Compreendendo as diferenças entre Docker e máquinas virtuais

Introdução ao Docker e máquinas virtuais

Docker e máquinas virtuais (VMs) são ferramentas populares para implantação de aplicativos, mas operam de maneiras fundamentalmente diferentes. Muitos desenvolvedores ficam intrigados com a forma como o Docker pode fornecer um sistema de arquivos completo, rede isolada e outros recursos sem a sobrecarga normalmente associada às VMs.

Este artigo tem como objetivo esclarecer as distinções entre o Docker e as máquinas virtuais tradicionais, explicando por que o Docker é frequentemente considerado mais leve e mais fácil de implementar software. Iremos nos aprofundar nas tecnologias subjacentes e nos benefícios práticos do uso do Docker em ambientes de produção.

Comando	Descrição
FROM	Especifica a imagem base a ser usada para criar um contêiner Docker.
WORKDIR	Define o diretório de trabalho dentro do contêiner Docker.
COPY	Copia arquivos ou diretórios da máquina host para o contêiner Docker.
RUN	Executa um comando no contêiner Docker durante o processo de construção.
EXPOSE	Informa ao Docker que o contêiner escuta nas portas de rede especificadas em tempo de execução.
CMD	Especifica o comando a ser executado no contêiner do Docker quando ele for iniciado.
config.vm.box	Define a caixa base a ser usada para a máquina virtual Vagrant.
config.vm.network	Define configurações de rede, como encaminhamento de portas do host para a VM.
config.vm.provision	Especifica como provisionar a máquina virtual, como executar scripts de shell durante a configuração.

Explorando Dockerfile e Vagrantfile

Nos exemplos fornecidos, demonstramos primeiro como criar um Dockerfile para implantar um aplicativo Node.js. O Dockerfile começa especificando a imagem base com o comando, neste caso, usando um tempo de execução oficial do Node.js. A configuração do diretório de trabalho dentro do contêiner é obtida com o comando, que garante que os comandos subsequentes sejam executados no diretório especificado. O O comando é usado para transferir os arquivos package.json e o código do aplicativo para o contêiner. O RUN comando então instala as dependências necessárias dentro do contêiner. Expomos a porta em que o aplicativo é executado usando o comando e, finalmente, o comando define o comando para executar o aplicativo quando o contêiner for iniciado.

Para o exemplo do Vagrantfile, a configuração começa especificando a caixa base com o comando, aqui usando Ubuntu 20.04. As configurações de rede são definidas usando o comando, que encaminha a porta 8080 no host para a porta 80 na VM convidada, permitindo acesso externo aos serviços em execução na VM. O O comando é usado para executar um script de shell que atualiza a lista de pacotes e instala o Apache2, provisionando a VM com o software necessário. Esses comandos mostram as etapas fundamentais para configurar um ambiente VM, oferecendo uma abordagem mais tradicional em comparação ao ambiente conteinerizado fornecido pelo 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

Noções básicas sobre Docker e máquinas virtuais

Uma das principais distinções entre o Docker e as máquinas virtuais (VMs) reside na forma como elas utilizam os recursos do sistema. As VMs são executadas em um hipervisor, que emula hardware e permite que vários sistemas operacionais sejam executados simultaneamente em uma máquina host. Isso exige que cada VM inclua um sistema operacional convidado completo, seu próprio conjunto de bibliotecas e binários. Isto não só consome recursos significativos do sistema, mas também aumenta o tamanho geral e a complexidade da implantação e manutenção.

Por outro lado, o Docker aproveita a tecnologia de conteinerização, que permite que vários contêineres compartilhem o mesmo kernel do sistema operacional. Cada contêiner é executado como um processo isolado no espaço do usuário. Isso significa que os contêineres são muito mais leves e rápidos de inicializar em comparação às VMs, pois não precisam inicializar um sistema operacional inteiro. O Docker alcança o isolamento do sistema de arquivos por meio de um sistema de arquivos em camadas, onde cada contêiner possui sua própria camada de sistema de arquivos sobre uma imagem base. O isolamento de rede é tratado usando namespaces, permitindo que o Docker forneça ambientes de rede isolados para cada contêiner sem a sobrecarga associada às VMs.

1. Qual é a principal diferença entre Docker e VMs?
2. O Docker usa conteinerização para compartilhar o kernel do sistema operacional host, tornando-o mais leve e rápido, enquanto as VMs exigem um sistema operacional convidado completo e um hipervisor.
3. Por que os contêineres Docker são considerados mais eficientes?
4. Os contêineres compartilham o kernel do sistema operacional host e têm sobrecarga mínima, permitindo tempos de inicialização mais rápidos e utilização eficiente de recursos.
5. Como o Docker consegue o isolamento do sistema de arquivos?
6. Docker usa um sistema de arquivos em camadas, onde cada contêiner possui sua própria camada de sistema de arquivos sobre uma imagem base.
7. O que é um hipervisor no contexto de VMs?
8. Um hipervisor é um software que emula hardware, permitindo que vários sistemas operacionais sejam executados simultaneamente em uma única máquina host.
9. Como o Docker lida com o isolamento da rede?
10. Docker usa namespaces para fornecer ambientes de rede isolados para cada contêiner.
11. Por que implantar software em uma imagem Docker é mais fácil do que em uma VM?
12. As imagens Docker encapsulam todas as dependências e configurações, garantindo consistência em diferentes ambientes.
13. Quais são alguns casos de uso comuns do Docker?
14. Docker é comumente usado para arquitetura de microsserviços, integração/implantação contínua (CI/CD) e ambientes de desenvolvimento isolados.
15. Os contêineres Docker podem ser executados em qualquer sistema operacional?
16. Os contêineres Docker podem ser executados em qualquer sistema operacional compatível com Docker, mas compartilham o kernel do sistema operacional host.
17. O que é uma imagem base no Docker?
18. Uma imagem base é o ponto de partida para a construção de contêineres Docker, geralmente incluindo o sistema operacional e as dependências básicas.

Resumindo Docker vs. Máquinas Virtuais

Ao comparar o Docker e as máquinas virtuais, a principal diferença está na utilização de recursos e na eficiência de implantação. As máquinas virtuais operam com um sistema operacional convidado completo e um hipervisor, o que leva a um maior consumo de recursos. Por outro lado, os contêineres Docker compartilham o kernel do sistema operacional host, resultando em uma solução mais leve e ágil. O Docker alcança ambientes isolados por meio de um sistema de arquivos em camadas e namespaces de rede, permitindo fornecer funcionalidades semelhantes às VMs sem a sobrecarga associada. Isso torna a implantação de software em imagens Docker mais eficiente, consistente e mais fácil de gerenciar em vários ambientes de produção.

Concluindo, o uso da conteinerização pelo Docker oferece uma vantagem significativa sobre as máquinas virtuais tradicionais, minimizando o uso de recursos e simplificando os processos de implantação. Ao compartilhar o kernel do sistema operacional host e utilizar sistemas de arquivos e redes isolados, o Docker fornece uma solução robusta, porém leve, para implantação de aplicativos modernos. Compreender essas diferenças pode ajudar os desenvolvedores a escolher a ferramenta certa para suas necessidades, garantindo um gerenciamento de aplicações eficiente e escalável.