Was ist Docker und wofür wird es verwendet?

Docker ist eine Plattform, die aus verschiedenen Komponenten besteht und zur Verwaltung und Ausführung von Containern verwendet wird. Mit Docker können Anwendungen in einer kapselten Umgebung ausgeführt werden, die leichtgewichtig und portabel ist. Docker ermöglicht die schnelle Bereitstellung von Anwendungen auf unterschiedlichen Systemen und bietet zahlreiche Vorteile für Entwickler und Administratoren.

Der Hauptzweck von Docker: Verwalten und Ausführen von Containern

Docker-Images sind unveränderliche Dateien, die einen Schnappschuss eines Containers darstellen. Sie können mithilfe des Docker-Clients erstellt und gestartet werden. Docker-Container sind dann lauffähige Instanzen dieser Docker-Images. Sie bieten eine isolierte Umgebung für Anwendungen, in der sie unabhängig von der zugrunde liegenden Infrastruktur ausgeführt werden können. Dies ermöglicht eine zuverlässige und konsistente Ausführung von Anwendungen auf verschiedenen Systemen.

Vorteile von Docker für die Bereitstellung von Anwendungen

Docker bietet zahlreiche Vorteile, insbesondere für die Bereitstellung von Anwendungen. Durch die Verwendung von Containern können Anwendungen schnell bereitgestellt und skaliert werden. Container sind leichtgewichtig und benötigen nur die Ressourcen, die sie zum Ausführen benötigen. Docker ermöglicht auch die einfache Verteilung und Wiederverwendung von Anwendungen in Form von Docker-Images. Docker-Registries wie der Docker Hub dienen als zentraler Speicherort für Docker-Images, auf die Entwickler zugreifen können. Darüber hinaus ermöglicht Docker die einfache Zusammenarbeit zwischen Entwicklungsteams, da jeder Entwickler eine identische Entwicklungsumgebung in Form eines Docker-Containers verwenden kann.

Wie funktioniert Docker und was ist Containerisierung?

Docker ist eine Containerisierungstechnologie, mit der Linux-Container erstellt und verwendet werden können. Aber was genau ist Containerisierung?

Containerisierung ist eine Methode, um Anwendungen und ihre Abhängigkeiten in isolierten Umgebungen, sogenannten Containern, auszuführen. Diese Container sind wie extrem schlanke, modulare virtuelle Maschinen, die unabhängig voneinander funktionieren.

Docker verwendet den Linux-Kernel und seine Funktionen wie Cgroups und Namespaces, um Prozesse zu isolieren und unabhängig voneinander auszuführen. Mit diesen Funktionen können Anwendungen in Containern laufen, wodurch Ressourcen effizienter genutzt werden können.

Ein zentrales Konzept in Docker sind die Images und Container. Docker-Images bestehen aus mehreren Schichten, die für neue Container wiederverwendet werden können und eine effiziente Entwicklung ermöglichen. Ein Container ist eine Instanz eines Images, die ausgeführt wird. Container können modular aktualisiert oder repariert werden, ohne die gesamte Anwendung deaktivieren zu müssen.

Docker automatisiert das Deployment von Anwendungen innerhalb der Container-Umgebung und ermöglicht ein schnelleres Deployment und eine verbesserte Kontrolle von Versionen. Mit Docker können Sie Container schnell bereitstellen und die Bereitstellungszeiten erheblich reduzieren. Wenn die Anzahl der Container und containerisierten Apps zunimmt, kann Kubernetes bei der Verwaltung und Orchestrierung von Containern helfen.

  • Docker ist eine Containerisierungstechnologie, die Linux-Container erstellt und verwendet.
  • Docker-Container können wie extrem schlanke, modulare virtuelle Maschinen behandelt werden.
  • Docker verwendet den Linux-Kernel und seine Funktionen wie Cgroups und Namespaces, um Prozesse zu isolieren und unabhängig voneinander auszuführen.
  • Docker-Images bestehen aus mehreren wiederverwendbaren Schichten und ermöglichen eine effiziente Entwicklung.
  • Docker automatisiert das Deployment von Anwendungen innerhalb von Containern und ermöglicht schnellere Bereitstellungszeiten.
  • Kubernetes kann bei der Verwaltung und Orchestrierung von Containern helfen, insbesondere bei zunehmender Anzahl von Containern und containerisierten Apps.

