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Docker in production

Grundkurs Docker: Eine praktische Einführung in die Welt der Container

Gianluca Arbezzano
© Shutterstock / MicroOne

© Shutterstock / MicroOne

Keine andere Technologie hat die IT in den letzten Jahren so geprägt wie Docker. Doch warum ist das so? Was macht Docker so besonders, wie funktioniert die Technologie unter der Haube und wie können Sie vom Trend profitieren? In unserem Grundkurs Docker lernen Sie anhand praktischer Beispiele, Docker und die Container-Technologie richtig einzusetzen.

In diesem mehrteiligen Tutorial gibt Docker Captain Gianluca Arbezzano eine Einführung in die Container-Technologie Docker. Behandelt werden die grundlegenden Mechanismen der Linux-Container, die Funktionsweise der Docker Engine und die Container-Orchestrierung in verteilten Systemen. Erfahren Sie alles, was Sie zum Einstieg in Docker wissen müssen.

Die Reihe ist Teil des Buchprojektes „Docker in Production“, das aktuell unter scaledocker.com entsteht. Im ersten Kapitel ging es darum, welche technologischen Grundlagen aus dem Linux-Ökosystem jeder kennen sollte, der mit Docker arbeiten möchte. In diesem Teil zeigt unser Autor, wie man Docker auf den unterschiedlichen Betriebssystemen zum Laufen bringt und wie die Docker Engine an sich eigentlich architektonisch aufgebaut ist. Im praktischen Teil führt er die Leser an die wichtigsten und am häufigsten genutzten Befehle heran und stellt unter anderem das Command Line Interface anhand von Beispielen vor.

Kann ich noch immer über zwei oder drei Männer springen, so ich es früher konnte? Nein. Bin ich noch immer so schnell, wie ich es mal war? Nein. Aber ich beherrsche noch immer die Grundlagen und die Technik. So kann ich das Spiel weiterhin dominieren. Schon als Kind habe ich nie einen Schritt auf dem Weg übersprungen – ich habe mir eine Basis erarbeitet, weil Sportlichkeit eine flüchtige Sache ist.

Kobe Bryant

Fangen wir also an, die große Docker-Welt zu erkunden. Warum hat Docker eine so große Revolution ausgelöst; warum revolutionieren Container überhaupt die gegenwärtige IT-Szene? Diese Fragen wollen wir nun beantworten. In diesem Kapitel befassen wir uns mit der Docker Engine, denn sie ist die zentrale Anwendung, die es uns ermöglicht, Docker Container zu erstellen und zu managen. Die Docker Engine ist Open Source und wurde in der Programmiersprache Go geschrieben – mit mehr als 27.000 Commits und rund 1.500 Contributors handelt es sich hierbei um eines der größten Open-Source-Projekte der Welt.

Docker Container Virtualization / Quelle: Docker Inc.

Die Abbildung zeigt grob, wie die Docker Engine funktioniert: Sie befindet sich zwischen dem Betriebssytem (OS) und unseren Anwendungen. Docker Container basieren auf Linux, sodass ein Linux-Kernel nötig ist, um mit Docker zu arbeiten. Bei mir bildet ein MacBook Pro die lokale Umgebung; viele der Beispiele in diesem Buch laufen darauf in einer virtuellen Maschine, die ich mit Virtual Box betreibe.

Docker auf Ubuntu installieren

Dies ist eine interaktive Anleitung; neben der Lektüre können alle hier erklärten Arbeitsschritte direkt auch selbst mitgemacht werden. Darum beginnen wir damit, wie man Docker auf dem eigenen Laptop installiert. Auf Ubuntu geht es mit ein paar einfachen Schritten los; es gibt aber auch Implementierungen für andere Linux-Distributionen.

