آشنایی با Docker و کاربردهای آن

داکر از مفاهیمی مانند تصاویر داکر (Docker images) و کانتینرهای داکر (Docker containers) استفاده می‌کند. ایمیج داکر شامل تنظیمات و مراحل مورد نیاز برای اجرای یک برنامه یا سرویس بوده و کانتینرهای داکر بر اساس این Image ها ایجاد و اجرا می‌شوند.

با استفاده از داکر، می‌توانید برنامه‌ها را به سادگی بین محیط‌های توسعه، آزمایش و تولید جا به جا کنید، تا قبل از اجرای نهایی، از عملکرد صحیح برنامه‌ها در محیط تولید اطمینان حاصل کنید.

قبل از وجود داکر، توسعه‌دهندگان برنامه‌ها با چالش‌های زیادی روبرو بودند. برای توسعه و اجرای برنامه‌ها در محیط‌های مختلف، باید منابع و زیرساخت مورد نیاز را در هر محیط به صورت جداگانه نصب و پیکربندی می‌کردند.

این جا به جایی می توانست باعث وقوع تفاوت‌ها و ناهمگونی هایی در محیط‌های توسعه و اجرا شود.

همچنین، در مواردی که برنامه‌ها با ساختاری مشترک اجرا می‌شدند، ممکن بود زیرساخت های آنها با یکدیگر تداخل ایجاد کرده و باعث بروز مشکلاتی همچون ناسازگاری‌ها و خطاهایی در عملکرد برنامه‌ها شوند.

با ظهور داکر، تکنولوژی مجازی سازی و سرورهای ابری، دیگر این چالش‌ها به حداقل رسیده اند. توسعه‌دهندگان می‌توانند برنامه‌ها را به صورت کانتینرهای portable توسعه دهند؛ هر کانتینر نیز می تواند شامل تمامی فایل ها و منابع متصل به برنامه باشد.

این یعنی برنامه می تواند در هر محیطی به صورت مستقل و با قابلیت تکثیر اجرا شود، بدون تداخل با سایر برنامه‌ها!

فرض کنید که یک وب اپلیکیشن ساده دارید که باید به یک پایگاه داده MySQL متصل شود. قبل از داکر، باید پایگاه داده را به صورت جداگانه نصب و پیکربندی و بعد وب اپلیکیشن را روی سیستم اجرا می کردید. در چنین شرایطی اگر می‌خواستید برنامه را بر روی سیستم دیگری اجرا کنید، باید مجدداً پایگاه داده را روی آن نصب و پیکربندی می کردید.

حالا فرض کنید که از داکر استفاده می‌کنید. در این صورت می‌توانید یک تصویر داکر (ایمیج) از پایگاه داده MySQL با تنظیمات پیش‌فرض دریافت کرده و بدون نیاز به نصب و پیکربندی جداگانه از آن روی سیستم دیگر استفاده کنید. یعنی می‌توانید برنامه خود را روی یک کانتینر داکر اجرا و به راحتی با تنظیمات پیش‌فرض از پایگاه داده استفاده کنید.

پس همانطور که گفتیم از طریق داکر، می‌توانید برنامه و تمامی متعلقات آن را در یک کانتینر بسته بندی کنید. این کانتینر بر روی هر سیستم که داکر روی آن باشد، قابل اجرا است.

یکی از کاربردهای جذاب استفاده از داکر، این است که می‌توانید برنامه‌ها را در محیط‌های جدید و تستی اجرا و تغییرات را بر روی کانتینرهای نهایی اعمال کنید. این موضوع باعث می شود تا به راحتی و با سرعت بالا برنامه‌ها را توسعه، تست و ارتقا دهید.

کاربردهای داکر

داکر به عنوان یک فناوری بسته‌بندی و اجرای برنامه‌ها در محیط های مجازی، کاربردهای گسترده‌ای در صنعت فناوری اطلاعات دارد. مهمترین کاربردهای داکر عبارتند از:

