داکر چیست؟
داکر (Docker) یک پلتفرم متن‌باز است که به توسعه‌دهندگان و سازمان‌ها اجازه می‌دهد اپلیکیشن‌های خود را به صورت ایزوله و قابل‌حمل در واحدهایی به نام کانتینر بسته‌بندی کنند. این کانتینرها شامل هر آن چیزی هستند که یک برنامه کاربردی برای اجرا نیاز دارد که از مهم‌ترین آن‌ها باید به کتابخانهها، وابستگی‌ها و تنظیماتی اشاره کرد که برای ساخت، پیاده‌سازی و اجرای برنامه‌های کاربردی به آن نیاز دارید. به بیان دقیق‌تر، با استفاده از داکر، می‌توانید اطمینان حاصل کنید برنامه کاربردی در هر محیطی، همچون یک محیط ابری یا درون سازمانی به شکل یکسان رفتار خواهد کرد.
کانتینر (Container) چیست؟
کانتینر را باید جایگزینی مناسب و مقرون به صرفه‌تر نسبت به ماشین‌های مجازی توصیف کرد که تمامی مولفه‌های مورد نیاز برای اجرای یک برنامه را در خود جای می‌دهد. این واحد نرم‌افزاری به صورت ایزوله اجرا می‌شود و از دیگر کانتینرها و سیستم عامل میزبان جدا است. به عبارت دیگر، کانتینر یک محیط اجرایی سبک‌وزن و قابل حمل است که امکان اجرای یکسان یک اپلیکیشن را در محیط‌های مختلف فراهم می‌کند. کانتینرها به دلیل مزایایی همچون ایزوله‌سازی، قابلیت حمل، سرعت، مقیاس‌پذیری و مدیریت آسان، به یکی از فناوری‌های کلیدی در حوزه توسعه و استقرار نرم‌افزار تبدیل شده‌اند. با استفاده از کانتینرها، توسعه‌دهندگان می‌توانند محیط‌های توسعه یکسانی را پیاده‌سازی کنند، مشکلات مربوط به وابستگی‌های نرم‌افزاری را کاهش دهند و در زمان کوتاهی برنامه‌های کاربردی را در محیط‌های مختلف استقرار دهند. این در حالی است که سازمان‌ها می‌توانند با استفاده از کانتینرها، منابع را بهینه کرده و هزینه‌های عملیاتی را کاهش دهند.
معماری داکر به چه صورتی است؟
معماری داکر بر پایه لایه‌های مختلفی بنا شده است که به صورت یکپارچه با هم کار می‌کنند تا محیطی ایمن و مقیاس‌پذیر برای اجرای اپلیکیشن‌ها فراهم کنند. در هسته Docker، یک سیستم مدیریت سبک‌وزن مبتنی بر سیستم عامل لینوکس قرار دارد که به نام کنترل‌گر Docker شناخته می‌شود. این کنترل‌گر وظیفه ایجاد، مدیریت و اجرای کانتینرها را بر عهده دارد. هر کانتینر Docker بر مبنای یک ایمیج داکر (Docker Image) ایجاد می‌شود. Docker Image رویکردی فقط خواندنی دارد که مجموعه دستورالعمل‌های موردنیاز برای ساخت یک کانتینر را مشخص می‌کند. این دستورالعمل‌ها شامل سیستم‌عامل پایه، نرم‌افزارهای مورد نیاز، تنظیمات و فایل‌های پیکربندی است. ایمیج‌های Docker به شکل لایه‌هایی روی هم قرار دارند که هر لایه تغییرات ایجاد شده در لایه قبلی را ثبت می‌کند.
