Nel mondo dello sviluppo software moderno, efficienza e coerenza sono fondamentali. Gli sviluppatori e i team operativi hanno bisogno di soluzioni che li aiutino a gestire, distribuire e far funzionare le applicazioni senza problemi in ambienti diversi.

Containers e Docker sono tecnologie che hanno rivoluzionato il modo in cui il software viene costruito, testato e distribuito.

Che tu sia nuovo nel mondo della tecnologia o semplicemente desideri comprendere le basi di Docker, questo articolo ti guiderà attraverso gli elementi essenziali.

Indice

Cosa Sono i Contenitori?

Prima di addentrarci in Docker, comprendiamo prima i contenitori. Immagina di lavorare a un progetto e la tua applicazione funziona perfettamente sul tuo laptop. Ma quando cerchi di eseguire la stessa applicazione su un’altra macchina, fallisce. Questo è spesso dovuto a differenze negli ambienti: diversi sistemi operativi, versioni software installate o configurazioni.

I contenitori risolvono questo problema impacchettando un’applicazione e tutte le sue dipendenze come librerie, framework e file di configurazione in un’unità unica e standardizzata. Questo garantisce che l’applicazione funzioni allo stesso modo, indipendentemente da dove sia distribuita, sia sul tuo laptop, su un server o nel cloud.

Caratteristiche principali dei contenitori:

  • Leggeri: I contenitori condividono il kernel del sistema host, a differenza delle macchine virtuali (VM) che richiedono istanze OS separate, rendendoli più veloci ed efficienti.

  • Portatile: Una volta costruito, un contenitore può funzionare in modo coerente in vari ambienti.

  • Isolato: I contenitori vengono eseguiti in processi isolati, il che significa che non interferiscono con altre applicazioni in esecuzione sullo stesso sistema.

Cosa è Docker?

Ora che comprendiamo i contenitori, parliamo di Docker, la piattaforma che ha reso i contenitori mainstream.

Docker è uno strumento open-source progettato per semplificare il processo di creazione, gestione e distribuzione dei contenitori. Lanciato nel 2013, Docker è rapidamente diventato la soluzione preferita per la containerizzazione grazie alla sua facilità d’uso, al supporto della comunità e al potente ecosistema di strumenti.

Concetti Chiave in Docker

  1. Immagini Docker: Pensa a un’immagine Docker come a un progetto per il tuo contenitore. Contiene tutto il necessario per eseguire l’applicazione, comprese codice, librerie e dipendenze di sistema. Le immagini vengono costruite a partire da un insieme di istruzioni scritte in un Dockerfile.

  2. Contenitori Docker: Un contenitore è un’istanza in esecuzione di un’immagine Docker. Quando crei e avvii un contenitore, Docker avvia l’immagine in un ambiente isolato dove la tua applicazione può funzionare.

  3. Dockerfile: Questo è un file di testo che contiene i passaggi necessari per creare un’immagine Docker. Qui definisci come sarà il tuo contenitore, inclusa l’immagine di base, il codice dell’applicazione e eventuali dipendenze aggiuntive.

  4. Docker Hub: Docker Hub è un registro pubblico dove gli sviluppatori possono condividere e accedere a immagini pre-costruite. Se stai lavorando su un’applicazione o su uno stack tecnologico comune, è probabile che ci sia già un’immagine disponibile su Docker Hub, risparmiandoti tempo.

  5. Docker Compose: Per applicazioni che richiedono più contenitori (ad esempio, un server web e un database), Docker Compose consente di definire e gestire ambienti multi-contenitore utilizzando un semplice file YAML.

Perché Docker?

La popolarità di Docker deriva dalla sua capacità di risolvere una varietà di sfide che gli sviluppatori affrontano oggi:

  • Coerenza tra gli Ambienti: Gli sviluppatori possono “costruire una volta, eseguire ovunque”, garantendo che la stessa applicazione funzioni allo stesso modo in ambienti diversi, dallo sviluppo locale alla produzione.

  • Velocità: I contenitori Docker si avviano e si fermano rapidamente, rendendoli ideali per pipeline di test e distribuzione.

  • Uso Efficiente delle Risorse: Poiché i contenitori condividono le risorse del sistema host in modo più efficace rispetto alle macchine virtuali, riducono il sovraccarico e consentono una maggiore densità nelle distribuzioni.

  • Controllo Versione per le Tue Applicazioni: Docker ti consente di controllare le versioni non solo del tuo codice, ma anche dell’ambiente in cui il tuo codice viene eseguito. Questo è particolarmente utile per tornare a versioni precedenti o per risolvere problemi in produzione.

