalowania i zarządzania aplikacjami kontenerowymi), środowiska programistyczne oparte na kontenerach oraz inne narzędzia.

3.2. Docker-Images/Docker Registry 

Obraz Dockera to niemodyfikowalny plik, który jest wzorcem (snapshot) kontenera. Obrazy są tworzone za pomocą polecenia „build”, a po uruchomieniu komendą „run” tworzą kontener. Są one przechowywane w rejestrze Dockera, takim jak „registry.hub.docker.com”. Zostały zaprojektowane tak, aby mogły składać się z wielu warstw innych obrazów, dzięki czemu podczas przesyłania ich przez sieć, transferowana jest tylko niewielka ilość danych. Wiele firm korzysta dziś także z prywatnych rejestrów obrazów (np. GitHub Container Registry, GitLab Registry lub Harbor), aby podnieść poziom bezpieczeństwa i wydajności.

Obrazy Dockera bazują na standardzie OCI Open Container Initiative), co zapewnia interoperacyjność między różnymi środowiskami wykonawczymi kontenerów, takimi jak containerd czy CRI-O. W rezultacie obrazy Dockera stały się standardem i nie są już powiązane wyłącznie z oryginalnym silnikiem Docker Engine.

3.3. Docker-Container

Używając języka programistów, obraz można by nazwać klasą, a kontener instancją klasy – obiektem wykonawczym (runtime object). Kontenery są powodem, dla którego Docker znajduje tak wiele zastosowań: stanowią lekką i przenośną enkapsulację środowiska, w którym można uruchamiać
aplikacje (patrz również: „Czym dokładnie jest kontener Dockera?”).

3.4. Docker-Engine

Przyjrzyjmy się najpierw silnikowi Docker Engine i jego komponentom, aby zrozumieć podstawowe zasady działania systemu. Dzięki Docker Engine możesz tworzyć, składać, dostarczać i uruchamiać aplikacje, korzystając z następujących elementów:

3.4.1. Docker Daemon

Jest to proces stale działający w tle, który zarządza obrazami, kontenerami, sieciami oraz wolumenami pamięci masowej Dockera. Docker Daemon nieustannie „nasłuchuje” żądań pochodzących z Docker API i zajmuje się ich przetwarzaniem.

3.4.2. Docker Engine REST API

Interfejs API jest wykorzystywany przez aplikacje do interakcji z daemonem Dockera; można uzyskać do niego dostęp za pomocą protokołu http.

3.4.3. Docker Client / Docker CLI

Głównym celem Docker Client jest umożliwienie użytkownikowi pobierania gotowych obrazów z repozytorium i uruchamiania ich na hoście Dockera. Typowe polecenia wydawane przez klienta to:

• docker build
• docker pull
• docker run

3.4.4. Portainer

Aby uprościć pracę z poleceniami Dockera, często wybieranym rozwiązaniem jest Portainer – bezpłatny, intuicyjny i łatwy we wdrożeniu interfejs graficzny (GUI). Portainer pozwala na doskonałą administrację silnikami Docker Engine oraz kompleksowe zarządzanie nawet niewielkimi projektami. Informacje sprzętowe, takie jak liczba procesorów i wielkość pamięci RAM, a także dane specyficzne dla Dockera (liczba kontenerów, obrazów, wolumenów i sieci), są widoczne na pierwszy rzut oka. Dzięki temu to narzędzie z przejrzystym interfejsem webowym może z łatwością przejąć standardowe funkcje i administrację Dockerem.

3.5. Docker Compose

Docker Compose to przydatne narzędzie dla specjalistów IT, które upraszcza pracę z aplikacjami opartymi na kontenerach. Umożliwia ono definiowanie i zarządzanie aplikacjami składającymi się z wielu kontenerów.

Plik docker-compose.yml służy do zdefiniowania listy kontenerów, które powinny zostać uruchomione oraz w jaki sposób mają ze sobą współpracować. Można na przykład zdefiniować, że serwer WWW, baza danych i pamięć podręczna (cache) mają zostać uruchomione jednocześnie i wzajemnie się komunikować.

