Κατανόηση των διαφορών μεταξύ Docker και Virtual Machines

Εισαγωγή στο Docker και στις εικονικές μηχανές

Το Docker και οι εικονικές μηχανές (VM) είναι και τα δύο δημοφιλή εργαλεία για την ανάπτυξη εφαρμογών, αλλά λειτουργούν με θεμελιωδώς διαφορετικούς τρόπους. Πολλοί προγραμματιστές μπερδεύονται με το πώς το Docker μπορεί να παρέχει ένα πλήρες σύστημα αρχείων, απομονωμένη δικτύωση και άλλες δυνατότητες χωρίς την επιβάρυνση που συνήθως σχετίζεται με τα VM.

Αυτό το άρθρο στοχεύει να διευκρινίσει τις διακρίσεις μεταξύ του Docker και των παραδοσιακών εικονικών μηχανών, εξηγώντας γιατί το Docker θεωρείται συχνά πιο ελαφρύ και πιο εύκολο για την ανάπτυξη λογισμικού. Θα εμβαθύνουμε στις υποκείμενες τεχνολογίες και τα πρακτικά οφέλη από τη χρήση του Docker σε περιβάλλοντα παραγωγής.

Εντολή	Περιγραφή
FROM	Καθορίζει την εικόνα βάσης που θα χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία ενός κοντέινερ Docker.
WORKDIR	Ορίζει τον κατάλογο εργασίας μέσα στο κοντέινερ Docker.
COPY	Αντιγράφει αρχεία ή καταλόγους από τον κεντρικό υπολογιστή στο κοντέινερ Docker.
RUN	Εκτελεί μια εντολή στο κοντέινερ Docker κατά τη διαδικασία κατασκευής.
EXPOSE	Ενημερώνει το Docker ότι το κοντέινερ ακούει στις καθορισμένες θύρες δικτύου κατά τη διάρκεια εκτέλεσης.
CMD	Καθορίζει την εντολή που θα εκτελείται εντός του κοντέινερ του Docker κατά την εκκίνηση.
config.vm.box	Καθορίζει το βασικό πλαίσιο που θα χρησιμοποιηθεί για την εικονική μηχανή Vagrant.
config.vm.network	Διαμορφώνει τις ρυθμίσεις δικτύου, όπως η προώθηση θυρών από τον κεντρικό υπολογιστή στο VM.
config.vm.provision	Καθορίζει τον τρόπο παροχής της εικονικής μηχανής, όπως η εκτέλεση σεναρίων κελύφους κατά τη διάρκεια της εγκατάστασης.

Εξερευνώντας το Dockerfile και το Vagrantfile

Στα παραδείγματα που παρέχονται, δείξαμε αρχικά πώς να δημιουργήσετε ένα Dockerfile για την ανάπτυξη μιας εφαρμογής Node.js. Το Dockerfile ξεκινά καθορίζοντας τη βασική εικόνα με το εντολή, σε αυτήν την περίπτωση, χρησιμοποιώντας έναν επίσημο χρόνο εκτέλεσης Node.js. Η ρύθμιση του καταλόγου εργασίας μέσα στο κοντέινερ επιτυγχάνεται με το εντολή, η οποία διασφαλίζει ότι οι επόμενες εντολές εκτελούνται στον καθορισμένο κατάλογο. ο Η εντολή χρησιμοποιείται για τη μεταφορά των αρχείων package.json και του κώδικα εφαρμογής στο κοντέινερ. ο RUN Στη συνέχεια, η εντολή εγκαθιστά τις απαραίτητες εξαρτήσεις μέσα στο κοντέινερ. Εκθέτουμε τη θύρα στην οποία εκτελείται η εφαρμογή χρησιμοποιώντας το εντολή, και τέλος, το Η εντολή ορίζει την εντολή εκτέλεσης της εφαρμογής κατά την εκκίνηση του κοντέινερ.

Για το παράδειγμα Vagrantfile, η διαμόρφωση ξεκινά καθορίζοντας το πλαίσιο βάσης με το εντολή, εδώ χρησιμοποιώντας το Ubuntu 20.04. Οι ρυθμίσεις δικτύου διαμορφώνονται χρησιμοποιώντας το εντολή, η οποία προωθεί τη θύρα 8080 στον κεντρικό υπολογιστή στη θύρα 80 του επισκέπτη VM, επιτρέποντας εξωτερική πρόσβαση σε υπηρεσίες που εκτελούνται στο VM. ο Η εντολή χρησιμοποιείται για την εκτέλεση ενός σεναρίου φλοιού που ενημερώνει τη λίστα πακέτων και εγκαθιστά το Apache2, εφοδιάζοντας το VM με το απαραίτητο λογισμικό. Αυτές οι εντολές παρουσιάζουν τα θεμελιώδη βήματα για τη δημιουργία ενός περιβάλλοντος VM, προσφέροντας μια πιο παραδοσιακή προσέγγιση σε σύγκριση με το περιβάλλον κοντέινερ που παρέχεται από το Docker.