Architettura di Docker

Quando inizi a usare Docker, potresti trattarlo come una scatola che “funziona e basta.” Sebbene sia un buon modo per iniziare, una comprensione più profonda dell’architettura di Docker ti aiuterà a risolvere problemi, ottimizzare le prestazioni e prendere decisioni informate sulla tua strategia di containerizzazione.

L’architettura di Docker è progettata per garantire efficienza, flessibilità e scalabilità. È composta da diversi componenti che lavorano insieme per creare, gestire ed eseguire container. Diamo un’occhiata più da vicino a ciascuno di questi componenti.

Architettura di Docker: Componenti Chiave

L’architettura di Docker è costruita attorno a un modello client-server che include i seguenti componenti

  • Client Docker

  • Daemon Docker (dockerd)

  • Docker Engine

  • Immagini Docker

  • Container Docker

  • Registri Docker

1. Client Docker

Il Client Docker è il modo principale in cui gli utenti interagiscono con Docker. È uno strumento da riga di comando che invia istruzioni al Docker Daemon (di cui parleremo dopo) utilizzando API REST. Comandi come docker build, docker pull e docker run vengono eseguiti dal Client Docker.

Quando digiti un comando come docker run nginx, il Client Docker traduce ciò in una richiesta che il Docker Daemon può comprendere e a cui può rispondere. Fondamentalmente, il Client Docker funge da interfaccia per interagire con i componenti backend più complessi di Docker.

2. Docker Daemon (dockerd)

Il Docker Daemon, noto anche come dockerd, è il cervello dell’intera operazione Docker. È un processo in background che ascolta le richieste del Client Docker e gestisce oggetti Docker come container, immagini, reti e volumi.

Ecco di cosa è responsabile il Docker Daemon

  • Costruire ed eseguire container: Quando il client invia un comando per eseguire un container, il daemon scarica l’immagine, crea il container e lo avvia.

  • Gestione delle risorse Docker: Il demone gestisce compiti come configurazioni di rete e gestione dei volumi.

  • Il Docker Daemon gira sulla macchina host e comunica con il Docker Client utilizzando un’API REST, socket Unix o un’interfaccia di rete. È anche responsabile dell’interazione con i runtime dei container, che gestiscono l’esecuzione effettiva dei container.

3. Docker Engine

Il Docker Engine è la parte centrale di Docker. È ciò che fa funzionare l’intera piattaforma, combinando client, demone e runtime dei container. Il Docker Engine può funzionare su vari sistemi operativi, inclusi Linux, Windows e macOS.

Ci sono due versioni del Docker Engine

  • Docker CE (Community Edition): Questa è la versione gratuita e open-source di Docker, ampiamente utilizzata per progetti personali e di piccole dimensioni.

  • Docker EE (Enterprise Edition): La versione a pagamento, di livello enterprise di Docker, include funzionalità aggiuntive come sicurezza avanzata, supporto e certificazione.

Il Docker Engine semplifica le complessità dell’orchestrazione dei container integrando i vari componenti necessari per costruire, eseguire e gestire i container.

4. Immagini Docker

Un’immagine Docker è un modello di sola lettura che contiene tutto ciò di cui l’applicazione ha bisogno per essere eseguita: codice, librerie, dipendenze e configurazioni. Le immagini sono i blocchi di costruzione dei container. Quando si esegue un container, si sta essenzialmente creando uno strato scrivibile sopra un’immagine Docker.

Le immagini Docker sono tipicamente costruite da Dockerfile, che sono file di testo che contengono istruzioni su come costruire l’immagine. Ad esempio, un Dockerfile di base potrebbe iniziare con un’immagine di base come nginx o ubuntu e includere comandi per copiare file, installare dipendenze o impostare variabili d’ambiente.

Ecco un semplice esempio di Dockerfile

dockerfileCopy codeFROM nginx:latest
COPY ./html /usr/share/nginx/html
EXPOSE 80

In questo esempio, stiamo usando l’immagine ufficiale di Nginx come base e copiando i nostri file HTML locali nella directory web del container.

Una volta costruita l’immagine, può essere archiviata in un Docker Registry e condivisa con altri.

5. Container Docker

Un container Docker è un’istanza in esecuzione di un’immagine Docker. È leggero e isolato da altri container, eppure condivide il kernel del sistema operativo host. Ogni container ha il proprio file system, memoria, allocazione della CPU e impostazioni di rete, il che lo rende portatile e riproducibile.

I contenitori possono essere creati, avviati, arrestati e distrutti, e possono persino essere mantenuti tra i riavvii. Poiché i contenitori si basano su immagini, garantiscono che le applicazioni si comportino allo stesso modo indipendentemente da dove vengano eseguite.

Alcune caratteristiche chiave dei contenitori Docker:

  • Isolamento: I contenitori sono isolati l’uno dall’altro e dall’host, ma condividono comunque lo stesso kernel del sistema operativo.

