Понимание различий между Docker и виртуальными машинами

Введение в Docker и виртуальные машины

Docker и виртуальные машины (ВМ) — популярные инструменты для развертывания приложений, но они работают принципиально по-разному. Многие разработчики озадачены тем, как Docker может обеспечить полноценную файловую систему, изолированную сеть и другие функции без накладных расходов, обычно связанных с виртуальными машинами.

Цель этой статьи — прояснить различия между Docker и традиционными виртуальными машинами и объяснить, почему Docker часто считается более легким и простым для развертывания программного обеспечения. Мы углубимся в базовые технологии и практические преимущества использования Docker в производственных средах.

Команда	Описание
FROM	Указывает базовый образ, который будет использоваться для создания контейнера Docker.
WORKDIR	Устанавливает рабочий каталог внутри контейнера Docker.
COPY	Копирует файлы или каталоги с хост-компьютера в контейнер Docker.
RUN	Выполняет команду в контейнере Docker во время процесса сборки.
EXPOSE	Сообщает Docker, что контейнер прослушивает указанные сетевые порты во время выполнения.
CMD	Указывает команду, которая будет выполняться в контейнере Docker при его запуске.
config.vm.box	Определяет базовый блок, используемый для виртуальной машины Vagrant.
config.vm.network	Настраивает параметры сети, такие как переадресация портов с хоста на виртуальную машину.
config.vm.provision	Указывает, как подготовить виртуальную машину, например, запускать сценарии оболочки во время установки.

Изучение Dockerfile и Vagrantfile

В предоставленных примерах мы сначала продемонстрировали, как создать файл Dockerfile для развертывания приложения Node.js. Dockerfile начинается с указания базового образа с помощью команда, в данном случае с использованием официальной среды выполнения Node.js. Установка рабочего каталога внутри контейнера достигается с помощью команда, которая гарантирует выполнение последующих команд в указанном каталоге. Команда используется для передачи файлов package.json и кода приложения в контейнер. RUN Затем команда устанавливает необходимые зависимости внутри контейнера. Мы раскрываем порт, на котором работает приложение, используя команда и, наконец, Команда определяет команду для запуска приложения при запуске контейнера.

Для примера Vagrantfile настройка начинается с указания базового блока с помощью команда, здесь используется Ubuntu 20.04. Настройки сети настраиваются с помощью Команда, которая перенаправляет порт 8080 на хосте на порт 80 на гостевой виртуальной машине, обеспечивая внешний доступ к службам, работающим на виртуальной машине. Команда используется для запуска сценария оболочки, который обновляет список пакетов и устанавливает Apache2, снабжая виртуальную машину необходимым программным обеспечением. Эти команды демонстрируют основные шаги по настройке среды виртуальной машины, предлагая более традиционный подход по сравнению с контейнерной средой, предоставляемой 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

Понимание Docker и виртуальных машин

Одно из ключевых различий между Docker и виртуальными машинами (ВМ) заключается в том, как они используют системные ресурсы. Виртуальные машины работают на гипервизоре, который эмулирует оборудование и позволяет одновременно запускать несколько операционных систем на хост-компьютере. Для этого каждая виртуальная машина должна включать полноценную гостевую операционную систему, собственный набор библиотек и двоичные файлы. Это не только потребляет значительные системные ресурсы, но также увеличивает общий размер и сложность развертывания и обслуживания.

Напротив, Docker использует технологию контейнеризации, которая позволяет нескольким контейнерам использовать одно и то же ядро ​​операционной системы. Каждый контейнер запускается как изолированный процесс в пользовательском пространстве. Это означает, что контейнеры намного легче и быстрее запускаются по сравнению с виртуальными машинами, поскольку им не нужно загружать всю ОС. Docker обеспечивает изоляцию файловой системы с помощью многоуровневой файловой системы, где каждый контейнер имеет свой собственный уровень файловой системы поверх базового образа. Сетевая изоляция осуществляется с использованием пространств имен, что позволяет Docker предоставлять изолированные сетевые среды для каждого контейнера без накладных расходов, связанных с виртуальными машинами.

1. В чем основная разница между Docker и виртуальными машинами?
2. Docker использует контейнеризацию для совместного использования ядра хостовой ОС, что делает его легче и быстрее, тогда как виртуальным машинам требуется полноценная гостевая ОС и гипервизор.
3. Почему контейнеры Docker считаются более эффективными?
4. Контейнеры используют ядро ​​операционной системы хоста и имеют минимальные накладные расходы, что позволяет сократить время запуска и эффективно использовать ресурсы.
5. Как Docker обеспечивает изоляцию файловой системы?
6. Docker использует многоуровневую файловую систему, где каждый контейнер имеет собственный уровень файловой системы поверх базового образа.
7. Что такое гипервизор в контексте виртуальных машин?
8. Гипервизор — это программное обеспечение, которое эмулирует аппаратное обеспечение, позволяя одновременно запускать несколько операционных систем на одном хост-компьютере.
9. Как Docker справляется с сетевой изоляцией?
10. Docker использует пространства имен для обеспечения изолированной сетевой среды для каждого контейнера.
11. Почему развертывание программного обеспечения в образе Docker проще, чем в виртуальной машине?
12. Образы Docker инкапсулируют все зависимости и конфигурации, обеспечивая согласованность в различных средах.
13. Каковы наиболее распространенные случаи использования Docker?
14. Docker обычно используется для архитектуры микросервисов, непрерывной интеграции/непрерывного развертывания (CI/CD) и изолированных сред разработки.
15. Могут ли контейнеры Docker работать на любой ОС?
16. Контейнеры Docker могут работать в любой ОС, поддерживающей Docker, но они используют ядро ​​основной ОС.
17. Что такое базовый образ в Docker?
18. Базовый образ — это отправная точка для создания контейнеров Docker, часто включающих операционную систему и основные зависимости.

Подведение итогов Docker по сравнению с виртуальными машинами

При сравнении Docker и виртуальных машин основное различие заключается в их использовании ресурсов и эффективности развертывания. Виртуальные машины работают с полноценной гостевой операционной системой и гипервизором, что приводит к более высокому потреблению ресурсов. И наоборот, контейнеры Docker используют ядро ​​операционной системы хоста, что обеспечивает более легкое и гибкое решение. Docker обеспечивает изолированность сред с помощью многоуровневой файловой системы и сетевых пространств имен, что позволяет ему предоставлять функции, аналогичные виртуальным машинам, без связанных с этим накладных расходов. Это делает развертывание программного обеспечения в образах Docker более эффективным, последовательным и простым в управлении в различных производственных средах.

В заключение, использование контейнеризации в Docker дает значительное преимущество перед традиционными виртуальными машинами за счет минимизации использования ресурсов и упрощения процессов развертывания. Совместно используя ядро ​​операционной системы хоста и используя изолированные файловые системы и сети, Docker обеспечивает надежное, но легкое решение для развертывания современных приложений. Понимание этих различий может помочь разработчикам выбрать правильный инструмент для своих нужд, обеспечивая эффективное и масштабируемое управление приложениями.