# Use an official Node.js runtime as a parent image
FROM node:14

# Set the working directory inside the container
WORKDIR /usr/src/app

# Copy package.json and package-lock.json to the container
COPY package*.json ./

# Install the application dependencies inside the container
RUN npm install

# Copy the rest of the application code to the container
COPY . .

# Expose the port the app runs on
EXPOSE 8080

# Define the command to run the app
CMD ["node", "app.js"]

# -*- mode: ruby -*-
# vi: set ft=ruby :

# All Vagrant configuration is done below. The "2" in Vagrant.configure
# configures the configuration version (we support older styles for
# backwards compatibility). Please don't change it unless you know what
# you're doing.
Vagrant.configure("2") do |config|
  # Use Ubuntu 20.04 as the base box
  config.vm.box = "ubuntu/focal64"

  # Forward port 8080 on the host to port 80 on the guest
  config.vm.network "forwarded_port", guest: 80, host: 8080

  # Provision the VM with a shell script
  config.vm.provision "shell", inline: <<-SHELL
    sudo apt-get update
    sudo apt-get install -y apache2
  SHELL
end

Κατανόηση Docker και Virtual Machines

Μία από τις βασικές διακρίσεις μεταξύ του Docker και των εικονικών μηχανών (VM) έγκειται στον τρόπο με τον οποίο χρησιμοποιούν τους πόρους του συστήματος. Τα VM τρέχουν σε έναν hypervisor, ο οποίος μιμείται το υλικό και επιτρέπει σε πολλαπλά λειτουργικά συστήματα να εκτελούνται ταυτόχρονα σε έναν κεντρικό υπολογιστή. Αυτό απαιτεί από κάθε VM να περιλαμβάνει ένα πλήρες λειτουργικό σύστημα επισκέπτη, το δικό του σύνολο βιβλιοθηκών και δυαδικά αρχεία. Αυτό όχι μόνο καταναλώνει σημαντικούς πόρους του συστήματος, αλλά αυξάνει επίσης το συνολικό μέγεθος και την πολυπλοκότητα της ανάπτυξης και της συντήρησης.

Αντίθετα, το Docker αξιοποιεί την τεχνολογία κοντέινερ, η οποία επιτρέπει σε πολλά κοντέινερ να μοιράζονται τον ίδιο πυρήνα λειτουργικού συστήματος. Κάθε κοντέινερ εκτελείται ως απομονωμένη διαδικασία στο χώρο χρήστη. Αυτό σημαίνει ότι τα κοντέινερ είναι πολύ ελαφρύτερα και πιο γρήγορα στην εκκίνηση σε σύγκριση με τα VM, καθώς δεν χρειάζεται να εκκινήσουν ένα ολόκληρο λειτουργικό σύστημα. Το Docker επιτυγχάνει την απομόνωση του συστήματος αρχείων μέσω ενός συστήματος αρχείων με στρώσεις, όπου κάθε κοντέινερ έχει το δικό του στρώμα συστήματος αρχείων πάνω από μια βασική εικόνα. Η απομόνωση δικτύου αντιμετωπίζεται με χρήση χώρων ονομάτων, επιτρέποντας στο Docker να παρέχει απομονωμένα περιβάλλοντα δικτύωσης για κάθε κοντέινερ χωρίς την επιβάρυνση που σχετίζεται με τα VM.