Za pomocą jednego polecenia (docker-compose up) można uruchomić jednocześnie wszystkie zdefiniowane kontenery. Pozwala to zaoszczędzić czas i redukuje ryzyko błędów. Docker Compose jest szczególnie przydatny w środowiskach deweloperskich, ponieważ pozwala na lokalne testowanie aplikacji w taki sam sposób, w jaki będą one działać w środowisku produkcyjnym.

Docker Compose sprawia, że praca z kontenerami staje się łatwiejsza i bardziej wydajna, co czyni go niezbędnym narzędziem do zarządzania złożonymi aplikacjami.

3.6. Kubernetes

Kubernetes to platforma typu open-source do orkiestracji, która automatyzuje zarządzanie rozbudowanymi ekosystemami kontenerów. Dane konfiguracyjne są przekazywane do Kubernetesa w formie tzw. Helm Chart. To w nich definiuje się, które kontenery mają zostać wdrożone, monitorowane i zarządzane. Kubernetes z łatwością realizuje te zadania nawet przy bardzo dużej liczbie kontenerów. W nowoczesnych środowiskach Kubernetes jako środowisko wykonawcze (runtime) stosuje się zazwyczaj containerd/CRI-O. Sam Docker nie musi już być częścią infrastruktury wykonawczej.

Kubernetes pozwala na optymalne wykorzystanie zasobów. Maszyny, które nie są aktualnie potrzebne, można wyłączyć lub oddelegować do innych zadań, aby oszczędzać koszty i wydajność.

OPC Router rozpoznaje również działające połączenie pomiędzy środowiskami Kubernetes i Docker. Jest on w pełni kompatybilny z Kubernetes i dostarcza odpowiednie Helm charts. Przykładem może być OPC Router Docker Sample, który przetwarza dane z serwera OPC UA, przesyła je do bazy MS SQL, a następnie wizualizuje te dane w panelu Grafana (OPC Router Docker Sample na GitHubie).

3.7. Docker Swarm

Docker Swarm to technologia wykorzystywana przez specjalistów IT do zarządzania kontenerami i ich orkiestracji w sieci. Pomaga ona tworzyć skalowalne i stabilne zastosowania. Docker Swarm koordynuje sposób działania kontenerów w klastrze, czyli grupie współpracujących ze sobą komputerów. Dzięki temu rozwiązaniu można łatwo dodawać lub usuwać kontenery, dostosowując je do aktualnego zapotrzebowania na moc obliczeniową. Jeśli kontener ulegnie awarii, Docker Swarm automatycznie uruchamia nowy, aby zapewnić ciągłość działania aplikacji. Narzędzie to udostępnia proste polecenia do uruchamiania, zatrzymywania i monitorowania kontenerów.

Istnieje wiele powodów, dla których warto korzystać z Docker Swarm. Narzędzie to pozwala oszczędzić czas i zasoby dzięki automatyzacji zarządzania kontenerami. Obsługuje różnorodne typy aplikacji oraz obciążeń (workloads), a także oferuje wbudowane funkcje bezpieczeństwa, takie jak szyfrowanie i certyfikaty.

4. Na jakich systemach operacyjnych działa Docker?

Kontener Dockera działa bezpośrednio w systemie Linux przy użyciu Docker Engine lub na dowolnym komputerze wspierającym środowisko uruchomieniowe Docker Desktop (macOS, Windows i Linux). Dzięki temu nie trzeba dostosowywać aplikacji do systemu operacyjnego hosta, co pozwala zachować czystość oraz minimalizm zarówno w rodowisku aplikacji, jak i systemie bazowym. Aplikacje kontenerowe można łatwo przenosić z chmury lub laptopów deweloperskich na serwery – pod warunkiem, że system docelowy wspiera Dockera i powiązane z nim narzędzia. W profesjonalnych środowiskach do instalacji i zarządzania Dockerem na serwerach często wykorzystuje się skrypty do automatycznego provisioningu (np. Ansible, Terraform).

4.1. Jak zainstalować Dockera?

• Instrukcja instalacji Docker Desktop (Windows)
• Instrukcja instalacji Docker Desktop (macOS)
• Instrukcja instalacji Docker Desktop (Linux)

Instrukcje instalacji Docker Engine dla różnych dystrybucji systemu Linux oraz aktualne wersje można znaleźć tutaj:

• Przewodnik po instalacji Docker Engine

4.2. Docker – Przykład z GitHuba

Wdrożenie OPC Routera w kontenerze Dockera niesie ze sobą szereg korzyści. W celu ułatwienia pierwszego wdrożenia udostępniamy na GitHubie gotowy przykład (Docker sample), który zawiera proste i praktyczne rozwiązanie – możesz go użyć do stworzenia swojego pierwszego projektu w kontenerze.

