Docker von A bis Z

In der sich ständig wandelnden Landschaft der Softwareentwicklung gibt es Technologien, die als wahre Game-Changer gelten – und Docker gehört definitiv dazu. Dieser Artikel führt Sie durch alles, was Sie über Docker wissen müssen: von den grundlegenden Konzepten bis hin zu fortgeschrittenen Anwendungsfällen. Ob Sie gerade erst mit Containern beginnen oder Ihr Wissen vertiefen möchten – dieser Beitrag ist Ihr umfassender Leitfaden für die Containerisierung.

Was ist Docker?

Docker ist eine Open-Source-Technologie, die es Entwicklern ermöglicht, Anwendungen in sogenannten "Containern" zu verpacken. Ein Container ist eine standardisierte Einheit, die alles enthält, was eine Anwendung zur Ausführung benötigt: Code, Laufzeitumgebung, Systembibliotheken und Systemeinstellungen. Dies bedeutet, dass die Anwendung überall dort ausgeführt werden kann, wo Docker läuft, unabhängig von Unterschieden in der Umgebung oder Infrastruktur.

Die Hauptvorteile von Docker sind:

1. Konsistenz: Ein Docker-Container läuft überall gleich, ob auf einem Entwickler-Laptop, einem Testserver oder in der Produktion.
2. Isolierung: Jeder Container ist voneinander isoliert. Dies gewährleistet, dass sich Anwendungen nicht gegenseitig beeinflussen.
3. Mobilität: Container können leicht zwischen Umgebungen verschoben werden.

Docker-Architektur

Ein Verständnis der Docker-Architektur hilft dabei, die Funktionsweise von Docker besser zu verstehen.

• Docker Daemon (Dockerd): Dies ist der Hintergrundprozess, der auf dem Hostsystem läuft und die Docker-Container verwaltet.
• Docker CLI: Das Befehlszeilenwerkzeug, mit dem Benutzer mit dem Docker Daemon interagieren.
• Docker Image: Eine schreibgeschützte Vorlage, die alle Anweisungen zur Erstellung eines Containers enthält.
• Docker Container: Eine laufende Instanz eines Docker-Images.

Für welche Systeme gibt es Docker?

Docker ist für eine Vielzahl von Betriebssystemen verfügbar, darunter:

• Linux: Fast alle gängigen Distributionen wie Ubuntu, CentOS, Fedora und Debian.
• Windows: Docker Desktop für Windows 10 und Windows Server 2016 oder neuer.
• macOS: Docker Desktop für Mac.

Docker Installation

Hier ist eine kurze Anleitung, wie man Docker auf verschiedenen Systemen installiert:

Linux (z.B. Ubuntu)

1. Aktualisieren Sie Ihre Paketdatenbank mit dem Befehl:

   Code

   sudo apt-get update

• Installieren Sie die erforderlichen Pakete:

  Code

  sudo apt-get install apt-transport-https ca-certificates curl software-properties-common

• Fügen Sie den offiziellen Docker GPG-Schlüssel hinzu:

  Code

  curl -fsSL <https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg> | sudo apt-key add -

• Fügen Sie das Docker Repository hinzu:

  Code

  sudo add-apt-repository "deb [arch=amd64] <https://download.docker.com/linux/ubuntu> $(lsb_release -cs) stable"

• Installieren Sie Docker:

  Code

  sudo apt-get update
  sudo apt-get install docker-ce

Windows

1. Gehen Sie zu Docker Desktop für Windows und laden Sie den Installer herunter.
2. Führen Sie den Installer aus und folgen Sie den Anweisungen auf dem Bildschirm.

macOS

1. Gehen Sie zu Docker Desktop für Mac und laden Sie den Installer herunter.
2. Öffnen Sie die heruntergeladene Datei und ziehen Sie das Docker-Symbol in Ihren Anwendungsordner.

Docker Hub und Registry

• Docker Hub: Eine Cloud-basierte Registry, in der Docker-Benutzer ihre eigenen Images veröffentlichen und öffentliche Images anderer Benutzer herunterladen können.
• Private Registries: Unternehmen können auch private Docker-Registries einrichten, um ihre eigenen Images zu speichern und zu verwalten.

Docker Compose

Docker Compose ist ein Tool von Docker, das entwickelt wurde, um das Definieren und Ausführen von Multi-Container-Docker-Anwendungen zu vereinfachen. Anstatt jeden Container einzeln mit docker run zu starten und eine komplexe Kette von Verknüpfungen und Abhängigkeiten manuell zu verwalten, ermöglicht Docker Compose die Definition einer gesamten Anwendungsumgebung in einer einzigen docker-compose.yml Datei.

In dieser YAML-Datei definiert man alle Dienste, Netzwerke und Volumes, die für die Anwendung benötigt werden. Jeder Dienst entspricht einem Container, und man kann detaillierte Spezifikationen wie das zu verwendende Image, Ports, Umgebungsvariablen und vieles mehr angeben. Durch einfache Befehle wie docker-compose up können Sie die gesamte Anwendungsumgebung mit allen ihren Diensten starten, und docker-compose down ermöglicht es Ihnen, sie genauso einfach wieder herunterzufahren.