• ایجاد محیط‌های توسعه یکپارچه: داکر محیط‌های یکپارچه ای را برای توسعه‌دهندگان فراهم می کند. به عبارتی با استفاده از داکر، می توانید تمامی منابع و ابزارهای مورد نیاز برای توسعه و تست برنامه‌ها را در قالب کانتینرهایی بسته بندی کرده و به راحتی آنها را در محیط‌های توسعه جداگانه بارگذاری کنید.
• مهاجرت و انتقال برنامه‌ها: داکر به شما اجازه می دهد تا کانتینرها را به سادگی و بدون از دست رفتن اطلاعات، به سرورهای ابری با سیستم عامل و محیط مجزا منتقل کنید.
• میکروسرویس‌ها: داکر به توسعه معماری مبتنی بر میکروسرویس‌ها کمک می‌کند. با استفاده از داکر، می‌توان هر نوع سرویسی را در یک کانتینر مستقل توسعه داده و از آن به عنوان یک میکروسرویس با کمک فناوری serverless استفاده کرد.
• تست و اجرای برنامه‌ها: داکر به تست و اجرای برنامه‌ها در محیطی جداگانه کمک می‌کند. به این ترتیب کشف باگ ها در محیط تست ساده تر بوده و نگرانی برنامه نویس از دستکاری محیط اجرا کاهش خواهد یافت.

مقیاس پذیری به کمک Docker

استفاده از داکر به شما این امکان را می‌دهد تا در زمان رشد و افزایش بار ترافیکی، زیرساخت خود را به راحتی ارتقا دهید. برای اینکار می توان از ویژگی های زیر برخوردار شد:

• تکرار کانتینرها: با استفاده از تکنیک تکرار کانتینرها، می‌توانید از کانتینرهایی که برنامه‌های خود را در آنها اجرا می‌کنید، نسخه‌های کپی تهیه کرده و آنها را بر روی سرورهای کلاستر به صورت شبکه ای اجرا کنید.
• استفاده از خدمات ارکستراسیون (orchestration): برای مقیاس‌پذیری بهتر، می‌توانید از خدمات ارکستراسیون مانند Docker Swarm یا Kubernetes استفاده کنید. این ابزارها به شما اجازه می‌دهند تا به صورت خودکار و همزمان کانتینرها را بین سرورها توزیع و ظرفیت سیستم را براساس نیازهای برنامه به صورت دینامیک مقیاس‌پذیر کنید.
• استفاده از خدمات ابری: اگر به مقیاس‌پذیری بیشتری نیاز دارید، می‌توانید از سرورهای ابری استفاده کنید. این خدمات به شما اجازه می‌دهند تا برنامه‌های خود را بر روی زیرساخت ابری اجرا کرده و با استفاده از منابع بیشتر، ظرفیت سیستم را مقیاس‌پذیر کنید.

مراحل توسعه با داکر و سرورهای ابری

استفاده از سرورهای ابری برای توسعه با استفاده از داکر به شما امکان می‌دهد تا به راحتی و با کارآیی بالا محیط‌های توسعه را ایجاد و مدیریت کنید. در زیر چند مرحله برای استفاده از سرورهای ابری و داکر برای توسعه نرم‌افزار را بررسی می‌کنیم:

• انتخاب سرویس ابری: ابتدا از طریق میزبان کلود اقدام به ساخت یک سرور ابری در دیتاسنتر مورد نظر کنید.
• پیکربندی سرورهای ابری: پس از انتخاب ارائه دهنده سرور ابری، ابرک های خود را پیکربندی کنید. این پیکربندی شامل تنظیماتی مثل سیستم عامل، منابع سخت افزاری، شبکه خصوصی، امنیت و حتی کنترل پنل ها و لایسنس ها می‌شود.
• نصب داکر: داکر را روی سرور ابری خود نصب کنید. این مرحله شامل نصب مواردی مانند Docker Engine و Docker Compose نیز می شود.
• ساخت تصاویر داکر: برای توسعه نرم‌افزار با داکر، باید برای آنها ایمیج ایجاد کنید. این تصاویر حاوی برنامه‌ها و تنظیمات لازم برای کپی برداری بر روی سرورهای ابری هستند.
• مدیریت کانتینرها: با استفاده از ابزارهای مدیریت داکر مانند Docker Swarm یا Kubernetes، کانتینرهای خود را مدیریت کنید. اموری مثل ایجاد و مدیریت کانتینرها، مقیاس‌پذیری و مانیتورینگ آنها.
• استفاده از سرویس‌های جانبی: برای توسعه بهتر و ارتقای عملکرد، می‌توانید از سرویس‌های ابری دیگری مانند پایگاه‌داده‌های ابری، ذخیره‌سازی ابری و غیره نیز استفاده کنید.

با استفاده از این مراحل، می‌توانید از سرورهای ابری جهت تکثیر منابع برنامه خود بهره مند شده و با استفاده از داکر محیط‌های توسعه را بر روی این سرورها مدیریت کنید.