1. Repositories aktualisieren

$ sudo apt-get update
$ sudo apt-get install apt-transport-https ca-certificates
$ sudo apt-key adv --keyserver hkp://p80.pool.sks-keyservers.net:80
   --recv-keys 58118E89F3A912897C070ADBF76221572C52609D

2. Wenn die Datei nicht existiert, kann man sie mit seinem bevorzugten Editor erstellen

$ /etc/apt/sources.list.d/docker.list

3. Folgende Zeile muss in die Datei kopiert werden:

$ deb https://apt.dockerproject.org/repo ubuntu-xenial main

4. APT Index aktualisieren

$ sudo apt-get update

5. Docker installieren

 
$ sudo apt-get purge lxc-docker
$ sudo apt-get install linux-image-extra-$(uname -r)
   linux-image-extra-virtual docker-engine

6. Docker Daemon starten

$ sudo service docker start

7. Den ersten Container starten

$ sudo docker run hello-world

Docker stellt grundsätzlich eine gute Dokumentation für die Installation auf Linux bereit; wer aber mit einem MacBook oder unter Windows arbeitet, findet in den nächsten zwei Absätzen eine Installationsanleitung [1].

Docker auf dem Mac installieren

Docker for Mac [2] ist ein Tool, das die Verwendung der Docker Engine unter MAC OS X erleichtert. Es handelt sich um eine einfache dmg, die direkt von der Seite heruntergeladen und auf dem MacBook installiert werden kann.

Sobald das Programm läuft, kann Docker auf dem Terminal genutzt werden. Hierzu wird es einfach geöffnet, anschließend wird folgender Befehl ausgeführt:

$ sudo docker run hello-world

Docker auf Windows installieren

Auf Windows kann man sich die Benutzung von Docker in der Entwicklungsumgebung auf die gleiche Weise vereinfachen: Man muss lediglich das Tool Docker for Windows herunterladen [3], es als klassische Anwendung installieren und schon kann man anfangen, mit Docker zu spielen.

Man sollte allerdings im Kopf behalten, dass Docker, trotz dieser beiden Lösungen, Linux benötigt, um zu funktionieren. Sowohl Docker for Mac als auch Docker for Windows arbeiten mit einer virtuellen Maschine und einem gemeinsamen Layer, der die Arbeit mit Docker genauso gestaltet wie unter Linux.

Die erste HTTP-Anwendung ausführen

Micro [4] ist ein in der Programmiersprache Go geschriebener Dienst, der in Form einer sehr kleinen Anwendung, zwei HTTP-Zugangspunkte zur Verfügung stellt. Der Index zeigt die Container-IP an; außerdem kann über /health überprüft werden, ob der Service wie erwartet funktioniert. Der Dienst läuft auf Port 8000.

$ docker run -p 8000:8000 gianarb/micro:1.0.0

run ist einer der wichtigsten Befehle in der Docker Engine. Er startet einen neuen Container in Form eines Images, das in diesem Fall auf gianarb/micro version 1.0.0 basiert. Mit -p kann ein Port vom Container an den Host weitergegeben werden. In diesem Fall kontaktieren wir so den HTTP-Server. Jetzt ist die Seite localhost:8000 im Browser erreichbar.

Die Architektur der Docker Engine

Wir haben bereits die Begriffe des Images, der Container, der Command Line und des Daemons benutzt; bevor wir weitermachen, schauen wir uns nun an, wie die Docker Engine aufgebaut ist, um die Architektur und Terminologie zu verstehen. Docker besteht aus zwei zentralen Bestandteilen, nämlich:

  1. dem HTTP-Server, der in der Praxis das Backend bildet, das ein REST API zur Integration von Anwendungen in die Engine zur Verfügung stellt und
  2. dem Docker CLI, einem Command Line Tool, das das API verwendet, um alle Funktionen leicht benutzbar zu machen.

Die Docker-Architektur / Quelle: Docker Inc.

Seit Docker 1.11 sind der Daemon und das CLI getrennte Binaries, die man zusätzlich zur Engine installieren oder weglassen kann, je nach eigenem Bedarf. Diese Lösung ist auch gut für die Produktion geeignet, wo es möglich ist, nur der Daemon zu installieren.

