Was ist Docker? Ein Leitfaden zur Containerisierung
Docker ist eine Open-Source-Softwareplattform, die es Entwicklern ermöglicht, containerisierte Anwendungen zu erstellen, auszuführen, bereitzustellen, zu aktualisieren und zu verwalten. Entwickler können damit die Anwendungsebene abstrahieren, indem sie Code, Abhängigkeiten und Bibliotheken in Container packen. Dabei handelt es sich um eine virtualisierte, eigenständige Instanz einer Anwendung, die alles enthält, was die Plattform für die unabhängige Ausführung benötigt. Docker hat durch die Vereinfachung der Containerisierung die Softwareentwicklung revolutioniert.
In diesem Leitfaden geht es darum, was Docker ist, wie es verwendet wird und welche Vorteile die Containerisierung bietet. Es wird erläutert, wie Docker in verschiedenen Szenarien der Softwareentwicklung eingesetzt wird, darunter Microservices, Continous Integration und Deployment.
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So funktioniert Docker
Docker ist eine Open-Source-Technologie, die unter Windows, Linux und macOS ausgeführt werden kann. Das Programm isoliert neu erstellte Software in seiner Umgebung. Diese Umgebung beginnt als Docker-Image – ein ausführbares Paket, das festlegt, wie ein Container erstellt wird, welche Software er verwendet und wie er ausgeführt wird.
Nach der Ausführung des Images erstellt Docker einen Container, der alles enthält, was zum Ausführen einer Anwendung benötigt wird. Dazu gehören Systemtools, Codebibliotheken, alle Abhängigkeiten und die Laufzeit. Stell dir das Docker-Image einfach als den Quellcode des Containers oder den Docker-Container als Instanz des Docker-Images vor.
Ein großer Vorteil der Containerisierung ist die Isolierung von Abhängigkeiten. Der Container enthält alle notwendigen Abhängigkeiten im Gegensatz zum Host, auf dem der Container ausgeführt wird. Dies verbessert die Sicherheit und verhindert Konflikte bei Abhängigkeiten.
Docker fördert agile Praktiken, die schnelle Entwicklungszyklen beinhalten, bei denen Zusammenarbeit, Flexibilität und die kontinuierliche Bereitstellung von funktionierendem Code im Mittelpunkt stehen. Es ermöglicht Entwicklern, schnell Tests durchzuführen und sicherzustellen, dass alles funktioniert, bevor sie eine Anwendung in der Staging- und Produktionsumgebung bereitstellen.
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Wofür wird Docker verwendet?
Docker erstellt sogenannte Container, d. h. isolierte Umgebungen, die eine Anwendung mit all ihren Abhängigkeiten bündeln, um eine konsistente Leistung über verschiedene Einstellungen hinweg zu gewährleisten. Ausgangspunkt sind Docker-Images, bei denen es sich um schreibgeschützte Vorlagen handelt, die definieren, was sich im Container befindet und wie er funktioniert.
Entwickler nutzen Docker für die Softwareentwicklung, für Tests und für das Deployment auf verschiedene Arten – etwa um Anwendungen in Microservices aufzuteilen, CI/CD-Pipelines zu rationalisieren oder um Softwaretests zu vereinfachen und sicherzustellen, dass Apps in verschiedenen Umgebungen reibungslos funktionieren.
Microservice-Architektur
Docker wird beispielsweise in Microservices verwendet.
Docker eignet sich perfekt für das Deployment einer Microservices-Architektur, die eine einzige Anwendung erstellt, indem sie sie in eine Sammlung unabhängiger, lose gekoppelter Services aufteilt.
Wenn sie Docker-Container für die Erstellung von Microservices verwenden, können DevOps-Teams Code testen, ohne befürchten zu müssen, dass sich dies negativ auf den Rest der Anwendung auswirkt. Schließlich werden für jeden Microservice isolierte Umgebungen bereitstellt. Jeder Container wird unabhängig von anderen und mit seinen eigenen Abhängigkeiten und Ressourcen ausgeführt. Das bedeutet, dass Änderungen oder Probleme in einem Container sich nicht auf andere Container auswirken. Eine derartige Isolierung und Kontrolle ist mit Bare-Metal-Servern nicht so einfach zu erreichen, da sich Änderungen an einem Service einfacher auf das gesamte System auswirken können. Auf diese Weise verbessert Docker die Geschwindigkeit und Effizienz der Entwicklung und gewährleistet gleichzeitig eine höhere Zuverlässigkeit, verbesserte Skalierbarkeit, ein schnelleres Deployment und eine einfachere Einführung der Microservices-Architektur.
