Эксплуатация Docker

Ссылки сюда (1) →

Инструкция Docker

Контейнеризация является отличной альтернативой аппаратной виртуализации. Все процессы в ней протекают на уровне операционной системы, что позволяет существенно экономить ресурсы и увеличивать эффективность работы с приложениями. Одним из наиболее популярных инструментов для программной виртуализации является Docker — автоматизированное средство управления виртуальными контейнерами. Он решает множество задач, связанных с созданием контейнеров, размещением в них приложений, управлением процессами, а также тестированием ПО и его отдельных компонентов. Что такое Docker и как его следует применять для веб-разработки, описано в этой статье.

Что такое Docker

Docker (Докер) — программное обеспечение с открытым исходным кодом, применяемое для разработки, тестирования, доставки и запуска веб-приложений в средах с поддержкой контейнеризации. Он нужен для более эффективного использование системы и ресурсов, быстрого развертывания готовых программных продуктов, а также для их масштабирования и переноса в другие среды с гарантированным сохранением стабильной работы.

Разработка Docker была начата в 2008 году, а в 2013 году он был опубликован как свободно распространяемое ПО под лицензией Apache 2.0. В качестве тестового приложения Docker был включен в дистрибутив Red Hat Enterprise Linux 6.5. В 2017 году была выпущена коммерческая версия Docker с расширенными возможностями. Docker работает в Linux, ядро которых поддерживает cgroups, а также изоляцию пространства имен. Для инсталляции и использования на платформах, отличных от Linux, существуют специальные утилиты Kitematic или Docker Machine. Основной принцип работы Docker — контейнеризация приложений. Этот тип виртуализации позволяет упаковывать программное обеспечение по изолированным средам — контейнерам. Каждый из этих виртуальных блоков содержит все нужные элементы для работы приложения. Это дает возможность одновременного запуска большого количества контейнеров на одном хосте.

Docker-контейнеры работают в разных средах: локальном центре обработки информации, облаке, персональных компьютерах и т. д.

Преимущества использования Docker

1. Минимальное потребление ресурсов — контейнеры не виртуализируют всю операционную систему (ОС), а используют ядро хоста и изолируют программу на уровне процесса. Последний потребляет намного меньше ресурсов локального компьютера, чем виртуальная машина.
2. Скоростное развертывание — вспомогательные компоненты можно не устанавливать, а использовать уже готовые docker-образы (шаблоны). Например, не имеет смысла постоянно устанавливать и настраивать Linux Ubuntu. Достаточно 1 раз ее инсталлировать, создать образ и постоянно использовать, лишь обновляя версию при необходимости.
3. Удобное скрытие процессов — для каждого контейнера можно использовать разные методы обработки данных, скрывая фоновые процессы.
4. Работа с небезопасным кодом — технология изоляции контейнеров позволяет запускать любой код без вреда для ОС.
5. Простое масштабирование — любой проект можно расширить, внедрив новые контейнеры.
6. Удобный запуск — приложение, находящееся внутри контейнера, можно запустить на любом docker-хосте.
7. Оптимизация файловой системы — образ состоит из слоев, которые позволяют очень эффективно использовать файловую систему.

Компоненты Docker

Для начинающих разработчиков необходимо знать как работает Docker, его основные компоненты и связь между ними.

1. Docker-демон (Docker-daemon) — сервер контейнеров, входящий в состав программных средств Docker. Демон управляет Docker-объектами (сети, хранилища, образы и контейнеры). Демон также может связываться с другими демонами для управления сервисами Docker.
2. Docker-клиент (Docker-client / CLI) — интерфейс взаимодействия пользователя с Docker-демоном. Клиент и Демон — важнейшие компоненты «движка» Докера (Docker Engine). Клиент Docker может взаимодействовать с несколькими демонами.
3. Docker-образ (Docker-image) — файл, включающий зависимости, сведения, конфигурацию для дальнейшего развертывания и инициализации контейнера.
4. Docker-файл (Docker-file) — описание правил по сборке образа, в котором первая строка указывает на базовый образ. Последующие команды выполняют копирование файлов и установку программ для создания определенной среды для разработки.
5. Docker-контейнер (Docker-container) — это легкий, автономный исполняемый пакет программного обеспечения, который включает в себя все необходимое для запуска приложения: код, среду выполнения, системные инструменты, системные библиотеки и настройки.
6. Том (Volume) — эмуляция файловой системы для осуществления операций чтения и записи. Она создается автоматически с контейнером, поскольку некоторые приложения осуществляют сохранение данных.
7. Реестр (Docker-registry) — зарезервированный сервер, используемый для хранения docker-образов. Примеры реестров:
   • Центр Docker — реестр, используемый для загрузки docker-image. Он обеспечивает их размещение и интеграцию с GitHub и Bitbucket.
   • Контейнеры Azure — предназначен для работы с образами и их компонентами в директории Azure (Azure Active Directory).
   • Доверенный реестр Docker или DTR — служба docker-реестра для инсталляции на локальном компьютере или сети компании.
8. Docker-хаб (Docker-hub) или хранилище данных — репозиторий, предназначенный для хранения образов с различным программным обеспечением. Наличие готовых элементов влияет на скорость разработки.
9. Docker-хост (Docker-host) — машинная среда для запуска контейнеров с программным обеспечением.
10. Docker-сети (Docker-networks) — применяются для организации сетевого интерфейса между приложениями, развернутыми в контейнерах.