Ein weiterer Vorteil von Docker Compose ist die Möglichkeit, dieselbe docker-compose.yml Datei in verschiedenen Umgebungen wie Entwicklung, Test und Produktion zu verwenden. Dies gewährleistet Konsistenz und Reproduzierbarkeit über den gesamten Software-Lebenszyklus hinweg. In der Praxis bedeutet dies, dass Teams ihre Entwicklungs- und Testumgebungen schnell und in einer konsequenten Weise aufsetzen können, ohne sich um individuelle Konfigurationsunterschiede oder Abhängigkeiten sorgen zu müssen. Dies fördert eine "Infrastructure as Code"-Mentalität, bei der die Infrastruktur genau so versioniert und verwaltet wird wie der Anwendungscode selbst. Kurz gesagt, Docker Compose vereinfacht und automatisiert den Prozess des Aufsetzens und Managements von Multi-Container-Anwendungen und hat sich als unschätzbares Tool für Entwickler und Systemadministratoren gleichermaßen etabliert.

Beispiel Datei

version: '3'

services:
  web:
    image: nginx:latest
    ports:
      - "8080:80"
    depends_on:
      - db
    environment:
      - DB_HOST=db

  db:
    image: postgres:latest
    environment:
      - POSTGRES_DB=mydatabase
      - POSTGRES_USER=myuser
      - POSTGRES_PASSWORD=mypassword
    volumes:
      - db-data:/var/lib/postgresql/data

volumes:
  db-data:

Docker Networking

Das Networking in Docker ermöglicht die Kommunikation zwischen Containern und zwischen Containern und dem Host-System. Durch das effiziente Verwalten von Netzwerkverbindungen können Container sicher und nahtlos miteinander und mit externen Ressourcen kommunizieren.

Docker stellt von Haus aus verschiedene Netzwerkmodi zur Verfügung:

• Bridge-Modus: Dies ist der Standard-Netzwerkmodus für neue Docker-Container. Jeder Container, der in diesem Modus gestartet wird, wird über eine private interne IP-Adresse an ein internes Netzwerkbridge angeschlossen. Dies ermöglicht den Containern, miteinander und mit dem Host-System zu kommunizieren.
• Host-Modus: In diesem Modus verwendet der Container direkt das Netzwerk des Host-Systems, ohne Isolation. Dies kann in bestimmten Szenarien nützlich sein, birgt jedoch auch Risiken, da der Container direkten Zugriff auf das gesamte Netzwerk des Hosts hat.
• None-Modus: Hier wird der Container ohne jegliche Netzwerkkonfiguration gestartet. Dies kann sinnvoll sein, wenn man einen Container mit absoluter Netzwerkisolation benötigt.
• User-defined networks: Zusätzlich zu den oben genannten Standardmodi können Benutzer auch ihre eigenen benutzerdefinierten Netzwerke erstellen. Dies bietet eine größere Flexibilität und Kontrolle über das Netzwerkverhalten von Containern. Ein verbreitetes benutzerdefiniertes Netzwerk ist das "overlay"-Netzwerk, das die Kommunikation zwischen Containern auf verschiedenen Docker-Hosts ermöglicht, die in einem Swarm-Cluster laufen.

Ein entscheidendes Konzept im Docker Networking ist das Docker DNS. Docker betreibt seinen eigenen DNS-Server, um die Namensauflösung zwischen Containern zu erleichtern. Das bedeutet, dass Container sich gegenseitig über ihre Dienstnamen (definiert in docker-compose.yml oder beim Starten des Containers) anstelle von IP-Adressen erreichen können, was die Konfiguration und Wartung erheblich erleichtert.

Docker Networking ist ein mächtiges Werkzeug, das, wenn es richtig eingesetzt wird, die Entwicklung, Bereitstellung und Skalierung von Anwendungen in Containern vereinfacht. Es ermöglicht eine fein abgestimmte Kontrolle über die Art und Weise, wie Container miteinander und mit der Außenwelt interagieren.

Docker Volumes

Docker Volumes sind eine essentielle Funktion von Docker, die es ermöglicht, Daten zwischen dem Host-System und dem Docker-Container oder sogar zwischen verschiedenen Containern zu speichern und zu teilen. Dies ist besonders wichtig, weil Container selbst vergänglich sind. Wenn ein Container gelöscht wird, gehen alle darin enthaltenen Daten verloren. Mit Volumes wird dieses Problem umgangen, indem ein persistenter Speicherort bereitgestellt wird.

Es gibt verschiedene Arten von Volumes in Docker:

• Anonyme Volumes: Diese werden automatisch erstellt und haben keinen spezifischen Namen. Sie sind nützlich, wenn eine temporäre Datenpersistenz benötigt wird, aber sie können schwer zu verwalten sein, da sie keinen erkennbaren Namen haben.
• Benannte Volumes: Diese Volumes werden mit einem spezifischen Namen erstellt und können leichter verwaltet und wiederverwendet werden.
• Bind Mounts: Hierbei handelt es sich um einen Speicherort auf dem Host-System, der direkt in den Container eingehängt wird. Dies ermöglicht eine engere Integration zwischen Host und Container, kann aber auch zu Sicherheitsrisiken führen, wenn nicht ordnungsgemäß verwaltet.