1. Ποια είναι η κύρια διαφορά μεταξύ Docker και VMs;
2. Το Docker χρησιμοποιεί κοντέινερ για να μοιράζεται τον πυρήνα του κεντρικού λειτουργικού συστήματος, καθιστώντας τον πιο ελαφρύ και ταχύτερο, ενώ τα VM απαιτούν ένα πλήρες λειτουργικό σύστημα επισκέπτη και έναν hypervisor.
3. Γιατί τα δοχεία Docker θεωρούνται πιο αποτελεσματικά;
4. Τα κοντέινερ μοιράζονται τον πυρήνα του κεντρικού λειτουργικού συστήματος και έχουν ελάχιστο κόστος, επιτρέποντας ταχύτερους χρόνους εκκίνησης και αποτελεσματική χρήση πόρων.
5. Πώς επιτυγχάνει το Docker την απομόνωση του συστήματος αρχείων;
6. Το Docker χρησιμοποιεί ένα πολυεπίπεδο σύστημα αρχείων, όπου κάθε κοντέινερ έχει το δικό του επίπεδο συστήματος αρχείων πάνω από μια βασική εικόνα.
7. Τι είναι ο hypervisor στο πλαίσιο των VMs;
8. Ένας hypervisor είναι λογισμικό που εξομοιώνει το υλικό, επιτρέποντας σε πολλαπλά λειτουργικά συστήματα να εκτελούνται ταυτόχρονα σε ένα μόνο κεντρικό μηχάνημα.
9. Πώς χειρίζεται το Docker την απομόνωση δικτύων;
10. Το Docker χρησιμοποιεί χώρους ονομάτων για να παρέχει απομονωμένα περιβάλλοντα δικτύωσης για κάθε κοντέινερ.
11. Γιατί η ανάπτυξη λογισμικού σε μια εικόνα Docker είναι ευκολότερη από μια εικονική μηχανή;
12. Οι εικόνες Docker ενσωματώνουν όλες τις εξαρτήσεις και τις διαμορφώσεις, διασφαλίζοντας συνέπεια σε διαφορετικά περιβάλλοντα.
13. Ποιες είναι μερικές συνήθεις περιπτώσεις χρήσης για το Docker;
14. Το Docker χρησιμοποιείται συνήθως για αρχιτεκτονική μικροϋπηρεσιών, συνεχή ενοποίηση/συνεχή ανάπτυξη (CI/CD) και μεμονωμένα περιβάλλοντα ανάπτυξης.
15. Μπορούν τα κοντέινερ Docker να λειτουργούν σε οποιοδήποτε λειτουργικό σύστημα;
16. Τα κοντέινερ Docker μπορούν να εκτελούνται σε οποιοδήποτε λειτουργικό σύστημα που υποστηρίζει το Docker, αλλά μοιράζονται τον πυρήνα του κεντρικού λειτουργικού συστήματος.
17. Τι είναι μια εικόνα βάσης στο Docker;
18. Μια βασική εικόνα είναι το σημείο εκκίνησης για τη δημιουργία κοντέινερ Docker, που συχνά περιλαμβάνει το λειτουργικό σύστημα και βασικές εξαρτήσεις.

Συνοψίζοντας Docker εναντίον Virtual Machines

Κατά τη σύγκριση των Docker και των εικονικών μηχανών, η κύρια διαφορά έγκειται στη χρήση των πόρων και την αποτελεσματικότητα ανάπτυξης. Οι εικονικές μηχανές λειτουργούν με πλήρες λειτουργικό σύστημα επισκέπτη και hypervisor, γεγονός που οδηγεί σε μεγαλύτερη κατανάλωση πόρων. Αντίθετα, τα κοντέινερ Docker μοιράζονται τον πυρήνα του κεντρικού λειτουργικού συστήματος, με αποτέλεσμα μια πιο ελαφριά και ευέλικτη λύση. Το Docker επιτυγχάνει απομονωμένα περιβάλλοντα μέσω ενός πολυεπίπεδου συστήματος αρχείων και χώρων ονομάτων δικτύου, επιτρέποντάς του να παρέχει παρόμοιες λειτουργίες σε εικονικά μηχανήματα χωρίς τη σχετική επιβάρυνση. Αυτό καθιστά την ανάπτυξη λογισμικού στις εικόνες Docker πιο αποτελεσματική, συνεπή και πιο εύκολη στη διαχείριση σε διάφορα περιβάλλοντα παραγωγής.

Συμπερασματικά, η χρήση του Containerization από το Docker προσφέρει ένα σημαντικό πλεονέκτημα έναντι των παραδοσιακών εικονικών μηχανών ελαχιστοποιώντας τη χρήση πόρων και απλοποιώντας τις διαδικασίες ανάπτυξης. Μοιράζοντας τον πυρήνα του κεντρικού λειτουργικού συστήματος και χρησιμοποιώντας απομονωμένα συστήματα αρχείων και δικτύωση, το Docker παρέχει μια ισχυρή αλλά ελαφριά λύση για την ανάπτυξη σύγχρονης εφαρμογής. Η κατανόηση αυτών των διαφορών μπορεί να βοηθήσει τους προγραμματιστές να επιλέξουν το σωστό εργαλείο για τις ανάγκες τους, διασφαλίζοντας αποτελεσματική και επεκτάσιμη διαχείριση εφαρμογών.