Что такое Docker Engine

Docker Engine («Движок» Docker) — ядро механизма Докера. «Движок» отвечает за функционирование и обеспечение связи между основными Docker-объектами (реестром, образами и контейнерами).

Элементы Docker Engine

1. Сервер выполняет инициализацию демона (фоновой программы), который применяется для управления и модификации контейнеров, образов и томов.
2. REST API — механизм, отвечающий за организацию взаимодействия Докер-клиента и Докер-демона.
3. Клиент — позволяет пользователю взаимодействовать с сервером при помощи команд, набираемых в интерфейсе (CLI).

Как работает Docker

Работа Docker основана на принципах клиент-серверной архитектуры, которая основана на взаимодействии клиента с веб-сервером (хостом). Первый отправляет запросы на получение данных, а второй их предоставляет.

Схема работы

1. Пользователь отдает команду с помощью клиентского интерфейса Docker-демону, развернутому на Docker-хосте. Например, скачать готовый образ из реестра (хранилища Docker-образов) с помощью команды docker pull. Взаимодействие между клиентом и демоном обеспечивает REST API. Демон может использовать публичный (Docker Hub) или частный реестры.
2. Исходя из команды, заданной клиентом, демон выполняет различные операции с образами на основе инструкций, прописанных в файле Dockerfile. Например, производит их автоматическую сборку с помощью команды docker build.
3. Работа образа в контейнере. Например, запуск docker-image, посредством команды docker run или удаление контейнера через команду docker kill.

Как работают образы

Docker-image — шаблон только для чтения (read-only) с набором некоторых инструкций, предназначенных для создания контейнера. Он состоит из слоев, которые Docker комбинирует в один образ при помощи вспомогательной файловой системы UnionFS. Так решается проблема нерационального использования дисковой памяти. Параметры образа определяются в Docker-file. Для многократного применения Docker-image следует пользоваться реестром образов или Докер-реестром (Docker-registry), позволяющим закачивать готовые образы с внешнего репозитория сервиса и хранить их в реестре Докер-хоста. Рекомендуемый вариант — официальный реестр компании Docker Trusted Registry (DTR).

Если требуется файл, то скачиваться будут только нужные слои. Например, разработчик решил доработать программное обеспечение и модифицировать образ, изменив несколько файлов. После загрузки на сервер будут отправлены слои, содержащие только модифицированные данные.

Как работают контейнеры

Каждый контейнер строится на основе Docker-образов. Контейнеры запускаются напрямую из ядра операционной системы Linux. Благодаря этому, они потребляют гораздо меньше ресурсов, чем при аппаратной виртуализации.

Изоляция рабочей среды осуществляется при помощи технологии namespace. Для каждого изолированного пространства (контейнера) создается уникальное пространство имен, которое и обеспечивает к нему доступ. Любой процесс, выполняемый внутри контейнера, ограничивается namespace.

В ОС Linux посредством Docker Engine используется немного другая технология — контрольные группы (cgroups). При этом приложение ограничивается некоторым набором ресурсов. Сgroups осуществляют обмен доступных аппаратных ресурсов с контейнерами, на которые дополнительно устанавливаются необходимые ограничения (использование памяти, прав доступа к другому ресурсу и т. д.).

Движок Docker объединяет пространство имен (namespace), контрольные группы (cgroups) и файловую систему (UnionFS) в формат контейнера. В будущем планируется поддержка других форматов посредством интеграции технологий BSD Jails или Solaris Zones.

Что происходит при запуске контейнера

1. Происходит запуск образа (Docker-image). Docker Engine проверяет существование образа. Если образ уже существует локально, Docker использует его для нового контейнера. При его отсутствии выполняется скачивание с Docker Hub.
2. Создание контейнера из образа.
3. Разметка файловой системы и добавление слоя для записи.
4. Создание сетевого интерфейса.
5. Поиск и присвоение IP-адреса.
6. Запуск указанного процесса.
7. Захват ввода/вывода приложения.

Установка и запуск сервиса docker

# dnf install docker docker-compose -y
# systemctl start docker
# systemctl enable docker

Образы Docker

Вспомните о том, что контейнер Docker — это образ Docker, вызванный к жизни. Это — самодостаточная операционная система, в которой имеется только самое необходимое и код приложения.

Образы Docker являются результатом процесса их сборки, а контейнеры Docker — это выполняющиеся образы. В самом сердце Docker находятся файлы Dockerfile. Подобные файлы сообщают Docker о том, как собирать образы, на основе которых создаются контейнеры.

Каждому образу Docker соответствует файл, который называется Dockerfile. Его имя записывается именно так — без расширения. При запуске команды docker build для создания нового образа подразумевается, что Dockerfile находится в текущей рабочей директории. Если этот файл находится в каком-то другом месте, его расположение можно указать с использованием флага -f.