Vorteile von Docker in der Softwareentwicklung

Docker bietet vielfältige Vorteile in der Softwareentwicklung. Einer dieser Vorteile ist die effiziente Nutzung der Systemressourcen. Im Vergleich zu virtuellen Maschinen benötigen Docker-Container weniger Hauptspeicher und können somit dichter auf einer Host-Hardware gepackt werden. Dadurch wird eine hohe und effiziente Auslastung der Ressourcen erreicht und Kosten auf der IT-Seite reduziert.

Schnelle Softwarelieferzyklen sind ein weiterer Vorteil, den Docker bietet. Mit Docker ist es möglich, neue Softwareversionen mit neuen Geschäftsfunktionen schnell zu implementieren und in die Produktion einzuführen. Zudem ermöglicht es Docker auch ein schnelles Wiederherstellen einer früheren Version, sowohl in der Entwicklungsphase als auch in kritischen Laufzeitumgebungen. Dies erleichtert die Anpassung an veränderte Businessbedingungen und ermöglicht eine flexible Erweiterung der Anwendungen.

Die Portabilität von Anwendungen ist ein weiterer Vorteil, der durch Docker ermöglicht wird. Docker-Container kapseln alles, was eine Anwendung zum Ausführen benötigt. Dadurch können Anwendungen problemlos zwischen verschiedenen Umgebungen ausgetauscht werden. Ob es sich um einen Entwickler-Laptop oder eine Public-Cloud-Instanz handelt, jeder Host mit einer installierten Docker-Laufzeitumgebung kann einen Docker-Container sicher ausführen.

Docker ist auch optimal für Microservices-Architekturen geeignet. Durch die Verwendung von Docker-Containern wird die Entwicklung von Software, insbesondere im Kontext von Microservices-Architekturen, erleichtert. Durch die Aufteilung von monolithischen Anwendungen in separate Dienste ermöglichen Microservices die Skalierung, Modifikation und Wartung der verschiedenen Teile der Anwendung unabhängig voneinander. Docker-Container sind perfekt auf den Ansatz der Microservices und auf agile Entwicklungsprozesse abgestimmt.

  • Docker ermöglicht die effiziente Nutzung der Systemressourcen, was zu einer Kostenreduktion führt.
  • Es unterstützt schnelle Softwarelieferzyklen und ermöglicht ein einfaches Zurückgehen auf eine frühere Version.
  • Mit Docker können Anwendungen einfach zwischen verschiedenen Umgebungen ausgetauscht werden.
  • Es ist optimal für Microservices-Architekturen geeignet und erleichtert die Skalierung und Wartung von Software.
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Insgesamt bietet Docker in der Softwareentwicklung eine Reihe von Vorteilen, wie effiziente Ressourcennutzung, schnelle Softwarelieferzyklen, Portabilität von Anwendungen und Unterstützung für Microservices-Architekturen.

Anwendungsfälle für Docker in der Praxis

Docker hat sich als leistungsstarke Plattform für die Bereitstellung von Anwendungen in der Praxis bewährt. Durch die Verwendung von Docker-Containern können verschiedene Anwendungsfälle effizient umgesetzt werden. Im Folgenden werden einige Beispiele für die Verwendung von Docker aufgeführt:

  • Anwendungen mit einer Microservices-Architektur: Docker-Container eignen sich hervorragend für die Bereitstellung von Microservices. Mit Docker können einzelne Komponenten einer Anwendung in separaten Containern ausgeführt und einfach orchestriert werden. Die Integration und Skalierung von Microservices wird dadurch erleichtert.
  • Anwendungstests vor der Bereitstellung: Ein großer Vorteil von Docker besteht darin, dass Tests in derselben Umgebung wie die Produktionsumgebung durchgeführt werden können. Dadurch können potenzielle Konfigurationsunterschiede vermieden und die Zuverlässigkeit der Anwendungen verbessert werden.
  • Frühe Anwendungsentwicklung: Docker bietet eine einfache Möglichkeit, Testumgebungen aufzubauen und Funktionen zu testen, ohne eine dedizierte Testumgebung einzurichten. Entwickler können schnell verschiedene Konfigurationen ausprobieren und Probleme frühzeitig erkennen.
  • Multi-Cloud- oder Hybrid-Cloud-Anwendungen: Docker-Container sind plattformunabhängig und können in verschiedenen Cloud-Umgebungen bereitgestellt werden. Dies ermöglicht Unternehmen die flexible Nutzung verschiedener Cloud-Provider und die einfache Verteilung von Anwendungen zwischen ihnen.
  • Bereitstellen von betriebssystemunabhängigen Anwendungen: Docker-Container können auf verschiedenen Linux-Versionen ohne spezielle Konfigurationen ausgeführt werden. Dies erleichtert die Portabilität von Anwendungen und ermöglicht die Nutzung der geeigneten Betriebssystemversion für jede Umgebung.
  • Kostenkontrolle: Durch den Einsatz von Docker-Containern anstelle von virtuellen Maschinen können Unternehmen ihre Infrastrukturausgaben reduzieren. Docker ermöglicht eine effizientere Ressourcennutzung und erhöht die Skalierbarkeit der Anwendungen.

Weiterhin ist es wichtig zu beachten, dass Docker nicht in allen Anwendungsbereitstellungsszenarien die beste Wahl ist. Jeder Fall sollte individuell bewertet werden, um sicherzustellen, dass Docker die richtige Lösung für die spezifischen Anforderungen ist. Trotzdem bietet Docker zahlreiche Vorteile für verschiedene Anwendungsfälle und wird in der Praxis breit eingesetzt.

So installiert man Docker auf Linux, Windows und macOS

Die Installation von Docker auf verschiedenen Betriebssystemen wie Linux, Windows und macOS ist relativ einfach und unkompliziert. Es gibt zwei Optionen zur Auswahl: die Community Edition (docker-ce) und Docker Desktop.

  • Community Edition (docker-ce):

Die Community Edition ist eine Open-Source-Software, die sowohl für Server- als auch für Desktop-Umgebungen unter Linux verwendet werden kann. Um Docker auf Linux zu installieren, kannst du ein praktisches Installationsskript verwenden. Lade das Skript mit dem Befehl Curl herunter:

curl -fsSL https://get.docker.com -o get-docker.sh

Überprüfe den Inhalt des Skripts und führe es mit Root-Rechten aus:

sudo sh get-docker.sh

Nach der Installation füge den aktuellen Benutzer zur “docker”-Gruppe hinzu, um mit dem Docker-Daemon und den ausgeführten Containern als normaler Benutzer interagieren zu können:

sudo usermod -aG docker $USER

Melde dich ab und wieder an, damit die Änderungen wirksam werden.

  • Docker Desktop:

Docker Desktop ist speziell für Entwickler und Tester entwickelt und steht für Windows, macOS und Linux zur Verfügung. Docker Desktop ist für viele Benutzer kostenlos, aber für kommerzielle Nutzung können Unternehmen mit mehr als 250 Mitarbeitern oder einem Jahresumsatz von mehr als 10 Millionen US-Dollar ein kostenpflichtiges Abonnement benötigen.

Um Docker Desktop zu installieren, lade es von der Docker-Website herunter und folge dem selbsterklärenden Installationsprogramm. Auf Windows solltest du zuvor das Windows-Subsystem für Linux (WSL2) installieren. Für Linux-Systeme stellt Docker vorgefertigte Pakete für Ubuntu, Debian, Fedora und Arch Linux zur Verfügung. Je nach Distribution können zusätzliche Schritte erforderlich sein, z. B. die Installation von KVM-Virtualisierung, Qemu 5.2 oder höher, Systemd und einer KDE- oder Gnome-Desktop-Umgebung. Einige Distributionen erfordern möglicherweise die Installation einer Gnome-Erweiterung für das Docker-Menü.