Der Docker Daemon kann unmittelbar mit dem Kommando dockerd aufgerufen werden. Er unterstützt verschiedene Kommunikationsprotokolle und öffnet standardmäßig einen Unix Socket unter unix:///var/run/docker.sock. Es gibt zahlreiche Möglichkeiten, dem Befehl etwas anzuhängen, zum Beispiel:

  • -D, um den Debug-Modus freizugeben,
  • -H, zur Konfiguration des tcp-Hosts, beispielsweise tcp://192.168.1.3:2376 und
  • -tls, um TLS zu aktivieren bzw. zu deaktivieren. Der Standardwert lautet false; für die Produktion ist die Aktivierung aber sehr empfehlenswert.
$ dockerd -D -H tcp://192.168.1.3:2376 --tls=false

Denkt daran, dass ein Prozessmanager die beste Lösung für das Management von Prozessen und Services darstellt. Jede Linux-Distribution bringt ihr eigenes Tool dafür mit; für Ubuntu, Fedora und CentOS sind das Upstart und systemd.

Während des Setups auf den verbreiteten Linux-Distributionen, beispielsweise im Fall der drei vorgenannten, richtet Docker ein allgemeines Init-Standardskript ein, das nachfolgend an die eigenen Anwendungsfälle angepasst werden kann. In Ubuntu 15.04 kann die Datei unter in /etc/init.d/docker gefunden werden. Sie enthält alle notwendigen Funktionen zum Prozessmanagement wie start, restart und stop.

Image und Registry

Um das Innenleben von Docker zu verstehen, müssen wir uns nun zwei weitere Konzepte genauer anschauen: Image und Registry. Jeder Container wird aus einem Basis-Image erstellt, einem Read-Only Template, das beispielsweise die Anwendung oder eine Basisversion von Ubuntu enthält. Images können aus Containern oder anderen Images mit einem Dockerfile erstellt werden. In folgendem Beispiel ziehen wir nginx aus dem offiziellen Repository:

\$ docker pull nginx

Wir laden jetzt ein offizielles Image aus dem Hub herunter; davon stehen dort viele zur Verfügung. Offiziell bedeutet in diesem Fall, dass bestimmte Organisationen oder Unternehmen die Images erstellt haben und pflegen, etwa für nginx, Ubuntu, Debian, Redis, Apache, PHP plus, und dass sie diese Images zur Erstellung von Containern freigegeben haben. Aus diesen Schichten wird dann das Dateisystem zusammengestellt – die Downloads werden von Docker parallel verwaltet,was den Pull unterm Strich effizienter und schneller macht..

\$ docker run -d --name demo_nginx -p 80:80 nginx
\$ docker ps

Nun haben wir das Image, das jemand anderes erstellt hat und haben daraus einen neuen Container erstellt. Wenn man jetzt den Browser öffnet und localhost:80 aufruft, sieht man, dass dort nginx läuft. Den Container selbst können wir wie folgt direkt aufrufen:

$ docker exec -it demo_nginx /bin/bash

Änderungen an index.html müssen gespeichert werden, damit sie erhalten bleiben. Dazu wird eine neue Schicht auf Basis der aktuellen erstellt. Wird auf das Speichern verzichtet, gehen alle Änderungen, die in einem laufenden Container gemacht wurden, verloren. Das Kommando zum Speichern kann außerhalb des vorherigen Containers ausgeführt werden:

$ docker commit demo_nginx my/nginx

Nun haben wir eine neue Schicht erstellt. Das Image my/nginx kann als Ausgangspunkt für andere Images dienen oder auf den Server deployed werden. Die geänderten Images werden von oben nach unten gelesen; wenn wir index.html zweimal verändern und committen, wird nur die neueste Version angezeigt.

UnionFS [5] ist ein Filesystem-Dienst für Linux, der einen Union Mount für andere Dateisysteme erstellt, um Dateien und Verzeichnisse als Branches zu mergen und ein virtuelles Dateisystem zu erstellen. Docker nutzt diese Technologie, um Images zu splitten und zu mounten. Jedes Image baut auf etwas anderem auf; die so entstandenen Schichten werden nicht kopiert, sondern wiederverwendet, wenn sie notwendig sind. Auf der obersten Schicht kann geschrieben werden. Sie wird beim Start des Containers hinzugefügt und stellt den zentralen Unterschied zwischen Images und Containern dar, denn Images haben keine solche Schicht. Loggt man sich in einen Container ein und nimmt dort via su Änderungen vor, die man ohne Commit löscht, gehen diese Änderungen verloren.