Контейнеры, как мы выяснили в первом материале этой серии, состоят из слоёв. Каждый слой, кроме последнего, находящегося поверх всех остальных, предназначен только для чтения. Dockerfile сообщает системе Docker о том, какие слои и в каком порядке надо добавить в образ.

Каждый слой, на самом деле, это всего лишь файл, который описывает изменение состояния образа в сравнении с тем состоянием, в котором он пребывал после добавления предыдущего слоя. В Unix, кстати, практически всё что угодно — это файл.

Базовый образ — это то, что является исходным слоем (или слоями) создаваемого образа. Базовый образ ещё называют родительским образом.

Базовый образ — это то, с чего начинается образ Docker

Когда образ загружается из удалённого репозитория на локальный компьютер, то физически скачиваются лишь слои, которых на этом компьютере нет. Docker стремится экономить пространство и время путём повторного использования существующих слоёв.

Файлы Dockerfile

В файлах Dockerfile содержатся инструкции по созданию образа. С них, набранных заглавными буквами, начинаются строки этого файла. После инструкций идут их аргументы. Инструкции, при сборке образа, обрабатываются сверху вниз. Вот как это выглядит:

FROM ubuntu:18.04
COPY . /app

Слои в итоговом образе создают только инструкции FROM, RUN, COPY, и ADD. Другие инструкции что-то настраивают, описывают метаданные, или сообщают Docker о том, что во время выполнения контейнера нужно что-то сделать, например — открыть какой-то порт или выполнить какую-то команду.

Здесь мы исходим из предположения, в соответствии с которым используется образ Docker, основанный на Unix-подобной ОС. Конечно, тут можно воспользоваться и образом, основанным на Windows, но использование Windows — это менее распространённая практика, работать с такими образами сложнее. В результате, если у вас есть такая возможность, пользуйтесь Unix.

Для начала приведём список инструкций Dockerfile с краткими комментариями.

Дюжина инструкций Dockerfile

1. FROM — задаёт базовый (родительский) образ.
2. LABEL — описывает метаданные. Например — сведения о том, кто создал и поддерживает образ.
3. ENV — устанавливает постоянные переменные среды.
4. RUN — выполняет команду и создаёт слой образа. Используется для установки в контейнер пакетов.
5. COPY — копирует в контейнер файлы и папки.
6. ADD — копирует файлы и папки в контейнер, может распаковывать локальные .tar-файлы.
7. CMD — описывает команду с аргументами, которую нужно выполнить когда контейнер будет запущен. Аргументы могут быть переопределены при запуске контейнера. В файле может присутствовать лишь одна инструкция CMD.
8. WORKDIR — задаёт рабочую директорию для следующей инструкции.
9. ARG — задаёт переменные для передачи Docker во время сборки образа.
10. ENTRYPOINT — предоставляет команду с аргументами для вызова во время выполнения контейнера. Аргументы не переопределяются.
11. EXPOSE — указывает на необходимость открыть порт.
12. VOLUME — создаёт точку монтирования для работы с постоянным хранилищем.

Теперь поговорим об этих инструкциях.

Простой Dockerfile

Dockerfile может быть чрезвычайно простым и коротким. Например — таким:

FROM rosalab/rosa:2019.1

Инструкция FROM

Файл Dockerfile должен начинаться с инструкции FROM, или с инструкции ARG, за которой идёт инструкция FROM.

Ключевое слово FROM сообщает Docker о том, чтобы при сборке образа использовался бы базовый образ, который соответствует предоставленному имени и тегу. Базовый образ, кроме того, ещё называют родительским образом.

В этом примере базовый образ хранится в репозитории ubuntu. Ubuntu — это название официального репозитория Docker, предоставляющего базовую версию популярной ОС семейства Linux, которая называется Ubuntu.

Обратите внимание на то, что рассматриваемый Dockerfile включает в себя тег 18.04, уточняющий то, какой именно базовый образ нам нужен. Именно этот образ и будет загружен при сборке нашего образа. Если тег в инструкцию не включён, тогда Docker исходит из предположения о том, что требуется самый свежий образ из репозитория. Для того чтобы яснее выразить свои намерения, автору Dockerfile рекомендуется указывать то, какой именно образ ему нужен.

Когда вышеописанный Dockerfile используется на локальной машине для сборки образа в первый раз, Docker загрузит слои, определяемые образом ubuntu. Их можно представить наложенными друг на друга. Каждый следующий слой представляет собой файл, описывающий отличия образа в сравнении с тем его состоянием, в котором он был после добавления в него предыдущего слоя.

При создании контейнера слой, в который можно вносить изменения, добавляется поверх всех остальных слоёв. Данные, находящиеся в остальных слоях, можно только читать.

Docker, ради эффективности, использует стратегию копирования при записи. Если слой в образе существует на предыдущем уровне и какому-то слою нужно произвести чтение данных из него, Docker использует существующий файл. При этом ничего загружать не нужно.

Когда образ выполняется, если слой нужно модифицировать средствами контейнера, то соответствующий файл копируется в самый верхний, изменяемый слой. Для того чтобы узнать подробности о стратегии копирования при записи, взгляните на этот материал из документации Docker.