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Um Container-Kompositionen zu verwalten, wird Docker-Compose empfohlen. Mit Docker-Compose kannst du Kompositionen in YAML-Dateien definieren und mit dem Befehl docker compose up starten. Docker-Compose ist bereits in Docker Desktop integriert, aber auf Linux musst du es möglicherweise als Plugin installieren. Docker hat Docker-Compose V2 in seine Paketrepositorien für apt und rpm integriert, um Installationen und Updates zu erleichtern.

Auf einem Raspberry Pi kannst du Docker-CE wie oben beschrieben installieren und für das Docker-Compose-Plugin die URL mit “armv7” verwenden.

Um zu überprüfen, ob Docker und Docker-Compose installiert und ausgeführt werden, verwende die folgenden Befehle:

– Um zu überprüfen, ob Docker ausgeführt wird: docker version

– Um zu überprüfen, ob Docker-Compose ausgeführt wird: docker compose version

Bitte beachte, dass Docker nicht für mobile Betriebssysteme wie iOS oder Android verfügbar ist. Du kannst jedoch den Webdienst “Play With Docker” verwenden, um Container in einer browserbasierten Umgebung auszuprobieren.

Docker-Image erstellen Anleitung

Introduction

Hier finden Sie eine Anleitung zum Erstellen eines Docker-Images Schritt für Schritt. Es ist wichtig zu beachten, dass Docker-Images auf einem Base-Image aufbauen. Das Base-Image dient als Grundlage für das Docker-Image und enthält das Betriebssystem und die grundlegenden Softwarekomponenten. Um Kompatibilitätsprobleme zu vermeiden, wird empfohlen, eine spezifische Versionsnummer anzugeben. Ein Beispiel für den Befehl, um ein Base-Image zu erstellen, lautet:

FROM nginx:1.11-alpine

Der Konfigurationsprozess

Der nächste Schritt besteht darin, Befehle auszuführen, um das Image zu konfigurieren. Docker bietet verschiedene Befehle wie “RUN” und “COPY” an. Mit dem “RUN”-Befehl können Sie Kommandozeilenbefehle ausführen. Zum Beispiel:

RUN apt-get install -y <paketname>

Mit dem “COPY”-Befehl können Sie Dateien in das Image kopieren. Ein Beispiel dafür wäre:

COPY index.html /usr/share/nginx/html

Als Nächstes müssen die Ports freigegeben werden, auf denen die Anwendung zugänglich sein soll. Dazu verwenden Sie den “EXPOSE”-Befehl gefolgt von der Portnummer. Hier ein Beispiel:

EXPOSE 80

Abschließend sollten Sie die Anwendung starten. Hierfür verwenden Sie den “CMD”-Befehl, der den Standardbefehl definiert, der beim Starten des Containers ausgeführt wird. Ein Beispiel hierfür ist:

CMD ["nginx", "-g", "daemon off;"]

Diese Schritte sind entscheidend, um ein Docker-Image gemäß den individuellen Anforderungen zu erstellen. Weitere Details und Informationen finden Sie im gegebenen Text.

Skalierung von Docker-Containern und Einsatz von Orchestrierungstools

Docker und Microservices passen gut zusammen, da Docker eine standardisierte Umgebung für die Entwicklung, Bereitstellung und Verwaltung von Microservices bietet. Durch die Containerisierung können Entwickler Anwendungen und ihre Abhängigkeiten in leichtgewichtigen, portablen Containern verpacken, um sicherzustellen, dass sie in verschiedenen Umgebungen konsistent ausgeführt werden. Docker ermöglicht eine beschleunigte Entwicklung, da Entwickler an einzelnen Diensten arbeiten können, ohne sich um kollidierende Abhängigkeiten oder Bibliotheken kümmern zu müssen. Docker-Container sind hochgradig portabel und ermöglichen es Entwicklern, Anwendungen problemlos zwischen verschiedenen Umgebungen und Plattformen zu verschieben.