Images können auch auf eine andere Art erstellt werden. Am besten ist die Verwendung von Dockerfiles, weil darin alle nötigen Kommandos und Informationen enthalten sind. Wenn ein Container ohne Dockerfile aus dem interaktiven Modus heraus erstellt wird, müssen alle Kommandos direkt in den Container eingefügt werden. Der Container muss dann bereits nach kurzer Zeit committed werden und kann danach nicht repliziert oder aktualisiert werden. Das Dockerfile ist im VCS normalerweise in der Nähe der Anwendung zu finden, beispielsweise in der Anwendung Micro [6]. Alternativ kann man ein Repository mit einem Set Dockerfiles erstellen, um daraus die eigenen Standard-Images zu erstellen [7].

Dockerfile im Repository der Anwendung

Dockerfiles nah bei der Anwendung zu speichern hilft Entwicklern dabei, eine Entwicklungsumgebung zu erstellen. Dockerfiles im Repository sind eine gute Option, um neuen Entwicklern den Einstieg in die Arbeit an der Anwendung zu ermöglichen, ohne dass sie Zeit für die Konfiguration des Laptops mit allen Services der Anwendung brauchen. Außerdem verändern sich das Dockerfile und die Anwendung parallel, das kann über Git nachverfolgt werden. Der letzte Aspekt ist darum relevant, weil so auch Rollbacks oder QA nicht nur für den Code, sondern auch für das Dockerfile möglich sind.

Ein Dockerfile ist praktisch nur eine Textdatei, die die Befehle und Anweisungen enthält, die Docker zur Erstellung von Images braucht.

FROM ubuntu:15.04

RUN apt-get update RUN apt-get install -y php5 RUN echo "<?php echo ’Hello
folks!’;" > /var/index.php

WORKDIR /var

CMD ["php", "-S", "0.0.0.0:9090", "-t", "."]

Dieses Dockerfile hier enthält ein PHP-Skript, das „Hello folks!“ ausgibt. Mit diesem Dockerfile spezifizieren wir das Basis-Image.

FROM ubuntu:15.04  

Mit dem entsprechenden Kommando wird Apache2 installiert und der Index erstellt. CMD beschreibt das Kommando, das den Prozess im laufenden Container startet. In diesem Beispiel fangen wir damit an, den integrierten PHP Web-Server zu starten.

$ docker build -t php-example .

build ist ein Befehl, mit dem ein Image aus einem Dockerfile erstellt wird. -t gibt den Namen des Images an und . gibt den Pfad des Verzeichnisses an, der das Dockerfile beinhaltet. Aus diesem Image können Container erstellt werden; mit dem run-Befehl kann man die Anwendung starten.

$ docker run -it -p 9090:9090 php-example

Als nächstes öffnen wir localhost:9090 in einem Browser.

In der echten Welt wird die index.php der Anwendung nicht mit dem Container erstellt, sondern mit der ADD-Anweisung hinzugefügt.

ADD ./directory/to/add/ /path/into/the/container

Wenn, wie in unserem Beispiel hier, die Datei index.php im gleichen Ordner wie das Dockerfile liegt, kann folgender Befehl

RUN echo "<?php echo ’Hello folks!’;" > /var/index.php

durch

ADD ./index.php /var/index.php

ersetzt werden.

Eine ./index.php-Datei ist ein PHP-Script, das folgendes enthält:

<?php echo ’Hello folks!’; > 

Nun wird das Image noch einmal erstellt; sobald es fertig ist, wird index.php aus dem Dateisystem entfernt. Danach versuchen wir erneut, einen Container zu starten:

$ docker build -t your-username/php-example .
$ rm -rf index.php
$ docker run -it -p 9090:9090 your-username/php-example

Wie man nun im Browser sieht, wird die richtige Seite auch ohne die Datei angezeigt, weil ein neuer Container erstellt wurde, der die Anwendung enthält. Das bedeutet, dass die Anwendung nun wie ein Artefakt geteilt und deployed werden kann.