Продолжим рассмотрение инструкций, которые используются в Dockerfile, приведя пример такого файла с более сложной структурой.

Более сложный Dockerfile

Хотя файл Dockerfile, который мы только что рассмотрели, получился аккуратным и понятным, он устроен слишком просто, в нём используется всего одна инструкция. Кроме того, там нет инструкций, вызываемых во время выполнения контейнера. Взглянем на ещё один файл, который собирает маленький образ. В нём имеются механизмы, определяющие команды, вызываемые во время выполнения контейнера.

FROM rosalab/rosa:2019.1
LABEL maintainer="n.pekonkin@rosalinux.ru"
ENV ADMIN="pekonkin"
RUN dnf update && dnf install ntp
COPY . ./app
ADD https://raw.githubusercontent.com/discdiver/pachy-vid/master/sample_vids/vid1.mp4 \
/my_app_directory
RUN ["mkdir", "/a_directory"]
CMD ["python", "./my_script.py"]

Возможно, на первый взгляд этот файл может показаться довольно сложным. Поэтому давайте с ним разберёмся.

Базой этого образа является официальный образ rosalab/rosa:2019.1 Проанализировав код можно увидеть, что данный базовый образ включает в себя Linux, rosalab/rosa:2019.1, и, по большому счёту, этим его состав и ограничивается.

Инструкция LABEL

Инструкция LABEL (метка) позволяет добавлять в образ метаданные. В случае с рассматриваемым сейчас файлом, она включает в себя контактные сведения создателя образа. Объявление меток не замедляет процесс сборки образа и не увеличивает его размер. Они лишь содержат в себе полезную информацию об образе Docker, поэтому их рекомендуется включать в файл. Подробности о работе с метаданными в Dockerfile можно прочитать здесь.

Инструкция ENV

Инструкция ENV позволяет задавать постоянные переменные среды, которые будут доступны в контейнере во время его выполнения. В предыдущем примере после создания контейнера можно пользоваться переменной ADMIN.

Инструкция ENV хорошо подходит для задания констант. Если вы используете некое значение в Dockerfile несколько раз, скажем, при описании команд, выполняющихся в контейнере, и подозреваете, что, возможно, вам когда-нибудь придётся сменить его на другое, его имеет смысл записать в подобную константу.

Надо отметить, что в файлах Dockerfile часто существуют разные способы решения одних и тех же задач. Что именно использовать — это вопрос, на решение которого влияет стремление к соблюдению принятых в среде Docker методов работы, к обеспечению прозрачности решения и его высокой производительности. Например, инструкции RUN, CMD и ENTRYPOINT служат разным целям, но все они используются для выполнения команд.

Инструкция RUN

Инструкция RUN позволяет создать слой во время сборки образа. После её выполнения в образ добавляется новый слой, его состояние фиксируется. Инструкция RUN часто используется для установки в образы дополнительных пакетов. В предыдущем примере инструкция RUN dnf update && dnf install ntp сообщает Docker о том, что системе нужно обновить пакеты из базового образа. Вслед за этими двумя командами идёт команда && dnf install ntp, указывающая на то, что в образ нужно установить ntp.

Инструкция RUN и схожие с ней инструкции — такие, как CMD и ENTRYPOINT, могут быть использованы либо в exec-форме, либо в shell-форме. Exec-форма использует синтаксис, напоминающий описание JSON-массива. Например, это может выглядеть так: RUN ["my_executable", "my_first_param1", "my_second_param2"].

В предыдущем примере мы использовали shell-форму инструкции RUN в таком виде: RUN dnf update && dnf install ntp .

Позже в нашем Dockerfile использована exec-форма инструкции RUN, в виде RUN ["mkdir", "/a_directory"] для создания директории. При этом, используя инструкцию в такой форме, нужно помнить о необходимости оформления строк с помощью двойных кавычек, как это принято в формате JSON.

Инструкция COPY

Инструкция COPY представлена в нашем файле так: COPY . ./app. Она сообщает Docker о том, что нужно взять файлы и папки из локального контекста сборки и добавить их в текущую рабочую директорию образа. Если целевая директория не существует, эта инструкция её создаст.

Инструкция ADD

Инструкция ADD позволяет решать те же задачи, что и COPY, но с ней связана ещё пара вариантов использования. Так, с помощью этой инструкции можно добавлять в контейнер файлы, загруженные из удалённых источников, а также распаковывать локальные .tar-файлы.

В этом примере инструкция ADD была использована для копирования файла, доступного по URL, в директорию контейнера my_app_directory. Надо отметить, однако, что документация Docker не рекомендует использование подобных файлов, полученных по URL, так как удалить их нельзя, и так как они увеличивают размер образа.

Кроме того, документация предлагает везде, где это возможно, вместо инструкции ADD использовать инструкцию COPY для того, чтобы сделать файлы Dockerfile понятнее. Полагаю, команде разработчиков Docker стоило бы объединить ADD и COPY в одну инструкцию для того, чтобы тем, кто создаёт образы, не приходилось бы помнить слишком много инструкций.

Обратите внимание на то, что инструкция ADD содержит символ разрыва строки — \. Такие символы используются для улучшения читабельности длинных команд путём разбиения их на несколько строк.