Bei der Skalierung von Docker-Containern gibt es verschiedene Techniken, wie z.B. die horizontale Skalierung. Hierbei werden zusätzliche Instanzen der gleichen Anwendung gestartet, um die Last auf mehrere Container zu verteilen. Durch diese Verteilung kann die Anwendung mehr Anfragen bearbeiten und eine bessere Leistung erzielen. Eine andere Möglichkeit ist die vertikale Skalierung, bei der die Ressourcen eines einzelnen Containers erhöht werden, um mehr Leistung zu ermöglichen. Beide Techniken können je nach Anforderungen und Ressourcenverfügbarkeit eingesetzt werden.

Zur Orchestrierung von Docker-Containern gibt es verschiedene Tools wie Docker Swarm oder Kubernetes. Diese Tools bieten eine zentrale Verwaltung der Container und stellen sicher, dass sie ordnungsgemäß gestartet, beendet und skaliert werden. Sie ermöglichen die einfache Koordination von Containern auf verschiedenen Hosts und ermöglichen so eine effiziente Nutzung der verfügbaren Ressourcen. Orchestrierungstools bieten auch Funktionen wie Lastausgleich und automatische Skalierung, um die Verfügbarkeit der Anwendung sicherzustellen und auf sich ändernde Anforderungen zu reagieren. Durch den Einsatz dieser Tools wird die Verwaltung und Überwachung von Microservices vereinfacht und automatisiert.

Insgesamt bieten Docker-Container und Orchestrierungstools wie Docker Swarm oder Kubernetes eine effiziente Möglichkeit zur Skalierung von Microservices. Durch die Containerisierung können Entwickler ihre Anwendungen einfach und portabel verpacken, während Orchestrierungstools die nötige Infrastruktur bereitstellen, um Container zu verwalten und zu skalieren. Dies ermöglicht eine skalierbare und flexible Bereitstellung von Anwendungen, die sich an die jeweiligen Anforderungen anpassen kann. Docker und Orchestrierungstools sind daher eine großartige Kombination für die Skalierung von Microservices und die effiziente Verwaltung großer Containerumgebungen.

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Best Practices zur Absicherung von Docker-Containern und Daten

Die Sicherheit von Docker-Containern und Daten ist ein äußerst wichtiges Thema. In der Vergangenheit gab es bereits zahlreiche Sicherheitsvorfälle, bei denen Docker-Server aufgrund von Konfigurationsfehlern zum Ziel von Hackern wurden. Diese Ausnutzung von Schwachstellen ermöglicht es Angreifern, bösartige Container einzurichten und auf das Dateisystem des Docker-Hosts zuzugreifen. Dabei können sie das interne Netzwerk scannen, Anmeldeinformationen stehlen und Daten exfiltrieren. Zusätzlich können Hacker ein Botnetz aufbauen, Container für Angriffe gegen Dritte nutzen oder sogar Malware und Phishing-Kampagnen hosten.

Um Docker-Container und Daten sicherer zu machen und das Risiko von Sicherheitsvorfällen zu verringern, gibt es einige bewährte Tipps und Tricks, die befolgt werden sollten. Die erste Maßnahme besteht darin, den Socket des Docker-Daemons niemals offen zu legen. Dieser sollte niemals für Remote-Verbindungen zugänglich sein, außer es wird ein authentifizierungsfähiger HTTPS-Socket verwendet. Es ist möglich, den Socket an eine Netzwerkschnittstelle zu binden, um den Docker-Container für Fernzugriffe zugänglich zu machen. Diese Option sollte jedoch mit Vorsicht verwendet werden.