Die Registry ist in diesem Kontext ein weiteres wichtiges Tool, das von Docker zur Verfügung gestellt wird. Die Registry hilft beim Verwalten der Distribution unserer Images. Es gibt sowohl öffentliche als auch private Registries; die bekannteste ist hub.docker.com. Sie enthält viele öffentlich zugängliche Images; registrierte Nutzer können dort aber auch private Images verwalten. Wer noch nicht auf dem Hub registriert ist, sollte das jetzt tun – es ist nämlich an der Zeit, your-username/php-example dorthin zu pushen.

$ docker login

Mithilfe dieses Befehls erlaubt man dem Docker Daemon, mit dem eigenen Hub-Account zu kommunizieren. Der Name des Images bestimmt ein spezifisches Verhalten, so wird etwa unter my-username der eigene Nutzername eingesetzt – in meinem Fall gianarb, da dies mein Username in Docker Hub ist.

$ docker push gianarb/php-example

Jetzt ist unser Image öffentlich im Hub zugänglich und wir können all unsere Images auf der Profilseite sehen.

$ docker rmi -f gianarb/php-example
$ docker pull gianarb/php-example

Der erste Befehl löscht das Image vom Laptop; der zweite zieht es aus dem Hub. Das ist ein sehr einfaches Beispiel, das zeigt, was eine Registry ist und wie sie eure Images verwaltet. Docker kann auch Tags verwalten und stellt Tools zur Verfügung, mit denen der Unterschied zwischen den Images und den Containern im Repository markiert wird. So weiß man, womit man arbeitet, bevor der Versuch unternommen wird, ein neues Image aus einem Container zu erstellen. Im nächsten Kapitel sehen wir uns diese Funktionen in der Praxis an.

Docker Command Line Tool

Die Command Line ist ein vollständiges und mächtiges Tool, um mit dem Daemon zu interagieren. Der sichere Umgang damit hilft dabei, Container zu erstellen und zu verwalten.

Mit dem Befehl docker -help können wir uns eine Liste von Kommandos anzeigen lassen. Viele davon sind uns bereits über den Weg gelaufen, aber diese Übersicht ist ganz gut, um sich die am meisten verwendeten Kommandos noch einmal anzeigen zu lassen.

run

$ docker run hello-world

Dieser Befehl benutzt das hello-world-Image, um einen neuen Container zu starten. Es stehen viele Optionen dafür zur Verfügung, mit denen Ports geteilt, Volumes gemounted, Container in spezifischen Netzwerken ausgeführt und der Ressourcenverbrauch für einzelne Container limitiert werden können. Was das in der Praxis bedeutet, zeigt folgendes langes Beispiel für einen solchen Befehl:

$ docker run -i -t -p 8000:8000 \
   -v /home/gianarb/.ssh/id_rsa:/root/.ssh/id_rsa \
   -v $PWD:/opt \
   --network front-tier \
   --memory 10M \
   --name site \
   gianarb/micro
  • -i hält das STDIN offen
  • -t weist ein tty zu
  • -p teilt einen Port aus dem Container mit dem Host; in diesem Fall Port 8000 bis 8000. Dieser Wert ist ein Array, es können also auch mehrere Ports geteilt werden. Es müssen dafür einfach nur weitere -p-Werte spezifiziert werden.
  • -v teilt Dateien und Verzeichnisse wie Volumes aus dem Host mit dem Container. Dieser Wert ist ebenfalls ein Array; in diesem Beispiel werden zwei Volumes geteilt. Das erste ist mein ssh-key, der vom Host unter dem Pfad /home/gianarb/.ssh/id_rsa im Container /root/.ssh/id_rsa gespeichert wird.
  • -network fügt diesen Container dem Front-Tier-Netzwerk hinzu. Was das bedeutet, werden wir später sehen.
  • -memory beschränkt das durch den Container verwendbare RAM auf 10 Megabyte
  • -name ist der Name des Containers
  • gianarb/micro ist der Name des Images

ps

$ docker ps

Dieser Befehl zeigt die Nummer der Container an, die aktuell laufen, mit der Option -a kann die Liste der gestoppten Container angezeigt werden. Jeder Container hat eine ID oder einen Namen; zur Ausführung von Befehlen, die eine Container ID brauchen, kann der vollständige Name oder eine partielle ID genutzt werden (es reicht sogar der erste Buchstabe, wenn er nur einmalig verwendet wird).

