Das Docker-Ökosystem: Ein Überblick über die Containerisierung

Es gibt oft viele Hürden, die verhindern, dass Ihre Anwendung leicht durch den Entwicklungszyklus und schließlich in die Produktion verschoben werden kann. Neben der eigentlichen Arbeit bei der Entwicklung Ihrer Anwendung, um in jeder Umgebung angemessen zu reagieren, können auch Probleme beim Aufspüren von Abhängigkeiten, beim Skalieren Ihrer Anwendung und beim Aktualisieren einzelner Komponenten auftreten, ohne die gesamte Anwendung zu beeinträchtigen.

Docker-Containerisierung und serviceorientiertes Design versuchen, viele dieser Probleme zu lösen. Anwendungen lassen sich in verwaltbare, funktionale Komponenten aufteilen, mit all ihren Abhängigkeiten einzeln verpacken und auf einfache Weise in einer unregelmäßigen Architektur implementieren. Das Skalieren und Aktualisieren von Komponenten wird ebenfalls vereinfacht.

In diesem Handbuch werden wir die Vorteile der Containerisierung erläutern und erläutern, wie Docker zur Lösung vieler der oben genannten Probleme beiträgt. Docker ist die Kernkomponente in verteilten Container-Bereitstellungen, die eine einfache Skalierbarkeit und Verwaltung bieten.

Containerisierung und Isolation sind keine neuen Konzepte in der Computerwelt. Einige Unix-ähnliche Betriebssysteme setzen seit über einem Jahrzehnt ausgereifte Containerisierungstechnologien ein.

In Linux wurde LXC, der Baustein, der die Grundlage für spätere Containerisierungstechnologien bildete, 2008 zum Kernel hinzugefügt. LXC kombinierte die Verwendung von Kernel-Cgroups (ermöglicht das Isolieren und Nachverfolgen der Ressourcennutzung) und Namespaces (ermöglicht das Trennen von Gruppen, damit sie sich nicht gegenseitig „sehen“ können), um eine einfache Prozessisolierung zu implementieren.

Später wurde Docker eingeführt, um die zum Erstellen und Verwalten von Containern erforderlichen Tools zu vereinfachen. Zunächst wurde LXC als Standardausführungstreiber verwendet (seitdem wurde eine Bibliothek mit dem Namenlibcontainer für diesen Zweck entwickelt). Obwohl Docker nicht viele neue Ideen vorstellte, machte es sie für den durchschnittlichen Entwickler und Systemadministrator zugänglich, indem es den Prozess vereinfachte und eine Schnittstelle standardisierte. Dies hat bei den Entwicklern ein erneutes Interesse an der Containerisierung in der Linux-Welt geweckt.

Während einige der Themen, die in diesem Artikel behandelt werden, allgemeiner sind, konzentrieren wir uns aufgrund der überwältigenden Popularität und der Standardanwendung hauptsächlich auf die Docker-Containerisierung.

Container bieten Entwicklern und Systemadministratoren / Betriebsteams zahlreiche attraktive Vorteile.

Einige der meisten Vorteile sind unten aufgeführt.

Während es möglich ist, Container-Images mithilfe eines interaktiven Prozesses zu erstellen, ist es häufig besser, die Konfigurationsschritte in einer Docker-Datei zu platzieren, sobald die erforderlichen Schritte bekannt sind. Docker-Dateien sind einfache Build-Dateien, die beschreiben, wie ein Container-Image von einem bekannten Ausgangspunkt aus erstellt wird.

Dockerfiles sind unglaublich nützlich und ziemlich einfach zu beherrschen. Einige der Vorteile, die sie bieten, sind:

Dockerfiles sind ein großartiges Werkzeug zur Automatisierung der Erstellung von Container-Images, um einen wiederholbaren Prozess zu erstellen.

Beim Entwerfen von Anwendungen, die in Containern bereitgestellt werden sollen, ist die tatsächliche Architektur der Anwendung einer der Hauptaspekte. Im Allgemeinen funktionieren containerisierte Anwendungen am besten, wenn ein serviceorientiertes Design implementiert wird.

Serviceorientierte Anwendungen teilen die Funktionalität eines Systems in diskrete Komponenten auf, die über genau definierte Schnittstellen miteinander kommunizieren. Die Containertechnologie selbst fördert diese Art von Design, da jede Komponente unabhängig skaliert oder aktualisiert werden kann.

Anwendungen, die diese Art von Design implementieren, sollten die folgenden Eigenschaften aufweisen:

Mit diesen Strategien kann jede Komponente unabhängig voneinander ausgetauscht oder aktualisiert werden, solange die API beibehalten wird. Sie eignen sich auch für eine fokussierte horizontale Skalierbarkeit, da jede Komponente je nach Engpass skaliert werden kann.

Anstatt bestimmte Werte hart zu codieren, kann jede Komponente im Allgemeinen angemessene Standardwerte definieren. Die Komponente kann diese Werte als Fallback-Werte verwenden, sollte jedoch Werte bevorzugen, die sie aus ihrer Umgebung abrufen kann. Dies wird häufig mithilfe von Diensterkennungstools erreicht, die die Komponente während des Startvorgangs abfragen kann.

Wenn Sie die Konfiguration aus dem eigentlichen Container entfernen und in die Umgebung stellen, können Sie das Anwendungsverhalten problemlos ändern, ohne das Container-Image neu erstellen zu müssen. Eine einzelne Einstellung kann auch mehrere Instanzen einer Komponente beeinflussen. Im Allgemeinen lässt sich serviceorientiertes Design gut mit Umgebungskonfigurationsstrategien kombinieren, da sowohl flexiblere Bereitstellungen als auch eine einfachere Skalierung möglich sind.

Sobald Ihre Anwendung in funktionale Komponenten unterteilt und so konfiguriert ist, dass sie auf andere Container und Konfigurationsflags in der Umgebung angemessen reagiert, besteht der nächste Schritt normalerweise darin, Ihre Container-Images über eine Registrierung verfügbar zu machen. Durch das Hochladen von Container-Images in eine Registrierung können Docker-Hosts das Image herunterfahren und Container-Instanzen hochfahren, indem sie einfach den Image-Namen kennen.

Zu diesem Zweck stehen verschiedene Docker-Register zur Verfügung. Bei einigen handelt es sich um öffentliche Registrierungen, in denen jeder die festgeschriebenen Bilder sehen und verwenden kann, während andere Registrierungen privat sind. Bilder können mit Tags versehen werden, damit sie für Downloads oder Aktualisierungen leicht ausgewählt werden können.

Docker bietet den grundlegenden Baustein für die Bereitstellung verteilter Container. Durch das Verpacken von Anwendungskomponenten in eigenen Containern wird die horizontale Skalierung zu einem einfachen Vorgang des Hochfahrens oder Herunterfahrens mehrerer Instanzen jeder Komponente. Docker bietet die erforderlichen Tools, um nicht nur Container zu erstellen, sondern diese auch zu verwalten und für neue Benutzer oder Hosts freizugeben.

Während containerisierte Anwendungen die erforderliche Prozessisolierung und -verpackung bieten, um die Bereitstellung zu unterstützen, sind viele andere Komponenten erforderlich, um Container über einen verteilten Cluster von Hosts angemessen zu verwalten und zu skalieren. In unserennext guide werden wir diskutieren, wie Service Discovery und global verteilte Konfigurationsspeicher zu Cluster-Container-Bereitstellungen beitragen.