این ساختار لایه‌ای باعث می‌شود ایمیج‌های Docker سبک و کارآمد باشند. در قلب این معماری چند لایه، موتور داکر (Docker Engine) قرار دارد که مسئول اجرای ایمیج‌های Docker و تبدیل آن‌ها به کانتینرهای در حال اجرا است. موتور Docker از یک سیستم فایل اشتراکی استفاده می‌کند که به کانتینرها اجازه می‌دهد از منابع سیستم میزبان به صورت ایمن استفاده کنند. همچنین، موتور داکر از یک شبکه مجازی استفاده می‌کند که به کانتینرها اجازه می‌دهد با هم و با دنیای خارج ارتباط برقرار کنند. این فرآیند برقراری ارتباط از طریق داکر هاب (Docker Hub) انجام می‌شود که یک رجیستری عمومی است که برای ذخیره‌سازی و اشتراک‌گذاری ایمیج‌های Docker استفاده می‌شود.
توسعه‌دهندگان می‌توانند ایمیج‌های Docker را در داکر هاب منتشر کنند تا سایر توسعه‌دهندگان بتوانند از آن‌ها استفاده کنند. با توجه به توضیحاتی که ارائه کردیم، می‌توانیم مهم‌ترین مولفه‌های معماری Docker را به شرح زیر تعریف کنیم:
- کنترل‌گر داکر: مغز متفکر Docker که وظیفه مدیریت کانتینرها را بر عهده دارد.
- ایمیج داکر: قالب ساخت کانتینرها.
- موتور داکر: اجراکننده ایمیج‌های داکر.
- داکر هاب: رجیستری عمومی برای ایمیج‌های داکر.
Daemon Docker چیست؟
دیمون داکر (Docker Daemon) یکی از مولفه‌های کلیدی و حیاتی در پلتفرم داکر است که به عنوان یک واسط بین کاربر و موتور داکر عمل می‌کند و وظیفه مدیریت و نظارت بر تمامی عملیات مربوط به کانتینرها را بر عهده دارد. به عبارت ساده‌تر، دیمون داکر مانند یک مدیر سیستم برای کانتینرها عمل می‌کند. زمانی که شما دستوری مانند `docker run` را اجرا می‌کنید، در واقع این دستور به دیمون داکر ارسال می‌شود. دیمون داکر این دستور را دریافت کرده، آن را تفسیر می‌کند و عملیات مورد نظر مانند ایجاد یک کانتینر جدید، راه‌اندازی یک کانتینر موجود یا حذف یک کانتینر را اجرا می‌کند. به‌طور کلی وظایف اصلی دیمون داکر را در موارد زیر باید خلاصه کرد:
- ایجاد و مدیریت ایمیج‌های داکر: مسئول ساخت، ذخیره و مدیریت تصاویر Docker است. ایمیج‌های داکر شامل تمام اطلاعات لازم برای ایجاد یک کانتینر هستند.
- ایجاد و مدیریت کانتینرها: کانتینرها را بر اساس ایمیج‌ها داکر ایجاد می‌کند، آن‌ها را اجرا می‌کند و بر منابع آن‌ها نظارت دارد.
- ارتباط با داکر هاب: با داکر هاب ارتباط برقرار کند تا ایمیج‌های Docker را از آنجا دانلود یا به آنجا آپلود کند.
- تعامل با سیستم‌عامل میزبان: با سیستم‌عامل میزبان تعامل می‌کند تا منابع لازم برای اجرای کانتینرها را فراهم کند.
- اجرای دستورات داکر: دستورات Docker را که توسط کاربر یا ابزارهای خودکارسازی ارسال می‌شوند، تفسیر و اجرا می‌کند.
Docker Image چیست؟
ایمیج یا تصویر داکر (Docker Image) قالبی برای ساخت کانتینرهای داکر است که شامل تمام دستورالعمل‌ها، فایل‌ها، کتابخانهها و وابستگی‌هایی است که برای اجرای یک اپلیکیشن خاص مورد نیاز است. به عبارت دیگر، ایمیج داکر یک بسته‌بندی کامل و قابل حمل از یک محیط اجرایی است. هنگامی که یک ایمیج داکر ایجاد می‌شود، تمامی اطلاعات آن به صورت لایه‌های روی هم قرار می‌گیرند. این ساختار لایه‌ای به داکر اجازه می‌دهد به شکل کارآمدی از فضای ذخیره‌سازی استفاده کند و تغییرات را به صورت افزایشی اعمال کند. این مولفه کلیدی یکسری ویژگی‌های شاخص به شرح زیر دارد:
- قابل حمل: ایمیج‌های داکر را می‌توان به راحتی بین محیط‌های مختلف جابجا کرد و اجرا نمود.
