Wie funktioniert Docker?

In der modernen IT-Welt sind Container zu einem zentralen Bestandteil von Digitalisierungsstrategien geworden, insbesondere im Bereich der IT-Architekturen. Containerisierung wird als der bedeutendste Umbruch seit der Einführung der Hardware-Virtualisierung mit virtuellen Maschinen (VMs) angesehen. Diese neue Form der Virtualisierung hat ihren Aufschwung durch den Trend hin zu Microservices und weg von monolithischen Applikationen erhalten. In diesem Artikel werden wir uns eingehend mit Docker Containern beschäftigen, ihrer Funktionsweise, ihren Vorteilen und den Technologien, die zu ihrer Verwaltung eingesetzt werden.

Was ist Docker?

Docker ist eine beliebte Open-Source-Containerisierungstechnologie, die eine portable und konsistente Laufzeitumgebung für Softwareanwendungen bietet. Docker verwendet Container als isolierte Umgebungen im Benutzerraum, die auf Betriebssystemebene ausgeführt werden und das Dateisystem sowie die Systemressourcen gemeinsam nutzen. Ein Vorteil ist, dass durch die Containerisierung deutlich weniger Ressourcen verbraucht werden als bei einem herkömmlichen Server oder einer virtuellen Maschine.

Der Begriff „Docker" kann sich auf das Open-Source-Community-Projekt, die Tools aus dem Open-Source-Projekt oder direkt auf das Unternehmen Docker Inc. beziehen. Die Tatsache, dass die Technologien und das Unternehmen denselben Namen tragen, kann verwirrend sein. Die Open-Source-Docker-Community arbeitet an der Verbesserung dieser Technologien zum Vorteil der Nutzenden, während Docker Inc. auf dieser Arbeit aufbaut, um mehr Sicherheit zu gewährleisten und diese Verbesserungen mit der gesamten Community zu teilen.

Was ist ein Docker-Container?

Ein Docker-Container ist eine leichtgewichtige und portable Kapselung einer Umgebung, in der Anwendungen ausgeführt werden können. In der Sprache der Programmierer kann man sich ein Image als eine Klasse und einen Container als eine Instanz dieser Klasse vorstellen – ein Laufzeitobjekt. Container sind der Grund, warum Docker so vielfältig verwendet wird: Sie bieten eine isolierte Umgebung, die alle notwendigen Komponenten für die Ausführung einer Anwendung enthält, einschließlich Betriebssystemkomponenten wie Libraries und Binaries.

Was ist ein Docker-Image?

Ein Docker-Image ist eine schreibgeschützte Vorlage, die eine Reihe von Anweisungen zur Erstellung eines Containers enthält, der auf der Docker-Plattform ausgeführt werden soll. Es bietet eine praktische Möglichkeit, Anwendungen und vorkonfigurierte Serverumgebungen, die Sie privat nutzen oder mit anderen Docker-Benutzern öffentlich teilen, zu verpacken. Docker-Images sind außerdem der Ausgangspunkt für alle, die Docker zum ersten Mal verwenden.

Wie funktioniert Docker?

Docker arbeitet mit Containern, die wiederverwendbare Komponenten wie Python, Node, Abhängigkeiten und mehr enthalten können. Diese Container können überall eingesetzt werden, ohne dass Kompatibilitätsprobleme auftreten. Docker vereinfacht die Bereitstellung von Anwendungen, weil sich Container, die alle nötigen Pakete enthalten, leicht als Dateien transportieren und installieren lassen. Container gewährleisten die Trennung und Verwaltung der auf einem Rechner genutzten Ressourcen.

Docker vs. Docker Stack

Docker Stack und Docker Compose sind zwei Werkzeuge, die zur Verwaltung von Containern verwendet werden. Docker Stack ist in die Docker Engine integriert und wird hauptsächlich für die Verwaltung von Multi-Service-Anwendungen in einem Docker Swarm Cluster verwendet. Es unterstützt die gleichen Arten von Compose-Dateien, aber die Handhabung erfolgt im Go-Code innerhalb der Docker Engine. Docker Compose hingegen ist ein separates Python-Projekt, das auf der Docker Engine aufbaut und für die Entwicklungsszenarien besser geeignet ist, da es auch Build-Anweisungen unterstützt.

