No mundo do desenvolvimento de software moderno, eficiência e consistência são fundamentais. Equipes de desenvolvedores e operações precisam de soluções que os ajudem a gerenciar, implantar e executar aplicações de forma integrada em diferentes ambientes.

Contêineres e Docker são tecnologias que revolucionaram a forma como o software é construído, testado e implantado.

Se você é novo no mundo da tecnologia ou apenas está tentando entender o básico do Docker, este artigo o guiará pelos essenciais.

Índice

O Que São Contêineres?

Antes de mergulharmos no Docker, vamos primeiro entender o conceito de contêineres. Imagine que você está trabalhando em um projeto e sua aplicação funciona perfeitamente em seu laptop. Mas quando você tenta executar a mesma aplicação em uma máquina diferente, ela falha. Isso frequentemente acontece devido a diferenças nos ambientes: sistemas operacionais diferentes, versões de software instaladas ou configurações diferentes.

Os contêineres resolvem esse problema ao empacotar uma aplicação e todas as suas dependências, como bibliotecas, frameworks e arquivos de configuração, em uma unidade única e padronizada. Isso garante que a aplicação seja executada da mesma forma, independentemente de onde for implantada, seja em seu laptop, em um servidor ou na nuvem.

Principais características dos contêineres:

  • Leveza: Os contêineres compartilham o kernel do sistema hospedeiro, ao contrário das máquinas virtuais (VMs) que requerem instâncias de sistema operacional separadas, tornando-os mais rápidos e eficientes.

  • Portátil: Uma vez construído, um contêiner pode funcionar consistentemente em vários ambientes.

  • Isolado: Os contêineres são executados em processos isolados, o que significa que não interferem em outras aplicações em execução no mesmo sistema.

O que é o Docker?

Agora que entendemos os contêineres, vamos falar sobre o Docker, a plataforma que tornou os contêineres populares.

O Docker é uma ferramenta de código aberto projetada para simplificar o processo de criação, gerenciamento e implantação de contêineres. Lançado em 2013, o Docker rapidamente se tornou a solução preferida para containerização devido à sua facilidade de uso, suporte da comunidade e ecossistema poderoso de ferramentas.

Principais conceitos no Docker

  1. Imagens do Docker: Pense em uma imagem do Docker como um esquema para o seu contêiner. Ela contém tudo o que é necessário para executar a aplicação, incluindo código, bibliotecas e dependências do sistema. As imagens são construídas a partir de um conjunto de instruções escritas em um Dockerfile.

  2. Contêineres Docker: Um contêiner é uma instância em execução de uma imagem Docker. Quando você cria e inicia um contêiner, o Docker lança a imagem em um ambiente isolado onde sua aplicação pode ser executada.

  3. Dockerfile: Este é um arquivo de texto que contém os passos necessários para criar uma imagem Docker. É onde você define como seu contêiner irá parecer, incluindo a imagem base, o código da aplicação e quaisquer dependências adicionais.

  4. Docker Hub: Docker Hub é um registro público onde os desenvolvedores podem compartilhar e acessar imagens pré-construídas. Se você está trabalhando em uma aplicação comum ou stack de tecnologia, é provável que já exista uma imagem disponível no Docker Hub, economizando seu tempo.

  5. Docker Compose: Para aplicações que requerem vários containers (por exemplo, um servidor web e um banco de dados), o Docker Compose permite que você defina e gerencie ambientes de vários containers usando um simples arquivo YAML.

Por que o Docker?

A popularidade do Docker vem de sua capacidade de resolver uma variedade de desafios enfrentados pelos desenvolvedores hoje:

  • Consistência entre os Ambientes: Os desenvolvedores podem “construir uma vez, executar em qualquer lugar”, garantindo que a mesma aplicação funcione da mesma maneira em diferentes ambientes, desde o desenvolvimento local até a produção.

  • Velocidade: Os containers do Docker são rápidos para iniciar e parar, tornando-os ideais para testes e pipelines de implantação.

  • Uso Eficiente de Recursos: Como os containers compartilham os recursos do sistema hospedeiro de forma mais eficaz do que as máquinas virtuais, eles reduzem as despesas gerais e permitem uma maior densidade nas implantações.

  • Controle de Versão para Suas Aplicações: O Docker permite que você controle a versão não apenas do seu código, mas também do ambiente no qual seu código é executado. Isso é particularmente útil para retornar a versões anteriores ou depurar problemas em produção.

Arquitetura do Docker

Ao começar a usar o Docker, você pode tratá-lo como uma caixa que “apenas funciona”. Embora isso seja bom para começar, um entendimento mais profundo da arquitetura do Docker irá ajudá-lo a solucionar problemas, otimizar o desempenho e tomar decisões informadas sobre sua estratégia de contêineres.