Des Weiteren sollten privilegierte Container vermieden werden. Diese Container wurden mit root-Rechten initialisiert und sind daher besonders anfällig. Durch den Root-Zugriff auf alle Systemgeräte können Sicherheitsmodule manipuliert werden. Ein Angreifer kann von einem privilegierten Container aus seine Privilegien erhöhen und sich Zugriff auf ganze Knoten und Cluster verschaffen. Daher ist es ratsam, auf die Verwendung von privilegierten Containern zu verzichten.

Ein weiterer wichtiger Aspekt zur Absicherung von Docker besteht darin, Docker im Rootless-Modus auszuführen. Diese Option ermöglicht es, Docker-Daemons und -Container als Nicht-Root-Benutzer auszuführen, um potenzielle Schwachstellen zu entschärfen. Dabei laufen die Daemons und Container im Benutzernamensraum ohne root-Rechte. Es ist allerdings erforderlich, Docker zunächst mit Root-Rechten des Host-Systems zu installieren und zusätzliche Module zu verwenden. Durch diese Maßnahme wird ein höheres Sicherheitsniveau erreicht.

Zusätzlich wird empfohlen, Ressourcenkontingente für CPU und Arbeitsspeicher festzulegen, um die Auslastung zu begrenzen. Standardmäßig kann bereits ein einziger Container den RAM und die CPU des Hosts vollständig auslasten. Mit der Option “–memory” kann die maximale Speichernutzung eines Containers begrenzt werden. Diese Begrenzung hilft dabei, die Gesamtleistung des Systems aufrechtzuerhalten und eine Überlastung durch einzelne Container zu verhindern.

Alle diese Best Practices tragen dazu bei, Docker-Container und Daten sicherer zu machen und das Risiko von Sicherheitsvorfällen zu verringern. Durch eine verantwortungsvolle Konfiguration und den Einsatz dieser empfohlenen Maßnahmen können potenzielle Schwachstellen minimiert und die Sicherheit der Docker-Infrastruktur verbessert werden.

Alternative zu Docker für Containerisierung:

Wenn es um Containerisierung geht, ist Docker der De-facto-Standard, der von vielen Unternehmen und Entwicklern weltweit genutzt wird. Es kann jedoch vorkommen, dass Docker Veränderungen durchmacht, sei es aufgrund geschäftlicher Veränderungen oder finanzieller Schwierigkeiten. Dies führt dazu, dass Unternehmen nach neuen Alternativen für die Containerisierung suchen. Docker hat in den letzten Jahren große Veränderungen erfahren, einschließlich der Änderung am Abonnementmodell und der Ankündigung, das Docker-Laufzeitsystem mit der Version 1.20 von Kubernetes abzuschaffen.

Ein Grund für die Suche nach Alternativen zu Docker ist die Sorge risikoscheuer Unternehmen, die ihre Containerstrategie zukunftssicher machen möchten. Diese Unternehmen könnten die Lizenzänderungen von Docker als Anlass nehmen, nach neuen Containerplattformen Ausschau zu halten. Außerdem nehmen die Bedenken hinsichtlich der Softwarelieferkette und die Nachfrage nach verbesserten Sicherheits-Tools zu, was die Position von Docker auf dem Markt beeinflussen könnte.

Hier sind fünf beliebte Alternativen zu Docker: Buildah, BuildKit, Containerd, LXD und Podman. Buildah ist ein Open-Source-Tool, das Entwicklern granulare Kontrolle über Container-Images bietet. BuildKit hingegen ist ein Moby-Projekt der zweiten Generation zur Erstellung von Images, das parallele Build-Verarbeitung ermöglicht. Containerd ermöglicht den Zugriff auf die Low-Level-Docker-Komponenten und bietet eine leichter zugängliche Schnittstelle zur Containerlaufzeit. LXD ist eine Open-Source-Container-Engine, die LXC-Linux-Container unterstützt und containerisierte Anwendungen in isolierten Containern oder virtuellen Umgebungen ausführt. Podman hingegen bietet Container ohne Root-Rechte, um die Sicherheit zu verbessern, und ermöglicht das Speichern von Containern und Images an verschiedenen Orten.

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