- قابلیت تکثیر: با استفاده از یک Docker Image، می‌توان تعداد نامحدودی کانتینر یکسان ایجاد کرد.
- ایمن: تصاویر Docker به صورت ایزوله اجرا می‌شوند و از سایر کانتینرها و سیستم‌عامل میزبان جدا هستند.
- سبک: ایمیج‌های داکر به دلیل استفاده از ساختار لایه‌ای، بسیار سبک و کارآمد هستند.
- قابل سفارشی‌سازی: می‌توان ایمیج‌های داکر را بر اساس نیازهای خاص سفارشی کرد.
Dockerfile چیست؟
Dockerfile یک فایل متنی ساده شامل مجموعه دستورالعمل‌هایی است که به ترتیب اجرا می‌شوند و به Docker می‌گویند چگونه یک ایمیج داکر را بسازد. به‌عبارت دیگر، Dockerfile نقشی شبیه به دستورالعمل آشپزی دارد که به Docker اعلام می‌دارد چه موادی را با چه ترتیبی ترکیب کند تا یک ایمیج داکر دقیق ساخته شود. هر دستور در Dockerfile یک لایه جدید به ایمیج داکر اضافه می‌کند. این لایه‌ها روی هم قرار می‌گیرند و ایمیج نهایی را تشکیل می‌دهند. با استفاده از Dockerfile، شما می‌توانید مشخص کنید که چه سیستم‌عاملی به عنوان پایه استفاده شود، چه نرم‌افزارهایی نصب شوند، چه فایل‌هایی کپی شوند و چه تنظیماتی اعمال شوند. به طور خلاصه، Dockerfile به شما کنترل کاملی بر روی محتوای ایمیج داکر می‌دهد.
به‌طور کلی، با استفاده از Dockerfile، می‌توانید به صورت خودکار ایمیج‌های داکر را بسازید، تصاویر Docker ایجاد شده با استفاده از Dockerfile را در هر محیطی که داکر نصب شده باشد، اجرا کنید، تغییرات را به راحتی در تصاویر Docker اعمال و Dockerfile را با دیگران به اشتراک بگذارید تا آن‌ها نیز بتوانند از ایمیج یکسانی استفاده کنند. از مهم‌ترین دستورات Dockerfile به موارد زیر باید اشاره کدر:
- FROM: مشخص می‌کند که ایمیج پایه کدام است.
- RUN: دستوری را در داخل کانتینر اجرا می‌کند.
- COPY: فایل‌ها و دایرکتوری‌ها را از میزبان به کانتینر کپی می‌کند.
- ADD: مشابه COPY است، اما می‌تواند فایل‌ها را از آرشیو نیز استخراج کند.
- EXPOSE: پورت‌هایی را که کانتینر باید از آن‌ها استفاده کنید را مشخص کنید.
- ENV: متغیرهای محیطی را تعریف می‌کند.
- WORKDIR: دایرکتوری کاری در داخل کانتینر را تنظیم می‌کند.
- CMD: دستوری را مشخص می‌کند که هنگام اجرای کانتینر به صورت پیش‌فرض اجرا می‌شود.
- ENTRYPOINT: نقطه ورود اصلی کانتینر را مشخص می‌کند.