Инструкция CMD

Инструкция CMD предоставляет Docker команду, которую нужно выполнить при запуске контейнера. Результаты выполнения этой команды не добавляются в образ во время его сборки. В нашем примере с помощью этой команды запускается скрипт my_script.py во время выполнения контейнера.

Вот ещё кое-что, что нужно знать об инструкции CMD:

• В одном файле Dockerfile может присутствовать лишь одна инструкция CMD. Если в файле есть несколько таких инструкций, система проигнорирует все кроме последней. • Инструкция CMD может иметь exec-форму. Если в эту инструкцию не входит упоминание исполняемого файла, тогда в файле должна присутствовать инструкция ENTRYPOINT. В таком случае обе эти инструкции должны быть представлены в формате JSON. • Аргументы командной строки, передаваемые docker run, переопределяют аргументы, предоставленные инструкции CMD в Dockerfile.

Ещё более сложный Dockerfile

Рассмотрим ещё один файл Dockerfile, в котором будут использованы некоторые новые команды.

FROM rosalab/rosa:2019.1
LABEL maintainer=" n.pekonkin@rosalinux.ru "
# Устанавливаем зависимости
RUN dnf install git -y
# Задаём текущую рабочую директорию
WORKDIR /usr/src/my_app_directory
# Копируем код из локального контекста в рабочую директорию образа
COPY . .
# Задаём значение по умолчанию для переменной
ARG my_var=my_default_value
# Настраиваем команду, которая должна быть запущена в контейнере во время его выполнения
ENTRYPOINT ["python", "./app/my_script.py", "my_var"]
# Открываем порты
EXPOSE 8000
# Создаём том для хранения данных
VOLUME /my_volume

В этом примере, кроме прочего, вы можете видеть комментарии, которые начинаются с символа #. Одно из основных действий, выполняемых средствами Dockerfile — это установка пакетов. Как уже было сказано, существуют различные способы установки пакетов с помощью инструкции RUN.

Пакеты в образ rosalab/rosa:2019.1 можно устанавливать с помощью dnf. Для этого, как мы уже говорили, применяется команда вида RUN dnf update && dnf install ntp.

Кроме того, пакеты Python в образ можно устанавливать с помощью pip, wheel и conda. Если речь идёт не о Python, а о других языках программирования, то при подготовке соответствующих образов могут использоваться и другие менеджеры пакетов.

При этом для того, чтобы установка была бы возможной, нижележащий слой должен предоставить слою, в который выполняется установка пакетов, подходящий менеджер пакетов. Поэтому если вы столкнулись с проблемами при установке пакетов, убедитесь в том, что менеджер пакетов установлен до того, как вы попытаетесь им воспользоваться.

Например, инструкцию RUN в Dockerfile можно использовать для установки списка пакетов с помощью pip. Если вы так поступаете — объедините все команды в одну инструкцию и разделите её символами разрыва строки с помощью символа \. Благодаря такому подходу файлы будут выглядеть аккуратно и это приведёт к добавлению в образ меньшего количества слоёв, чем было бы добавлено при использовании нескольких инструкций RUN.

Кроме того, для установки нескольких пакетов можно поступить и по-другому. Их можно перечислить в файле и передать менеджеру пакетов этот файл с помощью RUN. Обычно таким файлам дают имя requirements.txt.

Инструкция WORKDIR

Инструкция WORKDIR позволяет изменить рабочую директорию контейнера. С этой директорией работают инструкции COPY, ADD, RUN, CMD и ENTRYPOINT, идущие за WORKDIR. Вот некоторые особенности, касающиеся этой инструкции:

• Лучше устанавливать с помощью WORKDIR абсолютные пути к папкам, а не перемещаться по файловой системе с помощью команд cd в Dockerfile.
• Инструкция WORKDIR автоматически создаёт директорию в том случае, если она не существует.
• Можно использовать несколько инструкций WORKDIR. Если таким инструкциям предоставляются относительные пути, то каждая из них меняет текущую рабочую директорию.

Инструкция ARG

Инструкция ARG позволяет задать переменную, значение которой можно передать из командной строки в образ во время его сборки. Значение для переменной по умолчанию можно представить в Dockerfile. Например: ARG my_var=my_default_value.

В отличие от ENV-переменных, ARG-переменные недоступны во время выполнения контейнера. Однако ARG-переменные можно использовать для задания значений по умолчанию для ENV-переменных из командной строки в процессе сборки образа. А ENV-переменные уже будут доступны в контейнере во время его выполнения. Подробности о такой методике работы с переменными можно почитать здесь.

Инструкция ENTRYPOINT

Инструкция ENTRYPOINT позволяет задавать команду с аргументами, которая должна выполняться при запуске контейнера. Она похожа на команду CMD, но параметры, задаваемые в ENTRYPOINT, не перезаписываются в том случае, если контейнер запускают с параметрами командной строки.

Вместо этого аргументы командной строки, передаваемые в конструкции вида docker run my_image_name, добавляются к аргументам, задаваемым инструкцией ENTRYPOINT. Например, после выполнения команды вида docker run my_image bash аргумент bash добавится в конец списка аргументов, заданных с помощью ENTRYPOINT. Готовя Dockerfile, не забудьте об инструкции CMD или ENTRYPOINT.