Obwohl Microservices die Komplexität einzelner Komponenten reduzieren, indem sie Funktionen kapseln, ist es trotzdem eine Herausforderung, potenziell Hunderte dieser unabhängigen Services zu orchestrieren. Genau dieses Problem kann Docker für dich lösen. Tools wie Compass und Kubernetes können ebenfalls helfen, die ungehemmte Ausbreitung von Microservice einzudämmen. Compass sammelt mit seinem Komponentenkatalog alle Softwarekomponenten des Unternehmens an einem Ort. Kubernetes bietet robuste Orchestrierungsfunktionen, sodass containerisierte Anwendungen in einem Computercluster effizient verwaltet, bereitgestellt und skaliert werden können.
Compass stellt Best Practices auf und misst den Zustand von Software anhand von Scorecards. Die Lösung bietet Daten und Einblicke in die gesamte DevOps-Toolkette mithilfe von Erweiterungen, die auf der Atlassian-Forge-Plattform basieren.
Continuous Integration und Deployment
Entwickler können mithilfe von Docker in DevOps (CI/CD-)Pipelines für Continous Integration und Continous Delivery einrichten. Das bedeutet, Codeänderungen mit dem Haupt-Branch des Projekts zusammenzuführen (Continuous Integration) und gleichzeitig sicherzustellen, dass Endbenutzer über eine funktionierende Anwendung mit aktueller, zuverlässiger Software verfügen, was Continuous Deployment ermöglicht.
Docker optimiert den CI/CD-Zyklus und ermöglicht es Entwicklern, Operations-Teams eine Anwendung zu übergeben, die als Image verpackt ist und auf jedem Docker-Host ausgeführt werden kann.
Container
Entwickler können Container natürlich auch ohne Docker erstellen und tun das auch. Docker verfügt jedoch über erweiterte Lösungen und intelligente Tools, die den gesamten Prozess vereinfachen, optimieren und automatisieren. Docker-Images sind eigenständige, schlanke, ausführbare Softwarepakete, die Systembibliotheken, Einstellungen, Tools, Laufzeiten, Code und alle Abhängigkeiten enthalten, die zum Ausführen der Anwendung erforderlich sind.
Ein Docker-Image isoliert die Software effektiv von ihrer Umgebung und gewährleistet so den konstanten Betrieb/die einheitliche Ausführung mehrerer Container ungeachtet der Unterschiede zwischen Entwicklung und Deployment. Das kommt daher, dass Docker die Ressourcenisolierung im Kernel des Betriebssystems nutzt, um mehrere Container innerhalb desselben Betriebssystems auszuführen.
Docker-Images legen eine Basisebene fest und alle notwendigen Abhängigkeiten sind auf dieser Basis installiert. Sobald das Image erstellt wurde, kann es auf jedem Docker-Host ausgeführt werden, und das unabhängig vom Betriebssystem des Hosts, solange der Docker-Daemon läuft. Der ausgeführte Container interagiert mit dem Host-Betriebssystem über den Docker-Daemon, was eine flexible Auswahl des Host-Betriebssystems ermöglicht.
Außerdem ermöglicht Docker schnellere Migrationen, was die Erstellung neuer Instanzen erleichtert und die Wartungs-Workflows von Containern in mehreren Docker-Umgebungen vereinfacht.
Softwaretests
Docker bietet erhebliche Flexibilität und mehrere Vorteile für Softwaretests, darunter:
- Konsistente Testumgebungen: Docker verpackt alles, was die Anwendung benötigt, damit sie auf einem beliebigen Docker-Host ausgeführt werden kann, nicht nur auf dem Host des Entwicklers.
- Testautomatisierung: Die Integration von Docker in die bestehende Automatisierung vereinfacht sich wiederholende Aufgaben.
- Reduzierte Kosten: Mit Docker können Testumgebungen auf separaten, weniger leistungsstarken Servern eingerichtet werden, was fest zugeordnete Hardware oder virtuelle Computer überflüssig macht. Hosts in der Produktion werden durch Testläufe nicht beeinträchtigt, sodass ihre Leistung und Stabilität erhalten bleiben.