exec

$ docker exec container_name ls -lsa

Damit wird ein Befehl ausgeführt (hier: ls -lsa); in diesem Fall in einem laufenden Container (container_name).

logs

$ docker logs container_name

Damit lassen sich die Logs anzeigen, die ein Container geschrieben hat. Mit der Option -f kann man die Logs verfolgen.

push and pull

$ docker pull gianarb/micro:1.0.0
$ docker push gianarb/micro

Diese beiden Befehle werden benutzt, um Images zu verwalten und sie in eine Remote Registry zu schieben oder daraus zu beziehen.

tags

$ docker tag 5wgs46h gianarb/micro:1.0.1

Jedem Image kann ein Tag zugewiesen werden, dabei handelt es sich um ein Label, das dem Image zugeordnet wird. Der Standard-Tag ist latest, man kann aber auch dem Best Practice folgen und beispielsweise wie in einer normalen Code-Basis mit SemVer [8] versionieren. In diesem Beispiel taggen wir das Image mit der ID 5wgs46h durch etwas wie example:1.0.1. Außerdem kann der Befehl tag zur Vorbereitung des Pushs eines Images in die eigene Registry genutzt werden. Der Standard ist hier registry-1.docker.io, allerdings kann auch ein anderes Ziel definiert werden, um das Image in eine private Registry zu pushen.

$ docker tag 5wgs46h registry.gianarb.it:gianarb/micro:1.0.1

inspect

$ docker inspect 4645shgre

inspect gibt Informationen über Images und laufende Container aus. Eine sehr nützliche Option ist -format, das den typischen CLI-Output in ein rohes JSON-Format konvertiert, inklusive Informationen zu Volumes, Ports, IP und allem anderen, was der Daemon über den Container weiß. Das ist sehr nützlich, um grundlegende Automatisierungen mit Tools wie jq [9] einzurichten. Diese erlauben, JSON-Dateien direkt an den Bash zu übergeben.

start, stop, restart, kill

$ docker start 464gts4

Ein Docker Container führt Prozesse aus und verwaltet diese. Darum kann er genau wie ein normaler Prozess gestartet, gestoppt, gekillt und neu gestartet werden.

save, import

$ docker save gianarb/micro > micro.tar.gz
$ cat micro.tar.gz | docker import - my/micro:new
$ docker import http://example.exampleapp.com/micro.tar.gz

Wie bereits erwähnt ist die Registry der beste Weg, um Images auszuliefern und zu verteilen; Docker unterstützt jedoch auch den Befehl save, mit dem ein tarball des Images erstellt wird, sowie den Befehl import, mit dem Docker Images aus dem tarball erstellt werden. Dieses Vorgehen ist beim Entwickeln von Anwendungen gut geeignet, besonders wenn man etwas mit jemandem teilen möchte. Wenn es hingegen um die Verwaltung der Produktions-Releases und um das Deployment geht, ist die Registry die beste Option zur Auslieferung und Verteilung von Images.

Volumes und Dateisysteme

Wie wir bereits wissen, hat jeder Container sein eigenes isoliertes Dateisystem. Wir wissen außerdem, dass der Container aus verschiedenen Schichten besteht. Mit den Volumes haben wir uns aber noch nicht beschäftigt. Ein Data Volume ermöglicht es dem Container, das Union-Dateisystem zu umgehen. Volumes werden initialisiert, wenn ein Container erstellt wird; sie stellen Funktionen für das Persistieren und Teilen von Daten bereit. Jedes Volume hat einen Mount Point und falls bereits Daten vorliegen, werden diese in das Container-Volume kopiert und sind dort verfügbar bzw. nutzbar:

$ docker run -it -v /tmp ubuntu /bin/bash

Mit der Option -v werden neue Volumes erstellt und dem Container hinzugefügt:

$ docker run -it -v /tmp -v /opt ubuntu /bin/bash

Man kann auch mehrere Volumes miteinander verbinden, um sie alle demselben Container anzuhängen.