В документации к Docker есть несколько рекомендаций, касающихся того, какую инструкцию, CMD или ENTRYPOINT, стоит выбрать в качестве инструмента для выполнения команд при запуске контейнера:

• Если при каждом запуске контейнера нужно выполнять одну и ту же команду — используйте ENTRYPOINT.
• Если контейнер будет использоваться в роли приложения — используйте ENTRYPOINT.
• Если вы знаете, что при запуске контейнера вам понадобится передавать ему аргументы, которые могут перезаписывать аргументы, указанные в Dockerfile, используйте CMD.

В нашем примере использование инструкции ENTRYPOINT ["python", "my_script.py", "my_var"] приводит к тому, что контейнер, при запуске, запускает Python-скрипт my_script.py с аргументом my_var. Значение, представленное my_var, потом можно использовать в скрипте с помощью argparse. Обратите внимание на то, что в Dockerfile переменной my_var, до её использования, назначено значение по умолчанию с помощью ARG. В результате, если при запуске контейнера ему не передали соответствующее значение, будет применено значение по умолчанию.

Документация Docker рекомендует использовать exec-форму ENTRYPOINT: ENTRYPOINT ["executable", "param1", "param2"].

Инструкция EXPOSE

Инструкция EXPOSE указывает на то, какие порты планируется открыть для того, чтобы через них можно было бы связаться с работающим контейнером. Эта инструкция не открывает порты. Она, скорее, играет роль документации к образу, средством общения того, кто собирает образ, и того, кто запускает контейнер.

Для того чтобы открыть порт (или порты) и настроить перенаправление портов, нужно выполнить команду docker run с ключом -p. Если использовать ключ в виде -P (с заглавной буквой P), то открыты будут все порты, указанные в инструкции EXPOSE.

Инструкция VOLUME

Инструкция VOLUME позволяет указать место, которое контейнер будет использовать для постоянного хранения файлов и для работы с такими файлами. Docker Compose

Разница между Docker и Docker Compose

Docker применяется для управления отдельными контейнерами (сервисами), из которых состоит приложение.

Docker Compose используется для одновременного управления несколькими контейнерами, входящими в состав приложения. Этот инструмент предлагает те же возможности, что и Docker, но позволяет работать с более сложными приложениями.

Docker (отдельный контейнер) и Docker Compose (несколько контейнеров)

Типичный сценарий использования Docker Compose

Docker Compose — это, в умелых руках, весьма мощный инструмент, позволяющий очень быстро развёртывать приложения, отличающиеся сложной архитектурой. Сейчас мы рассмотрим пример практического использования Docker Compose, разбор которого позволит вам оценить те преимущества, которые даст вам использование Docker Compose.

Представьте себе, что вы являетесь разработчиком некоего веб-проекта. В этот проект входит два веб-сайта. Первый позволяет людям, занимающимся бизнесом, создавать, всего в несколько щелчков мышью, интернет-магазины. Второй нацелен на поддержку клиентов. Эти два сайта взаимодействуют с одной и той же базой данных.

Ваш проект становится всё популярнее, и оказывается, что мощности сервера, на котором он работает, уже недостаточно. В результате вы решаете перевести весь проект на другую машину.

К сожалению, нечто вроде Docker Compose вы не использовали. Поэтому вам придётся переносить и перенастраивать сервисы по одному, надеясь на то, что вы, в процессе этой работы, ничего не забудете.

Если же вы используете Docker Compose, то перенос вашего проекта на новый сервер — это вопрос, который решается выполнением нескольких команд. Для того чтобы завершить перенос проекта на новое место, вам нужно лишь выполнить кое-какие настройки и загрузить на новый сервер резервную копию базы данных.

Разработка клиент-серверного приложения с использованием Docker Compose

Теперь, когда вы знаете о том, для чего мы собираемся использовать Docker Compose, пришло время создать ваше первое клиент-серверное приложение с использованием этого инструмента. А именно, речь идёт о разработке небольшого веб-сайта (сервера) на Python, который умеет выдавать файл с фрагментом текста. Этот файл у сервера запрашивает программа (клиент), тоже написанная на Python. После получения файла с сервера программа выводит текст, хранящийся в нём, на экран.

Обратите внимание на то, что мы рассчитываем на то, что вы владеете основами Docker, и на то, что у вас уже установлена платформа Docker.

Приступим к работе над проектом.

Создание проекта

Для того чтобы построить ваше первое клиент-серверное приложение, предлагаю начать с создания папки проекта. Она должна содержать следующие файлы и папки:

• Файл docker-compose.yml. Это файл Docker Compose, который будет содержать инструкции, необходимые для запуска и настройки сервисов.
• Папка server. Она будет содержать файлы, необходимые для обеспечения работы сервера.
• Папка client. Здесь будут находиться файлы клиентского приложения.

В результате содержимое главной папки вашего проекта должно выглядеть так: . ├── client/ ├── docker-compose.yml └── server/ 2 directories, 1 file

Создание сервера

Тут мы, в процессе создания сервера, затронем некоторые базовые вещи, касающиеся Docker.