A arquitetura do Docker é projetada para garantir eficiência, flexibilidade e escalabilidade. É composta por vários componentes que trabalham juntos para criar, gerenciar e executar contêineres. Vamos dar uma olhada mais de perto em cada um desses componentes.

Arquitetura do Docker: Componentes Principais

A arquitetura do Docker é construída em torno de um modelo cliente-servidor que inclui os seguintes componentes

  • Cliente Docker

  • Docker Daemon (dockerd)

  • Motor Docker

  • Imagens Docker

  • Containers Docker

  • Registros Docker

1. Cliente Docker

O Cliente Docker é a principal forma como os usuários interagem com o Docker. É uma ferramenta de linha de comando que envia instruções para o Motor Docker (que será abordado em seguida) usando APIs REST. Comandos como docker build, docker pull e docker run são executados a partir do Cliente Docker.

Ao digitar um comando como docker run nginx, o Cliente Docker traduz isso em uma solicitação que o Motor Docker pode entender e agir. Essencialmente, o Cliente Docker atua como uma interface para interagir com os componentes mais complexos do Docker nos bastidores.

2. Motor Docker (dockerd)

O Motor Docker, também conhecido como dockerd, é o cérebro de toda a operação do Docker. É um processo em segundo plano que escuta as solicitações do Cliente Docker e gerencia objetos Docker como containers, imagens, redes e volumes.

Aqui está o que o Motor Docker é responsável por

  • Construir e executar containers: Quando o cliente envia um comando para executar um container, o daemon baixa a imagem, cria o container e o inicia.

  • Gerenciando recursos do Docker: O daemon lida com tarefas como configurações de rede e gerenciamento de volumes.

  • O Daemon do Docker é executado na máquina host e se comunica com o Cliente do Docker usando uma API REST, soquetes Unix ou uma interface de rede. Ele também é responsável por interagir com runtimes de containers, que lidam com a execução real dos containers.

3. Docker Engine

O Docker Engine é a parte central do Docker. É o que faz toda a plataforma funcionar, combinando o cliente, o daemon e o runtime do container. O Docker Engine pode ser executado em vários sistemas operacionais, incluindo Linux, Windows e macOS.

Existem duas versões do Docker Engine

  • Docker CE (Community Edition): Esta é a versão gratuita e de código aberto do Docker que é amplamente utilizada para projetos pessoais e em menor escala.

  • Docker EE (Enterprise Edition): A versão paga de nível empresarial do Docker vem com recursos adicionais como segurança aprimorada, suporte e certificação.

O Docker Engine simplifica as complexidades da orquestração de contêineres integrando os vários componentes necessários para construir, executar e gerenciar contêineres.

4. Imagens Docker

Uma Imagem Docker é um modelo somente leitura que contém tudo o que sua aplicação precisa para ser executada – código, bibliotecas, dependências e configurações. As imagens são os blocos de construção dos contêineres. Quando você executa um contêiner, basicamente está criando uma camada gravável em cima de uma imagem Docker.

As Imagens Docker são tipicamente construídas a partir de Dockerfiles, que são arquivos de texto que contêm instruções sobre como construir a imagem. Por exemplo, um Dockerfile básico pode começar com uma imagem base como nginx ou ubuntu e incluir comandos para copiar arquivos, instalar dependências ou definir variáveis de ambiente.

Aqui está um exemplo simples de um Dockerfile

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

Neste exemplo, estamos usando a imagem oficial do Nginx como base e copiando nossos arquivos HTML locais para o diretório web do contêiner.

Depois que a imagem é construída, ela pode ser armazenada em um Registro Docker e compartilhada com outros.

5. Contêineres Docker

Um Contêiner Docker é uma instância em execução de uma Imagem Docker. É leve e isolado de outros contêineres, porém compartilha o kernel do sistema operacional hospedeiro. Cada contêiner possui seu próprio sistema de arquivos, alocação de memória, CPU e configurações de rede, o que o torna portátil e reproduzível.

Os contêineres podem ser criados, iniciados, parados e destruídos, e até mesmo podem ser persistidos entre reinicializações. Como os contêineres são baseados em imagens, garantem que as aplicações se comportem da mesma maneira, não importa onde sejam executadas.

Algumas características-chave dos contêineres do Docker:

  • Isolamento: Os contêineres são isolados uns dos outros e do hospedeiro, mas ainda compartilham o mesmo kernel do sistema operacional.

  • Portabilidade: Os contêineres podem ser executados em qualquer lugar, seja em sua máquina local, em uma máquina virtual ou em um provedor de nuvem.