Docker vs. Kubernetes

Kubernetes ist eine der am weitesten verbreiteten Orchestrierungs-Plattformen und wird von vielen Unternehmen, einschließlich Claranet, für das Container Management eingesetzt. Kubernetes bietet eine Vielzahl von Funktionen, darunter automatische Skalierung, Selbstheilung, Rollouts und Rollbacks sowie Service Discovery und Load Balancing. Diese Funktionen erleichtern die Verwaltung großer Container-Umgebungen und tragen zur Stabilität und Zuverlässigkeit der Anwendungen bei. Docker Swarm ist eine native Orchestrierungs-Lösung von Docker, die eine einfache und schnelle Möglichkeit bietet, Container-Cluster zu verwalten. Swarm integriert sich nahtlos in die Docker-Umgebung und ermöglicht die Verwaltung von Containern über eine einzige API.

Was ist Docker Compose?

Docker Compose ist ein Werkzeug, das es ermöglicht, Multi-Container Docker-Anwendungen zu definieren und auszuführen. Mit Docker Compose können Sie eine YAML-Datei verwenden, um die Dienste Ihrer Anwendung zu konfigurieren. Dann können Sie mit einem einzigen Befehl alle Dienste starten, die in der YAML-Datei definiert sind. Docker Compose ist besonders nützlich für die Entwicklung, das Testen und das Staging von Anwendungen, da es die Verwaltung von Containern vereinfacht und automatisiert.

Vorteile der Containerisierung

Skalierbarkeit

Einer der größten Vorteile von Containern ist ihre hohe Skalierbarkeit. Wenn zusätzliche Instanzen einer Anwendung benötigt werden, beispielsweise aufgrund eines erhöhten Traffics auf einer Webseite durch eine erfolgreiche Marketingkampagne, können neue Container innerhalb von Sekunden gestartet und bei Bedarf wieder gestoppt werden. Diese Flexibilität ermöglicht es Unternehmen, schnell auf Veränderungen in der Nachfrage zu reagieren und ihre IT-Ressourcen effizient zu nutzen.

Portabilität

Container sind plattformunabhängig und können auf verschiedenen Umgebungen wie lokalen Rechenzentren, Cloud-Umgebungen oder hybriden Infrastrukturen ausgeführt werden. Dies erleichtert die Migration von Anwendungen und ermöglicht eine konsistente Ausführung unabhängig von der zugrunde liegenden Infrastruktur.

Effizienz

Da Container nur die notwendigen Komponenten für die Ausführung einer Anwendung enthalten, sind sie wesentlich ressourcenschonender als virtuelle Maschinen. Dies führt zu einer besseren Ausnutzung der Hardware-Ressourcen und reduziert die Betriebskosten. Mit Docker-basierten Containern kann die Bereitstellung neuer Hardware, die normalerweise Tage in Anspruch nimmt, auf Sekunden reduziert werden.

Herausforderungen und Risiken

Trotz der vielen Vorteile gibt es auch Herausforderungen und Risiken, die bei der Nutzung von Containern berücksichtigt werden müssen. Dazu gehören Sicherheitsaspekte, die Komplexität der Verwaltung großer Container-Umgebungen und die Notwendigkeit einer geeigneten Überwachungs- und Logging-Infrastruktur. Ein besonderes Augenmerk sollte auf den Docker Daemon gelegt werden, der Root-Berechtigungen benötigt und somit potenzielle Sicherheitsbedenken verursachen kann[2]. Es ist wichtig, diese Herausforderungen zu adressieren, um die Vorteile der Containerisierung voll ausschöpfen zu können.

Fazit

Docker Container haben die Art und Weise, wie Anwendungen entwickelt, bereitgestellt und betrieben werden, revolutioniert. Ihre hohe Skalierbarkeit, Portabilität und Effizienz machen sie zu einer attraktiven Lösung für moderne IT-Architekturen. Mit den richtigen Orchestrierungs-Tools wie Kubernetes, Docker Swarm und Amazon ECS können Unternehmen die Verwaltung großer Container-Umgebungen effizient gestalten und die Vorteile der Containerisierung voll ausschöpfen. Wer sich eingehender mit dem Thema auseinandersetzen möchte, findet bei Claranet umfassende Informationen zu den Chancen und Risiken der Containerisierung.