Создание файлов

Перейдите в папку server и создайте в ней следующие файлы:

• Файл server.py. В нём будет находиться код сервера. • Файл index.html. В этом файле будет находиться фрагмент текста, который должно вывести клиентское приложение. • Файл Dockerfile. Это — файл Docker, который будет содержать инструкции, необходимые для создания окружения сервера.

Вот как должно выглядеть содержимое вашей папки server/:

. ├── Dockerfile ├── index.html └── server.py 0 directories, 3 files

Редактирование Python-файла

Добавим в файл server.py следующий код:

#!/usr/bin/env python3
# Импорт системных библиотек python.
# Эти библиотеки будут использоваться для создания веб-сервера.
# Вам не нужно устанавливать что-то особенное, эти библиотеки устанавливаются вместе с Python.
import http.server
import socketserver
# Эта переменная нужна для обработки запросов клиента к серверу.
handler = http.server.SimpleHTTPRequestHandler
# Тут мы указываем, что сервер мы хотим запустить на порте 1234. 
# Постарайтесь запомнить эти сведения, так как они нам очень пригодятся в дальнейшем, при работе с docker-compose.
with socketserver.TCPServer(("", 1234), handler) as httpd:
   # Благодаря этой команде сервер будет выполняться постоянно, ожидая запросов от клиента.
  httpd.serve_forever()

Этот код позволяет создать простой веб-сервер. Он будет отдавать клиентам файл index.html, содержимое которого позже будет выводиться на веб-странице.

Редактирование HTML-файла

В файл index.html добавим следующий текст:

Docker-Compose is magic!

Этот текст будет передаваться клиенту.

Редактирование файла Dockerfile

Сейчас мы создадим простой файл Dockerfile, который будет отвечать за организацию среды выполнения для Python-сервера. В качестве основы создаваемого образа воспользуемся официальным образом, предназначенным для выполнения программ, написанных на Python. Вот содержимое Dockerfile:

1. На всякий случай напоминаю, что Dockerfile всегда должен начинаться с импорта базового образа.
2. Для этого используется ключевое слово 'FROM'.
3. Здесь нам нужно импортировать образ python (с DockerHub).
4. В результате мы, в качестве имени образа, указываем 'python', а в качестве версии - 'latest'.

FROM rosalab/rosa:2019.1

1. Для того чтобы запустить в контейнере код, написанный на Python, нам нужно импортировать файлы 'server.py' и 'index.html'.
2. Для того чтобы это сделать, мы используем ключевое слово 'ADD'.
3. Первый параметр, 'server.py', представляет собой имя файла, хранящегося на компьютере.
4. Второй параметр, '/server/', это путь, по которому нужно разместить указанный файл в образе.
5. Здесь мы помещаем файл в папку образа '/server/'.

ADD server.py /server/
ADD index.html /server/

1. Здесь мы воспользуемся командой 'WORKDIR', возможно, новой для вас.
2. Она позволяет изменить рабочую директорию образа.
3. В качестве такой директории, в которой будут выполняться все команды, мы устанавливаем '/server/'.

WORKDIR /server/

Теперь займёмся работой над клиентом.

Создание клиента

Создавая клиентскую часть нашего проекта, мы попутно вспомним некоторые основы Docker.

Создание файлов

Перейдите в папку вашего проекта client и создайте в ней следующие файлы:

• Файл client.py. Тут будет находиться код клиента. • Файл Dockerfile. Этот файл играет ту же роль, что и аналогичный файл в папке сервера. А именно, он содержит инструкцию, описывающую создание среды для выполнения клиентского кода.

В результате ваша папка client/ на данном этапе работы должна выглядеть так:

. ├── client.py └── Dockerfile 0 directories, 2 files

Редактирование Python-файла

Добавим в файл client.py следующий код:

#!/usr/bin/env python3
# Импортируем системную библиотеку Python.
# Она используется для загрузки файла 'index.html' с сервера.
# Ничего особенного устанавливать не нужно, эта библиотека устанавливается вместе с Python.
import urllib.request
# Эта переменная содержит запрос к 'http://localhost:1234/'.
# Возможно, сейчас вы задаётесь вопросом о том, что такое 'http://localhost:1234'.
# localhost указывает на то, что программа работает с локальным сервером.
# 1234 - это номер порта, который вам предлагалось запомнить при настройке серверного кода.
fp = urllib.request.urlopen("http://localhost:1234/")
# 'encodedContent' соответствует закодированному ответу сервера ('index.html').
# 'decodedContent' соответствует раскодированному ответу сервера (тут будет то, что мы хотим вывести на экран).
encodedContent = fp.read()
decodedContent = encodedContent.decode("utf8")
# Выводим содержимое файла, полученного с сервера ('index.html').
print(decodedContent)
# Закрываем соединение с сервером.
fp.close()

Благодаря этому коду клиентское приложение может загрузить данные с сервера и вывести их на экран.