Docker Registry چیست؟
رجیستری داکر (Docker Registry) را می‌توان به عنوان یک انبارخانه یا کتابخانه برای ذخیره و توزیع ایمیج‌های Docker در نظر گرفت. این سرویس به عنوان یک مخزن مرکزی عمل می‌کند که در آن می‌توانید ایمیج‌های Docker را آپلود، ذخیره و مدیریت کرد. همچنین، می‌توانید ایمیج‌های داکر آماده‌ای را که توسط دیگران ایجاد شده‌اند، از رجیستری دانلود و استفاده کنید. رجیستری Docker را شبیه به کتابخانه بزرگی تصور کنید که هر کتاب، یک ایمیج Docker است. این کتابخانه اجازه می‌دهد تا کتاب‌های مورد نیاز خود را پیدا کرده، آن‌ها را قرض بگیرید و حتی کتاب‌های جدیدی به کتابخانه اضافه کنید. به همین ترتیب، Docker Registry اجازه می‌دهد تصاویر Docker مورد نیاز را پیدا کرده، آن‌ها را دانلود کرده و حتی ایمیج‌های Docker جدیدی را ایجاد و به اشتراک بگذارید. به‌طور کلی، ما به دلایل زیر از رجیستری داکر استفاده می‌کنیم؟
- ذخیره‌سازی مرکزی: رجیستری Docker یک مکان مرکزی برای ذخیره ایمیج‌های داکر است که باعث می‌شود مدیریت و سازماندهی تصاویر آسان‌تر شود.
- توزیع تصاویر: شما می‌توانید ایمیج‌های Docker را با دیگران به اشتراک بگذارید تا آن‌ها نیز بتوانند از آن‌ها استفاده کنند.
- نسخه‌های مختلف: رجیستری داکر اجازه می‌دهد نسخه‌های مختلف یک ایمیج داکر را ذخیره کنید و در صورت نیاز به نسخه‌های قدیمی‌تر بازگردید.
- امنیت: رجیستری‌های Docker می‌توانند با استفاده از مکانیزم‌های احراز هویت و کنترل دسترسی، امنیت ایمیج‌های داکر را تضمین کنند.
نکته مهمی که باید در این زمینه به آن توجه داشته باشید این است که رجیستری داکر انواع مختلفی را شامل می‌شود. به طور مثال، رجیستری‌های عمومی مانند Docker Hub قابلیت همگانی دارند و همه می‌توانند به آن‌ها دسترسی داشته باشد و ایمیج‌های داکر را به صورت رایگان آپلود و دانلود کند. نوع دوم رجیستری‌های خصوصی هستند که توسط سازمان‌ها یا افراد برای استفاده داخلی ایجاد می‌شوند. این رجیستری‌ها معمولا پشت فایروال قرار دارند و دسترسی به آن‌ها محدود است.
کانتینر داکر چیست؟
مطابق با تعریفی که ارائه کردیم باید بگوییم کانتینر داکر، واحد نرم‌افزاری مستقل و قابل حملی است که اجازه می‌دهد فرآیند توسعه نرم‌افزارها را به شکل ساده‌ای انجام دهیم. برای درک بهتر موضوع اجازه دهید به مثالی اشاره کردیم. فرض کنید جعبه‌ای کاملا بسته دارید که تمام وسایل مورد نیاز برای یک سفر تفریحی را در خود جای داده است. این جعبه را می‌توانید به هر جایی که می‌خواهید ببرید و بدون نیاز به چیز دیگری، یک کمپ کوچک برای خود پیاده‌سازی کنید. کانتینر Docker نیز دقیقا همین کار را برای نرم‌افزارها انجام می‌دهد.
به بیان دقیق‌تر، ما از کانتینر Docker به منظور ایزوله‌سازی استفاده می‌کنیم، زیرا هر کانتینر یک محیط مجزا دارد و به همین دلیل، نرم‌افزارهای درون کانتینرها نمی‌توانند به منابع یا داده‌های کانتینرهای دیگر دسترسی داشته باشند. رویکردی که امنیت و پایداری سیستم را بهبود می‌بخشد. علاوه بر این، کانتینرهای Docker را می‌توان به راحتی بین محیط‌های مختلف همچون محیط‌های سازمانی یا سرورهای ابری جابجا کرد و اجرا نمود. این ویژگی باعث می‌شود فرآیند توسعه، تست و استقرار نرم‌افزارها بسیار ساده‌تر شود. یکی دیگر از عوامل مهمی که باعث شده است، کانتینرها مورد توجه سازمان‌ها قرار بگیرد سرعت بالای آن‌ها در مقایسه با ماشین‌های مجازی است که باعث افزایش بهره‌وری توسعه‌دهندگان می‌شود. با استفاده از داکر می‌توان به راحتی تعداد کانتینرهای در حال اجرا را افزایش یا کاهش داد تا هماهنگ با بارهای کاری شوند. در نهایت، باید به این نکته اشاره داشته باشیم که داکر ابزارهای قدرتمندی برای مدیریت کانتینرها ارائه می‌دهد تا فرآیند ساخت، اجرا، متوقف‌سازی، شروع مجدد و حذف به سادگی انجام شود.