6. Registros do Docker

Um Registro do Docker é um local centralizado onde as Imagens do Docker são armazenadas e distribuídas. O registro mais popular é o Docker Hub, que hospeda milhões de imagens disponíveis publicamente. As organizações também podem configurar registros privados para armazenar e distribuir suas próprias imagens de forma segura.

Os Registros do Docker fornecem várias características-chave:

  • Versionamento de Imagens: As imagens são versionadas usando tags, facilitando o gerenciamento de diferentes versões de uma aplicação.

  • Controle de Acesso: Os registros podem ser públicos ou privados, com controle de acesso baseado em função para gerenciar quem pode puxar ou empurrar imagens.

  • Distribuição: As imagens podem ser puxadas de um registro e implantadas em qualquer lugar, facilitando o compartilhamento e reutilização de aplicativos em contêiner.

O Tempo de Execução do Contêiner do Docker: containerd

Um desenvolvimento recente importante na arquitetura do Docker é o uso do containerd. O Docker costumava ter seu próprio tempo de execução de contêiner, mas agora ele usa o containerd, um tempo de execução de contêiner que segue padrões da indústria e também é usado por outras plataformas como o Kubernetes.

  1. O containerd é responsável por

    • Iniciar e parar contêineres

    • Gerenciar armazenamento e rede para contêineres

    • Puxar imagens de contêineres de registros

Ao separar o tempo de execução do contêiner da funcionalidade de nível superior do Docker, o Docker se tornou mais modular, permitindo que outras ferramentas utilizem o containerd enquanto o Docker se concentra nas funcionalidades voltadas para o usuário.

Como Criar um Contêiner Simples Usando Docker

Baixar a Imagem do Linux

Comece baixando a imagem alpine do Docker Hub. A imagem alpine é uma distribuição Linux minimalista, projetada para ser leve e rápida.

Execute o seguinte comando:

docker pull alpine

Isso fará o download da imagem alpine para o seu sistema local.

Executar o Contêiner

Crie e inicie um contêiner usando a imagem alpine. Também lançaremos uma sessão de terminal dentro do contêiner.

docker run -it alpine /bin/sh

Aqui está o que cada opção significa:

  • docker run: Cria e inicia um novo contêiner.

  • -it: Permite que você interaja com o contêiner (modo interativo + terminal).

  • alpine: Especifica a imagem a ser usada.

  • /bin/sh: Especifica o comando a ser executado dentro do contêiner (uma sessão de shell neste caso).

Explore o Contêiner

Assim que o contêiner estiver em execução, você verá um prompt de comando que se parece com isso

/ #

Isso indica que você está dentro do contêiner Alpine Linux. Agora você pode executar comandos do Linux. Por exemplo:

Verifique o diretório atual:

pwd

Liste os arquivos no diretório:

ls

Resultado: Uma estrutura de diretório mínima, já que o Alpine é uma imagem leve.

Você também pode instalar um pacote (o Alpine usa apk como seu gerenciador de pacotes):

apk add curl

Sair do Contêiner

Quando terminar de explorar, digite exit para fechar a sessão e parar o contêiner

bashCopy codeexit

Acessar o Contêiner Após Ele Ser Parado

Se você deseja acessar o contêiner novamente após pará-lo, você pode usar este comando para listar todos os contêineres (incluindo os parados):

docker ps -a

Você verá uma lista de contêineres com seus IDs e status, então você pode iniciar o contêiner parado:

docker start <container-id>

Você pode se conectar ao shell do contêiner usando este comando:

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

Se você não precisar mais do contêiner, você pode removê-lo

  1. Parar o contêiner (se ainda estiver em execução):

     docker stop <id-do-contêiner>

  2. Remova o contêiner:

     docker rm <id-do-contêiner>

Recapitulação dos Comandos Principais do Docker

Comando Descrição
docker pull alpine Baixa a imagem do Alpine Linux.
docker run -it alpine /bin/sh Cria e inicia um contêiner interativo.
docker ps -a Lista todos os contêineres (em execução e parados).
docker start <id-do-contêiner> Inicia um contêiner parado.
docker exec -it <id-do-contêiner> Anexa a um contêiner em execução.
docker stop <id-do-contêiner> Interrompe um contêiner em execução.
docker rm <id-do-contêiner> Remove um contêiner parado.

Conclusão

Agora que você tem uma compreensão básica, é hora de colocar seu conhecimento em prática. Comece a experimentar o Docker, construa seu primeiro contêiner e explore seu vasto ecossistema.

Logo você verá por que o Docker se tornou um pilar do DevOps moderno e da engenharia de software.

Você pode me seguir em