Die Verwendung von Volumes ist einfach. Beim Starten eines Containers mit dem docker run-Befehl können Sie das -v oder --volume Flag verwenden, um ein Volume zu spezifizieren. Docker Volumes bieten auch den Vorteil der Performance, da sie direkten Zugriff auf den nativen Dateisystem des Hosts ermöglichen.

Docker Volumes sind also unerlässlich, wenn es darum geht, Daten in der flüchtigen Welt der Container zu persistieren. Sie bieten Flexibilität, Performance und die Sicherheit, dass wichtige Daten nicht verloren gehen, wenn ein Container beendet wird.

10 nützliche Docker-Befehle

1. docker run <image-name> Startet einen neuen Container basierend auf einem gegebenen Image. Zum Beispiel: docker run ubuntu würde einen neuen Container mit dem Ubuntu-Image starten.
2. docker ps Listet alle laufenden Container auf. Mit docker ps -a können Sie auch gestoppte Container sehen.
3. docker stop <container-id/container-name> Stoppt einen laufenden Container.
4. [tt]docker rm <container-id/container-name>[/tt] Löscht einen gestoppten Container.
5. docker images Zeigt eine Liste aller auf dem System verfügbaren Docker-Images.
6. docker rmi <image-id/image-name> Löscht ein Docker-Image von Ihrem System.
7. docker pull <image-name> Lädt ein Docker-Image aus der Docker-Registry (standardmäßig Docker Hub) herunter.
8. docker exec -it <container-id/container-name> <command> Führt einen Befehl in einem laufenden Container aus. Zum Beispiel: docker exec -it mycontainer /bin/bash würde eine Bash-Shell in mycontainer starten.
9. docker build -t <image-name>:<tag> <path-to-dockerfile>:Erstellt ein Docker-Image basierend auf einem Dockerfile. Zum Beispiel: docker build -t myapp:latest . würde ein Image mit dem Namen "myapp" und dem Tag "latest" basierend auf dem Dockerfile im aktuellen Verzeichnis erstellen.
10. docker logs <container-id/container-name> Zeigt die Logs für einen bestimmten Container.

Diese Befehle sind nur die Spitze des Eisbergs, wenn es um die Funktionalität von Docker geht, aber sie sind grundlegend und werden häufig verwendet. Es ist eine gute Idee, sich mit der Docker-Dokumentation vertraut zu machen, um die vollständige Liste der verfügbaren Befehle und Optionen zu kennen.

Sicherheitsaspekte

Während Docker viele Vorteile bietet, gibt es auch Sicherheitsüberlegungen. Dazu gehören der Umgang mit Images aus unbekannten Quellen, die Begrenzung von Containerrechten und das Aktualisieren von Docker, um bekannte Sicherheitsprobleme zu beheben.

Abschluss und Weiterführende Ressourcen

Wir haben nun eine spannende Reise durch die Welt von Docker hinter uns gebracht. Vom grundsätzlichen Verständnis der Technologie über die praktische Anwendung bis hin zu fortgeschrittenen Konzepten haben Sie einen umfassenden Einblick in das Potenzial und die Möglichkeiten der Containerisierung erhalten.

Docker und die damit verbundene Technologie entwickeln sich ständig weiter. Es ist daher wichtig, stets auf dem neuesten Stand zu bleiben und die Entwicklungen im Auge zu behalten. Zum Weiterlernen und zur Vertiefung bestimmter Themen empfehlen wir die folgenden Ressourcen:

Offizielle Docker-Dokumentation

Offizielle Docker Dokumentation

• Ein Muss für jeden, der mit Docker arbeitet. Hier finden Sie detaillierte Anleitungen, Beispiele und Best Practices.

Docker-Foren

Docker Community Forums

• Tauschen Sie sich mit anderen Docker-Nutzern aus, stellen Sie Fragen und teilen Sie Ihre Erfahrungen.

Stack Overflow

Docker-Tag

• Eine großartige Community, in der Sie spezifische Fragen stellen und Antworten von Experten aus der ganzen Welt erhalten können.

Docker Blog

Docker Blog

• Hier finden Sie aktuelle Nachrichten, Tutorials und Fallstudien direkt von den Machern von Docker.

Online-Kurse

Viele Plattformen wie Udemy, Coursera und Pluralsight bieten Kurse zu Docker an, die von Einführungen bis hin zu fortgeschrittenen Themen reichen.

Wir hoffen, dass dieser Leitfaden Ihnen einen wertvollen Start in die Docker-Welt gegeben hat und Sie ermutigt, weiter zu forschen und zu experimentieren. Die Containerisierung hat die Art und Weise, wie wir Software entwickeln und bereitstellen, revolutioniert – und Sie sind nun bestens gerüstet, um in dieser neuen Ära erfolgreich zu sein. Viel Erfolg auf Ihrer Docker-Reise!