مزایای داکر چیست؟
Docker با ارائه راهکاری سبک‌وزن و کارآمد برای ایجاد و مدیریت کانتینرها، تحولی عظیم در دنیای توسعه و استقرار نرم‌افزارها ایجاد کرده است. مزایای استفاده از داکر بسیار متنوع و گسترده است که برخی از ان‌ها به شرح زیر هستند:
- قابلیت حمل‌پذیری: یکی از بزرگ‌ترین مزایای Docker، قابلیت حمل‌پذیری بالای آن است. یک کانتینر داکر که در یک محیط ایجاد شده است، بدون نیاز به تغییرات عمده، می‌تواند در هر محیطی که Docker روی آن نصب شده است، اجرا شود. این ویژگی به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد اپلیکیشن‌های خود را به راحتی بین محیط‌های توسعه، تست و تولید جابجا کنند.
- افزایش سرعت توسعه: داکر با فراهم کردن محیط‌های توسعه یکپارچه و قابل تکرار، سرعت توسعه را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهد. توسعه‌دهندگان می‌توانند به سرعت محیط‌های توسعه جدیدی را ایجاد کنند و از بروز مشکلات ناشی از تفاوت‌های محیطی جلوگیری کنند.
- کاهش مشکلات وابستگی‌ها: Docker از طریق بسته‌بندی تمامی وابستگی‌های یک اپلیکیشن در یک کانتینر، مشکلاتی که به دلیل تفاوت در نسخه‌های نرم‌افزار و کتابخانهها ایجاد می‌شوند را به حداقل می‌رساند. این امر باعث می‌شود که اپلیکیشن‌ها به صورت پایدارتری کار کنند و کمتر دچار مشکل شوند.
- بهبود مدیریت منابع: Docker با استفاده از مکانیزم‌های ایزولاسیون، به هر کانتینر منابع مشخصی را اختصاص می‌دهد که باعث می‌شود منابع سیستم به صورت بهینه استفاده شوند و از تداخل بین کانتینرها جلوگیری شود.
- افزایش مقیاس‌پذیری: داکر اجازه می‌دهد به راحتی تعداد کانتینرهای خود را افزایش دهید تا بتوانید ترافیک بیشتری را مدیریت کنید. این ویژگی برای اپلیکیشن‌های وب بسیار مفید است.
- کاهش هزینه‌ها: Docker با کاهش نیاز به سرورهای فیزیکی و بهینه کردن استفاده از منابع، به کاهش هزینه‌های عملیاتی کمک می‌کند.
- بهبود قابلیت اطمینان: داکر با ارائه مکانیزم‌های برای مدیریت چرخه عمر کانتینرها، به افزایش قابلیت اطمینان و پایداری اپلیکیشن‌ها کمک می‌کند.
- استانداردسازی: Docker یک استاندارد صنعتی برای بسته‌بندی برنامه‌های کاربردی است که باعث می‌شود همکاری بین تیم‌های مختلف آسان‌تر شود و استفاده از ابزارها و سرویس‌های شخص ثالث ساده‌تر شود.
- امنیت: داکر با ارائه مکانیزم‌های امنیتی مانند شبکه‌های ایزوله و کنترل دسترسی، به محافظت از برنامه‌های کاربردی کمک می‌کند.
- ساده‌سازی فرآیندهای توسعه مستمر، یکپارچگی مستمر (CI/CD): Docker به طور گسترده‌ای در فرآیندهای CI/CD استفاده می‌شود تا امکان خودکارسازی تست و اجرای برنامه‌های کاربردی وجود داشته باشد.
نویسنده: حمیدرضا تائبی