Редактирование файла Dockerfile

Как и в случае с сервером, мы создаём для клиента простой Dockerfile, ответственный за формирование среды, в которой будет работать клиентское Python-приложение. Вот код клиентского Dockerfile:

# То же самое, что и в серверном Dockerfile.
FROM python:latest
# Импортируем 'client.py' в папку '/client/'.
ADD client.py /client/
# Устанавливаем в качестве рабочей директории '/client/'.
WORKDIR /client/

Docker Compose

Как вы могли заметить, мы создали два разных проекта: сервер и клиент. У каждого из них имеется собственный файл Dockerfile. До сих пор всё происходящее не выходит за рамки основ работы с Docker. Теперь же мы приступаем к работе с Docker Compose. Для этого обратимся к файлу docker-compose.yml, расположенному в корневой папке проекта.

Обратите внимание на то, что тут мы не стремимся рассмотреть абсолютно все команды, которые можно использовать в docker-compose.yml. Наша главная цель — разобрать практический пример, дающий вам базовые знания по Docker Compose.

Вот код, который нужно поместить в файл docker-compose.yml:

 # Файл docker-compose должен начинаться с тега версии.
 # Мы используем "3" так как это - самая свежая версия на момент написания этого кода.
 version: "3"
 # Следует учитывать, что docker-composes работает с сервисами.
 # 1 сервис = 1 контейнер.
 # Сервисом может быть клиент, сервер, сервер баз данных...
 # Раздел, в котором будут описаны сервисы, начинается с 'services'.
 services:
 # Как уже было сказано, мы собираемся создать клиентское и серверное приложения.
 # Это означает, что нам нужно два сервиса.
 # Первый сервис (контейнер): сервер.
 # Назвать его можно так, как нужно разработчику.
 # Понятное название сервиса помогает определить его роль.
 # Здесь мы, для именования соответствующего сервиса, используем ключевое слово 'server'.
 server:
   # Ключевое слово "build" позволяет задать
   # путь к файлу Dockerfile, который нужно использовать для создания образа,
   # который позволит запустить сервис.
   # Здесь 'server/' соответствует пути к папке сервера,
   # которая содержит соответствующий Dockerfile.
   build: server/
   # Команда, которую нужно запустить после создания образа.
   # Следующая команда означает запуск "python ./server.py".
   command: python ./server.py
   # Вспомните о том, что в качестве порта в 'server/server.py' указан порт 1234.
   # Если мы хотим обратиться к серверу с нашего компьютера (находясь за пределами контейнера),
   # мы должны организовать перенаправление этого порта на порт компьютера.
   # Сделать это нам поможет ключевое слово 'ports'.
   # При его использовании применяется следующая конструкция: [порт компьютера]:[порт контейнера]
   # В нашем случае нужно использовать порт компьютера 1234 и организовать его связь с портом
   # 1234 контейнера (так как именно на этот порт сервер 
   # ожидает поступления запросов).
   ports:
     - 1234:1234
 # Второй сервис (контейнер): клиент.
 # Этот сервис назван 'client'.
 client:
   # Здесь 'client/ соответствует пути к папке, которая содержит
   # файл Dockerfile для клиентской части системы.
   build: client/
   # Команда, которую нужно запустить после создания образа.
   # Следующая команда означает запуск "python ./client.py".
   command: python ./client.py
   # Ключевое слово 'network_mode' используется для описания типа сети.
   # Тут мы указываем то, что контейнер может обращаться к 'localhost' компьютера.
   network_mode: host
   # Ключевое слово 'depends_on' позволяет указывать, должен ли сервис,
   # прежде чем запуститься, ждать, когда будут готовы к работе другие сервисы.
   # Нам нужно, чтобы сервис 'client' дождался бы готовности к работе сервиса 'server'.
    depends_on:
     - server

Сборка проекта

После того, как в docker-compose.yml внесены все необходимые инструкции, проект нужно собрать. Этот шаг нашей работы напоминает использование команды docker build, но соответствующая команда имеет отношение к нескольким сервисам:

$ docker-compose build

Запуск проекта

Теперь, когда проект собран, пришло время его запустить. Этот шаг нашей работы соответствует шагу, на котором, при работе с отдельными контейнерами, выполняется команда docker run:

$ docker-compose up

После выполнения этой команды в терминале должен появиться текст, загруженный клиентом с сервера: Docker-Compose is magic!.

Как уже было сказано, сервер использует порт компьютера 1234 для обслуживания запросов клиента. Поэтому, если перейти в браузере по адресу http://localhost:1234/, в нём будет отображена страница с текстом Docker-Compose is magic!.

Полезные команды

Рассмотрим некоторые команды, которые могут вам пригодиться при работе с Docker Compose.

Эта команда позволяет останавливать и удалять контейнеры и другие ресурсы, созданные командой docker-compose up:

$ docker-compose down

Эта команда выводит журналы сервисов:

$ docker-compose logs -f [service name]

Например, в нашем проекте её можно использовать в таком виде: $ docker-compose logs -f [service name].

С помощью такой команды можно вывести список контейнеров:

$ docker-compose ps

Данная команда позволяет выполнить команду в выполняющемся контейнере:

$ docker-compose exec [service name] [command]

Например, она может выглядеть так: docker-compose exec server ls.

Такая команда позволяет вывести список образов:

$ docker-compose images