Ein Volume zu erstellen ist nützlich, wenn eine Anwendung Daten enthält, die mit in anderen Container gemounted werden sollen. Ein und dasselbe Volume kann von mehreren Containern verwendet werden. Wenn der aktuelle Container stirbt oder gelöscht wird, sind alle im Volume gespeicherten Dateien weiterhin verfügbar und können an den nächsten Container angehängt werden. Volumes werden normalerweise genutzt, um beispielsweise Logs und den Cache zu verwalten. Sie können mit dem Keyword VOLUME auch im Dockerfile beschrieben werden:

VOLUME /tmp

Auch spezifische Verzeichnisse aus dem Host können direkt in den Container -v /tmp:/temporary gemapt werden. Der erste Pfad ist das Verzeichnis im Host; der zweite der Mount Point für den Container. Dauerhafte Änderungen an einem Volume werden innerhalb und außerhalb des Containers geteilt, weshalb dieses Feature perfekt für die Entwicklung geeignet ist. So kann das Projekt in einen Container gemounted und die Produktionsumgebung eben dort simuliert werden. Es ist allerdings wichtig zu bedenken, dass Daten innerhalb eines Volumes persistiert werden, auch wenn der Container abläuft.

Wenn ein Volume nicht gemapt wird, aber man wissen möchte, wo es sich auf dem Host befindet, kann der Befehl docker inspect genutzt werden. Das Feld Mounts gibt Auskunft:

{
    ...
        "Mounts": [
            {
                "Name": "0f83dc",
                "Source": "/var/lib/docker/volumes/0f83dc/_data",
                "Destination": "/tmp",
                "Driver": "local",
                "Mode": "", "RW": true,
                "Propagation": ""
            }
        ],
    ...
}

Außerdem können CLI-Befehle genutzt werden, um Volumes zu erstellen, zu persistieren oder zu löschen:

$ docker volume ls
$ docker volume create
$ docker volume rm

Diese Funktion stellt eine der Kernfunktionen für die Verwendung von Containern in der Entwicklung und im Deployment dar. Aus diesem Grund stellt Docker auch eine gute Abstraktionsschicht zur Verfügung, auf der eigene Plug-ins zum Mounten verschiedener Dateisysteme wie NFS oder eigens entwickelter Lösungen verwendet werden können. Es gibt zahlreiche Plug-ins, die das Mounten dezentraler Speicherdienste erlauben, beispielsweise Flocker [10]. Infinit [11] ist ein weiteres spannendes Projekt, das eine Docker-Integration für die Verwaltung dezentralisierter Volumes auf verschiedenen Plattformen anbietet, beispielsweise für Amazon S3 und Azure. Das Projekt bietet einen Dienst für die Verwendung von persistiertem und skalierbarem Speicher verschiedener Cloud-Anbieter an. Wenn man mit einem Cluster von Docker Engines arbeitet, wird das Volume auf dem gleichen Host erstellt, auf dem der Container gestartet wird. Wenn man Container auf verschiedenen Servern aufsetzt, bedeutet das, dass die anderen Maschinen keinen Zugriff auf die Volumes haben. Infinit schafft hier Abhilfe und kümmert sich um die Migration von Volumes in einem Cluster.

volume kann außerdem zur Erstellung von Backups verwendet werden. Ein Volume, das in einem anderen Container erstellt wurde, kann mit -volumes-from <volume-name> angehängt werden, wie das Beispiel zeigt:

$ docker run --rm --volumes-from img_avatar -v \
   $PWD:/backup ubuntu tar cvf /backup/backup.tar
      /var/www/front/public/avatar

Wie bereits gezeigt, kann das gleiche Volume zugleich in mehr als einem Container eingesetzt werden. Allerdings muss man dabei in Erinnerung behalten, dass zwei Anwendungen, die in dieselben Dateien schreiben, zu fehlerhaften Daten führen können. Das ist ganz insgesamt ganz nützlich, man muss allerdings auch wissen, wann und wo man es nutzt.