  • Portabilità: I contenitori possono essere eseguiti ovunque, sia sulla tua macchina locale, su una macchina virtuale, o su un fornitore di cloud.

6. Registri Docker

Un Registro Docker è un luogo centralizzato dove le Immagini Docker sono memorizzate e distribuite. Il registro più popolare è Docker Hub, che ospita milioni di immagini disponibili pubblicamente. Le organizzazioni possono anche impostare registri privati per memorizzare e distribuire le proprie immagini in modo sicuro.

I Registri Docker offrono diverse caratteristiche chiave:

  • Versionamento delle Immagini: Le immagini sono versionate utilizzando tag, rendendo facile gestire diverse versioni di un’applicazione.

  • Controllo degli Accessi: I registri possono essere pubblici o privati, con controllo degli accessi basato sui ruoli per gestire chi può scaricare o caricare immagini.

  • Distribuzione: Le immagini possono essere scaricate da un registro e distribuite ovunque, rendendo facile condividere e riutilizzare applicazioni containerizzate.

Runtime dei Container di Docker: containerd

Un importante sviluppo recente nell’architettura di Docker è l’uso di containerd. Docker aveva un proprio runtime per container, ma ora utilizza containerd, un runtime per container che segue gli standard di settore ed è utilizzato anche da altre piattaforme come Kubernetes.

  1. containerd è responsabile di

    • Avviare e fermare i container

    • Gestire lo storage e la rete per i container

    • Scaricare le immagini dei container dai registri

Separando il runtime del container dalle funzionalità di livello superiore di Docker, Docker è diventato più modulare, consentendo ad altri strumenti di utilizzare containerd mentre Docker si concentra sulle funzionalità rivolte all’utente.

Come Creare un Container Semplice Usando Docker

Scarica l’Immagine Linux

Inizia scaricando l’immagine alpine da Docker Hub. L’immagine alpine è una distribuzione Linux minimale, progettata per essere leggera e veloce.

Esegui il seguente comando:

docker pull alpine

Questo scaricherà l’immagine alpine sul tuo sistema locale.

Esegui il Container

Crea e avvia un container utilizzando l’immagine alpine. Avvieremo anche una sessione di terminale all’interno del container.

docker run -it alpine /bin/sh

Ecco cosa significa ciascuna opzione:

  • docker run: Crea e avvia un nuovo container.

  • -it: Ti consente di interagire con il container (modalità interattiva + terminale).

  • alpine: Specifica l’immagine da utilizzare.

  • /bin/sh: Specifica il comando da eseguire all’interno del container (una sessione shell in questo caso).

Esplora il Container

Una volta che il container è in esecuzione, vedrai un prompt della shell che appare simile a questo

/ #

Questo indica che sei all’interno del container Alpine Linux. Puoi ora eseguire comandi Linux. Ad esempio:

Controlla la directory corrente:

pwd

Elenca i file nella directory:

ls

Output: Una struttura di directory minimale, poiché Alpine è un’immagine leggera.

Puoi anche installare un pacchetto (Alpine utilizza apk come gestore di pacchetti):

apk add curl

Esci dal Container

Quando hai finito di esplorare, digita exit per chiudere la sessione e fermare il container

bashCopy codeexit

Accedi al Container Dopo che È Stato Arrestato

Se desideri accedere nuovamente al container dopo averlo arrestato, puoi usare questo comando per elencare tutti i container (inclusi quelli arrestati):

docker ps -a

Vedrai un elenco di container con i loro ID e stati, quindi puoi avviare il container arrestato:

docker start <container-id>

Puoi collegarti alla shell del container usando questo comando:

docker exec -it <container-id> /bin/sh

Se non hai più bisogno del container, puoi rimuoverlo

  1. Arresta il container (se è ancora in esecuzione):

     docker stop <container-id>

  2. Rimuovi il contenitore:

     docker rm <id-contenitore>

Riepilogo dei comandi chiave di Docker

Comando Descrizione
docker pull alpine Scarica l’immagine di Alpine Linux.
docker run -it alpine /bin/sh Crea e avvia un contenitore interattivo.
docker ps -a Elenca tutti i contenitori (in esecuzione e fermi).
docker start <id-contenitore> Avvia un contenitore fermo.
docker exec -it <id-contenitore> Collegati a un contenitore in esecuzione.
docker stop <id-contenitore> Ferma un contenitore in esecuzione.
docker rm <id-contenitore> Rimuove un contenitore fermo.

Conclusione

Ora che hai una comprensione fondamentale, è tempo di mettere in pratica le tue conoscenze. Inizia a sperimentare con Docker, costruisci il tuo primo contenitore ed esplora il suo vasto ecosistema.

Vedrai presto perché Docker è diventato un pilastro del moderno DevOps e dell’ingegneria del software.

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