- Bessere Zusammenarbeit: Docker macht es einfach, Testumgebungen zu teilen, indem Container-Images einfach mit Teammitgliedern geteilt werden.
Vorteile von Docker
Zu den Vorteilen der Verwendung von Docker für Softwareentwicklung und Deployment gehören Skalierbarkeit, Konsistenz, Portabilität, Isolierung und Ressourceneffizienz. Da Docker Abhängigkeiten isolieren kann, kann jeder Container unabhängig von der Umgebung zuverlässig ausgeführt werden. Diese Vorteile wirken sich positiv auf Teams im gesamten Unternehmen aus, beispielsweise in der Entwicklung, in Operations und in der Qualitätssicherung.
Skalierbarkeit
Docker-Container lassen sich schnell starten und ermöglichen ein nahtloses Deployment von Anwendungen auf Abruf. Diese Reaktionsfähigkeit gibt Anwendungen die Möglichkeit, je nach schwankendem Traffic oder erhöhter Arbeitslast nach oben oder unten zu skalieren.
Beispiel: Online-Käufer greifen während eines Black-Friday-Sales scharenweise auf eine E-Commerce-Shopping-App zu. Um diese rasant steigenden Zugriffe zu bewältigen, können Docker-Container, auf denen die Microservices der Website ausgeführt werden, automatisch skaliert werden. Ein Orchestrierungstool wie Kubernetes verwaltet diesen Vorgang und kümmert sich darum, dass die Anzahl der ausgeführten Container an den jeweiligen Bedarf angepasst wird.
Ein Container-Orchestrierungstool bietet ein Framework für die automatische und skalierbare Verwaltung des Lebenszyklus und der Microservices-Architektur von Containern. Es automatisiert betriebliche Maßnahmen, die für die Ausführung/Verwaltung von containerisierten Workloads und Services erforderlich ist, indem Bereitstellung, Deployment, Netzwerke, Skalierung, Load Balancing und mehr übernommen werden.
Wenn die Käufer- und Transaktionszahlen steigen, erstellt das Orchestrierungstool neue Container, um die Arbeitslast zu verteilen. Dadurch wird sichergestellt, dass die Website trotz Traffic-Spitzen reibungslos funktioniert.
Einheitlichkeit
Docker sorgt für Konsistenz bei Entwicklung und Deployment. Es ermöglicht Entwicklern, Pakete zu erstellen und zu klonen, die in jeder Umgebung eingesetzt werden können. Benutzer können die genaue Version der benötigten Bibliotheken und Pakete in einem Container überprüfen. So wird das Risiko von Bugs minimiert, die sich aus leicht unterschiedlichen Versionen von Abhängigkeiten ergeben.
Ohne diese Konsistenz wären das Beseitigen von Bugs und das Testen von Code mühsam und zeitaufwendig. Aufgrund der Anzahl der Inkonsistenzen würde die Softwareauslieferung unzuverlässig werden.
Portabilität
Docker ist ein leichtes, portables Softwaretool, das alles verpackt, was die Anwendung benötigt, damit sie in verschiedenen Umgebungen konsistent ausgeführt werden kann.
Da es sich um ein geschlossenes System handelt, benötigen die Container keine vorinstallierte Software oder Konfigurationen auf dem Host-Computer. Das macht es einfach, Container einzurichten und bereitzustellen, wo immer es nötig ist.
Isolierung
Ein Docker-Container isoliert Code in einer eigenständigen Umgebung, unabhängig von anderen Containern oder dem Betriebssystem des Host-Computers. Diese Isolierung macht das Testen sicherer, da nicht die gesamte Anwendung Risiken ausgesetzt ist. Auch Kompatibilitätsprobleme und Konflikte mit Abhängigkeiten, die bei der direkten Ausführung von Anwendungen in verschiedenen Umgebungen oder Systemen entstehen können, werden vermieden, da Docker eine einzige konsistente Plattform für die Ausführung von Anwendungen bietet.
Ressourceneffizienz
Im Vergleich zur herkömmlichen Virtualisierung optimiert Docker die Ressourcennutzung in mehreren Schlüsselbereichen:
- Docker-Container benötigen in der Regel weniger Arbeitsspeicher und Festplattenspeicher als VMs.
- Docker-Container teilen sich den Kernel des Host-Computers, sodass der Aufwand für die Ausführung mehrerer VMs wegfällt.