5. Czym jest model mikrousług?

Większość aplikacji klasy biznesowej składa się z kilku osobnych komponentów zorganizowanych w tzw. „stos” (stack) – na przykład serwera WWW, bazy danych i pamięci podręcznej typu in-memory. Kontenery pozwalają na złożenie tych poszczególnych elementów w funkcjonalną jednostkę z łatwo wymiennymi komponentami. Każdy z komponentów może znajdować się w innym kontenerze, co umożliwia ich niezależną konserwację, aktualizację i modyfikację. W zasadzie jest to model mikrousług (microservices) w projektowaniu aplikacji. Kontenery i mikrousługi wzajemnie się
uzupełniają: poszczególne usługi działają jako niezależne kontenery, które są oddzielnie utrzymywane i skalowane.

Dzięki podziałowi funkcjonalności aplikacji na oddzielne i samodzielne usługi, model ten stanowi alternatywę dla powolnych, tradycyjnych procesów programistycznych oraz sztywnych aplikacji. Lekkie i przenośne kontenery ułatwiają tworzenie oraz utrzymanie systemów opartych na mikrousługach. W nowoczesnych architekturach mikrousługi są często obsługiwane przez platformy orkiestracji, co umożliwia automatyczne wykrywanie usług oraz równoważenie obciążenia.

6. Podsumowanie

Skoro poznaliśmy już poszczególne komponenty architektury Dockera oraz zasady ich współpracy, łatwiej nam zrozumieć rosnącą popularność kontenerów Dockera i mikrousług. Docker pomaga uprościć zarządzanie infrastrukturą, sprawiając, że instancje bazowe stają się lżejsze, szybsze i bardziej stabilne. Dodatkowo Docker oddziela warstwę aplikacji od warstwy infrastruktury, wprowadzając niezbędną mobilność, współpracę i kontrolę do łańcucha dostarczania oprogramowania. Został on zaprojektowany z myślą o nowoczesnych zespołach DevOps, a zrozumienie jego architektury pozwala w pełni wykorzystać potencjał skonteneryzowanych aplikacji. Kontenery Dockera nie tylko usprawniają cykle programistyczne, ale są także filarem wdrożeń typu edge, potoków CI/CD oraz nowoczesnych procesów produkcyjnych w środowisku Przemysłu 4.0.

7. Mini-FAQ „Czym jest Docker?”

Informacje uzupełniające

Wtyczka REST pozwala OPC Routerowi na komunikację z web-serwisami REST. Niemal każdy system można podłączyć za pomocą interfejsu REST API, co pozwala na przesyłanie i pobieranie z nich danych. Funkcje REST są wywoływane poprzez tzw. REST trigger. Umożliwia to stworzenie własnej struktury REST API dla szerokiej gamy systemów, które są połączone za pomocą innych dostępnych wtyczek OPC Routera.

Bot Telegram-u może służyć do przesyłania informacji z dowolnego obszaru zastosowań w dowolnym momencie. Opisano tę dedykowaną funkcjonalność komunikatora w artykule „Technologia” w Bazie Wiedzy, udostępniając jednocześnie informacje o tym, jak skonfigurować własnego bota Telegram-u.

Dzięki swoim wtyczkom OPC Router posiada połączenia z szeroką gamą systemów, a tym samym dostęp do ich danych. Wtyczka InfluxDB/InfluxDB2 umożliwia bezpośrednie przesyłanie tych danych do baz Influx oraz nawiązywanie połączeń z instancjami InfluxDB2 i chmurą InfluxDB Cloud. W ten sposób można zestawić połączenie za pomocą zaledwie kilku kliknięć, bez skomplikowanych ustawień w samej bazie danych.

Przetestuj OPC Routera już teraz – bezpłatnie i bez zobowiązań. Możesz też zapisać się do newslettera, aby być na bieżąco z nowościami i aktualizacjami.