آشنایی با Docker Engine

همانطور که در بالا اشاره شد، داکر انجین (Docker Engine) یک محیط اجرایی مبتنی بر کانتینر است که به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد تا برنامه‌ها و سرویس‌های خود را درون کانتینرها اجرا کنند. این ابزار قدرتمند توسعه و مدیریت کانتینرها را ساده‌تر کرده و به ایجاد محیط‌های برنامه‌نویسی قابل حمل، مقیاس پذیر و قابل انتقال کمک می‌کند.

Docker Engine از چند لایه (Layer) استفاده می‌کند که در فرآیند ساخت ایمیج یا تصاویر داکر و مدیریت کانتینرها نقش مهمی ایفا می کند. لایه‌ها در داکر برای مدیریت تغییرات و توزیع فایل ها مورد استفاده قرار می گیرند.

لایه‌ها در این ابزار به صورت سلسله‌مراتبی ایجاد می‌شوند و هر لایه با لایه قبلی تفاوت‌ دارد. زمانی که تغییری در ایمیج ایجاد می‌شود، به جای ساخت ایمیج جدید، فقط لایه مربوطه تغییر می‌کند.

با استفاده از لایه‌ها، امکان به اشتراک گذاری تصاویر داکر بین چند کانتینر وجود دارد. همچنین، استفاده از لایه‌ها باعث بهینه‌سازی فضای ذخیره‌سازی و بهبود سرعت در فرآیند ساخت و اجرای تصاویر داکر خواهد شد.

ساختار Docker

معماری داکر شامل تعدادی مؤلفه است که به طور کلی شامل موارد زیر می‌شود:

• داکر دیمون (Docker Daemon): این قسمت از داکر در پشت صحنه سمت سیستم عامل اجرا می‌شود و مسئول مدیریت کانتینرها، تصاویر، شبکه‌ها و ذخیره‌سازی است. داکر دیمون به عنوان یک سرویس پس‌زمینه (background service) در سیستم فعالیت می‌کند.
• داکر کلاینت (Docker Client): این بخش از داکر برنامه‌ای است که توسط کاربر برای تعامل با داکر دیمون مورد استفاده قرار می گیرد. کلاینت داکر توسط دستوراتی که از طریق خط فرمان یا واسط کاربری گرافیکی (GUI) ارسال می‌شوند، با داکر دیمون تعامل می‌کند و درخواست‌های مورد نیاز را ارسال می‌کند.
• تصاویر داکر (Docker Images): تصاویر داکر پکیج‌های قابل استفاده ای هستند که شامل مقادیر لازم برای اجرای یک محیط کاری (environment) هستند. تصاویر می‌توانند به صورت لایه‌های مختلف تعریف شوند که توسط داکر مدیریت شده و می‌توانند از ریپازیتوری‌ها یا انبارها مختلفی دریافت شوند.
• کانتینرها (Containers): کانتینرها محیطی هستند که توسط داکر ایجاد می‌شوند و به صورت مجزا اجرا می شوند. هر کانتینر شامل ایمیج مربوطه، محیط اجرایی و منابع مورد نیاز برنامه است.

معماری داکر با استفاده از این مؤلفه‌ها، امکان ساخت، توسعه، مدیریت و اجرای برنامه‌ها در بسترهای مختلف را فراهم می‌کند. همچنین، با استفاده از مفهوم کانتینرها، امکان ایزوله سازی برنامه‌ها و محیط‌ها و بهره‌برداری بهینه از منابع سخت‌افزاری فراهم می‌شود.

جمع بندی

داکر یک پلتفرم مجازی‌سازی و مدیریت برنامه‌ها است که امکان ساخت، توسعه، مدیریت و اجرای برنامه‌ها را در قالب کانتینرها فراهم می‌کند. معماری داکر شامل داکر دیمون، داکر کلاینت، تصاویر داکر و کانتینرها می شود.

اگر بخواهیم نرم افزار یا وب اپلیکیشنی را با استفاده از تکنولوژی روز توسعه داده و اجرا کنیم، بهتر است با استفاده از داکر و کانتینرها، نسخه های مورد نظر را بر روی سرورهای ابری پیاده کنیم تا در صورت نیاز به ارتقای منابع، به راحتی در کمتر از یک دقیقه، زیرساخت را مقیاس دهیم.