- Benutzer können jedem Docker-Container eine bestimmte CPU, Arbeitsspeicher und Festplattenspeicher zuweisen.
- Benutzer können Docker-Orchestrierungstools so einrichten, dass sie den Lebenszyklus von Containern automatisch verwalten und die Ressourcennutzung auf einem Computercluster optimieren.
Verwenden von Compass für die Container-Orchestrierung mit Docker
Die Containerisierung mit Docker bringt das Problem mit sich, dass ein System mit vielen Containern, die auf vielen Docker-Hosts ausgeführt werden, verwaltet werden und dabei nachvollziehbar bleiben muss. Die Komplexität einer skalierbaren verteilten Architektur muss effizient verwaltet werden, um eine zuverlässige Anwendungsleistung zu gewährleisten. Docker kümmert sich um die Containerisierung, aber Tools wie Compass bieten unschätzbare Einblicke in deine Entwicklungsumgebung.
Compass ist eine erweiterbare Developer-Experience-Plattform, die unzusammenhängende Informationen zu Leistung und Zustand von Services und zur Teamzusammenarbeit an einem zentralen, durchsuchbaren Ort zusammenführt.
Durch die Verwendung von Compass kannst du die Effizienz steigern und deinem Entwicklerteam Folgendes ermöglichen:
- Eindämmung von Software-Wildwuchs und Steigerung der Produktivität mit einem Komponentenkatalog, mit dem Entwickler schnell das Benötigte finden.
- Überwachung des Servicezustands mithilfe von Echtzeit-Aktivitätsupdates von Komponenten und deren Abhängigkeiten
Compass ist zwar kein Tool zur Container-Orchestrierung, aber es ergänzt deine Docker-Einrichtung, indem es einen zentralen Überblick über deine Entwicklungsbemühungen bietet und dir hilft, verbesserungswürdige Bereiche zu identifizieren.
Die ultimative Antwort auf die Frage, was Docker ist, liegt in seiner Fähigkeit, Prozesse zu rationalisieren, die Effizienz zu steigern, Konsistenz zu gewährleisten und Portabilität aufrechtzuerhalten. Somit ist es ein unverzichtbares Tool in modernen DevOps-Praktiken.
Mit der zusätzlichen Unterstützung durch Tools wie Compass kann Docker komplexe verteilte Architekturen noch besser verwalten. Durch die Nutzung der Containerisierungsfunktionen von Docker können Entwickler Anwendungen effizienter erstellen, testen und bereitstellen.
Weitere Informationen zu Compass
Was ist Docker? FAQ
Was ist der Unterschied zwischen Kubernetes und Docker?
Kubernetes und Docker werden oft parallel eingesetzt. Während Docker eine Umgebung für den Betrieb von Containern bietet, orchestriert und verwaltet Kubernetes Cluster aus Docker-Containern, um sicherzustellen, dass sie optimal laufen. Einfach ausgedrückt, ist Docker eine Container-Technologie, während Kubernetes für die Container-Orchestrierung sorgt. Wenn eine Anwendung so kompliziert wird, dass die manuelle Verwaltung der Container zu schwierig wird, investierst du am besten in Kubernetes.
Was ist der Unterschied zwischen Docker und einem virtuellen Computer?
Im Gegensatz zu VMs virtualisieren Docker-Container keine Hardware und benötigen kein vollständiges Gastbetriebssystem. Stattdessen virtualisieren Docker-Container das Betriebssystem und führen es als isolierten Prozess auf dem Host-System aus. Dadurch sind Docker-Container schneller und leichter als herkömmliche VMs.
Darüber hinaus teilen sich Docker-Container Ressourcen vom Host-Computer, anstatt jedem virtuellen Computer Ressourcen zuzuweisen, was sie effizienter macht. Verwende Docker, wenn du portable, schlanke Umgebungen zum Ausführen von Anwendungen benötigst. VMs eignen sich besser für die Ausführung von Workloads, die ein ganzes Gastbetriebssystem oder eine simulierte Hardwareumgebung erfordern.
Was sind einige häufige Probleme mit Docker?
Zu den häufigsten Herausforderungen bei Docker gehören Ressourcenbeschränkungen, Netzwerkkomplexitäten und Probleme mit Docker-Images. Eine angemessene Ressourcenzuweisung und Überwachung sind unerlässlich, um sicherzustellen, dass die Container über ausreichende Ressourcen verfügen, um effizient zu arbeiten.
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