Network und Links

Volumes helfen also dabei, Daten zu verwalten. Genauso nützlich sind die Features Network und Links, die dazu da sind, Container miteinander zu verbinden und die Kommunikation zwischen unseren Anwendungen zu ermöglichen. Das ist darum so wichtig, weil es zumeist zu den primären Anforderungen an eine Anwendung gehört, dass sie mit anderen Services kommunizieren kann, beispielsweise mit MySQL, Redis, Vault oder mit anderen Containern im Cluster.

Der einfachste Weg zur Verbindung von zwei Containern ist ein Link:

$ docker run --name mysql-service -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=root -d mysql
$ docker run --name my-wordpress \
   -e WORDPRESS_DB_PASSWORD=root \
   -e WORDPRESS_DB_HOST=mysql.my-wordpress \
   --link mysql-service:mysql.my-wordpress \
   -d wordpress

Wir erstellen hier einen MySQL-Container mit dem Root-Passwort “root” und verbinden ihn mit einem WordPress-Container. MySQL kann vom WordPress-Container aus nun mit dem Hostname mysql.my-wordpress erreicht werden.

-link <container-name>:alias ist das Format des Links, mit dem eine bidirektionale Kommunikation zwischen den beiden Containern ermöglicht wird; der Alias definiert den Hostname, der dafür benutzt wird. Es können multiple Links erstellt werden – dafür muss man nur mehr -link-Optionen einfügen, wenn der run-Befehl ausgeführt wird.

Das Konzept der Links ist leicht verständlich, allerdings ist es eine Legacy-Funktion. Seit Docker 1.9 steht das neue Konzept des Networks in stabiler, gebrauchsfertiger Version zur Verfügung. Bevor wir uns nun genau dieses ansehen, sollten wir aber einen Blick darauf werfen, wie Docker die Kommunikation zwischen Containern handhabt.

Docker erstellt standardmäßig ein neues Network Interface unter dem Namen docker0 und ein Bridge Network, das mit dem folgenden Befehl inspiziert werden kann:

$ docker network inspect bridge

Dabei wird eine natürlich geordnete Tabelle erstellt, die eine Außenkommunikation zwischen allen Containern, die mit docker0 verbunden sind, und der Außenwelt erlaubt.

$ sudo iptables -L -n

Netzwerke stellen den besten Weg dar, um Verbindungen und den Traffic zwischen unseren Containern zu managen. Wir wissen bereits, dass Docker standardmäßig eine Bridge erstellt. Das bedeutet, dass jeder Container im Netzwerk frei mit jedem anderen Container darin kommunizieren kann.

Wir können unser letztes Beispiel (das mit dem WordPress-Container) also konvertieren:

$ docker network create wp-test
$ docker run --name mysql-service -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=root --network
   wp-test -d mysql
$ docker run --name my-wordpress \
   -e WORDPRESS_DB_PASSWORD=root \
   --network wp-test \
   -d wordpress

Geändert hat sich nun, dass wir keinen Alias mehr haben, sondern stattdessen den Namen des Servers verwenden. Das liegt daran, weil Docker einen eingebetteten DNS-Server verwendet, der dieses Feature zur Verfügung stellt. Das Feature steht aber nicht in Verbindung mit der Standard-Network-Bridge zur Verfügung, sondern nur, wenn man ein eigenes Netzwerk erstellt (hier: wp-test).

Fazit

Wir haben uns hier die Docker Engine angesehen, die in ein großes Ökosystem rund um die Container eingebettet ist. Jetzt wissen wir, was Docker ist und wie man mit dem Daemon interagiert und können darauf aufbauen.

Geschrieben von
Gianluca Arbezzano
Gianluca Arbezzano
Software Engineer at InfluxData. The main way to improve and grow is to share what you do to catch feedback to expand my points of view. I am an enthusiast open source contributor and maintainer of different projects in different languages. DevOps evangelist and Docker Captain I am happy to make my environment efficient and secure for me and my team.
Kommentare
  1. Alexander Krumrein2017-09-10 11:08:30

    Hallo Gianluca,
    bitte gestatte mir einen Hinweis zu der Abbildung "Docker Container Virtualization". Hier sollte besser die Grafik https://www.docker.com/sites/default/files/Container%402x.png eingebunden sein.
    Grüße, Alex

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