Docker para Iniciantes

Prof. Me. Samuel Rodrigues

No curso você irá

compreender os conceitos fundamentais do Docker
entender imagens e containers
gerenciar containers com Docker
criar e publicar suas próprias imagens Docker
entender networks e volumes
compor, configuar e executar serviços com Docker Compose

Sobre o Prof.

Cícero Samuel Clemente Rodrigues
Me. em Engenharia de Software pelo CESAR School
Prof. Sistema de Informação há 12 anos na Unijuazeiro
Servidor Federal de TI na UFCA há 7 anos

contato: samuelclerod@gmail.com

O que é o docker?

Docker remete a:

um projeto da comunidade open source; as ferramentas resultantes desse projeto; e a empresa Docker Inc, apoiadora do projeto

[Red Hat, 2020]

Docker é uma plataforma para desenvolvedores e sysdamins para desenvolver, implantar e executar aplicações com containers [linux]

Desenvolver

Implantar

Executar

O que é um Container?

São ambientes completamente isolados, com seus próprios processos, serviços e interfaces de rede, entretanto compartilhando o mesmo kernel do sistema operacional.

Antes, sobre imagens...

Uma imagem é um template com instruções para criar o ambiente desejado
Ela é imutável
Pode ser salva (pushed) em um registro (docker hub)
Para construir sua própria imagem, é necessário criar os passos necessários para cria-la e executa-la em um Dockerfile

sobre containers...

É uma instância da imagem em execução
Imagem só podem ser executadas em um docker daemon como um container
Múltiplos containers podem se criados a partir de uma mesma imagem
Containers permitem executar aplicações em ambientes isolados
Muitos containers podem executar simultaneamente em um mesmo host
Containers executam diretamente no kernel da maquina host

ambiente de execução que provê portabilidade

A plataforma Docker

ainda sobre containers...

Construido a partir não de uma imagem, mas uma camada de imagens
Normalmente, na base temos um imagem linux de pequeno tamanho
A imagem da aplicação geralmente fica no topo

Máquina Virtual

Container

Sistemas Isolados

Aplicações Isolados

Máquina Virtual

Container

Cada maquina virtual tem seu próprio Sistema Operacional (Guest OS);
Isso exige muitos recursos da máquina host;
Como resultado disso:
- É necessário “boot” do guest OS
- Consome muitos recursos

Todos usam o kernel das máquinas host, e acima disso tudo está isolado (distribuição única);
o docker usa recursos do sistema de arquivos unix para criar ambientes isolados;
Como resultado disso:
- Usa menos recursos
- Pode iniciar em milisegundos
- Ocupa menos espaço em disco
- Usa menos memória

Podemos usar uma abordagem mista!

Utilizar máquinas virtuais para provisionar de forma rápida hosts docker com kernel isolado
Facilidade do docker de provisionar e escalar aplicações
Possível o uso de docker em kernel não-linux

Por que devo aprender docker?

Docker Blog

Percentual de aplicações containerizadas...

Fonte : 6 Container Adoption Trends of 2020

Percentual de aplicações containerizadas em produção

Fonte : 6 Container Adoption Trends of 2020

Vocabulário comum para DevOps

Profissionais de

Desenvolvimento

Profissionais de

Operações

Dev sem docker [containers]

Necessário instalar aplicações específicas para cada tipo de sistema operacional
Cada ambiente tem seu próprio processo e problemas(issues) a serem resolvidas
Normalmente, é difícil gerir ou instalar 2 versões diferentes
Se tenho 10 ambientes, preciso refazer o processo nos 10 ambientes

Dev com docker [containers]

um container pode ser distribuído
O ambiente é isolado da máquina hospedeira (host)
Todas configuração necessária está em um único ambiente
Um único comando instala toda a aplicação/ambiente
É possível rodar duas versões na mesmo tempo
Ambiente reciclável

Ops sem docker [containers]

Necessário configurar o servidor
as dependecias podem gerar conflitos de versão
Inconsistências entre ambientes

O guia de implantação é textual
comum desentendimentos entre Devs e Ops

Ops com docker [containers]

Devs e Ops trabalham juntos para empacotar a aplicação em containers
Nenhuma configuração é necessária no servidor, a não ser o Docker Runtime
Maior velocidade de distribuição e confiabilidade
Retorno fácil para versões funcionais (fallback)

Por que Devs adotam docker?

Ambiente seguro, limpo e portável
Não tem que se procupar com dependecias perdidas, pacotes e outras dores
Um comando para instalar o app
Execução de cada App em seu próprio ambiente isolado com suas próprias libs.
Pode-se reverter versões antigas dos ambientes
Automatizar teste, integração e empacotamento
Ambiente reciclável
Reduzir/eliminar preocupações sobre compatibilidade em outras plataformas

Por que Ops adotam docker?

Torna o ciclo de vida inteiro mais eficiente, consistente e repetitível
Aumenta a qualidade do código produzido por desenvolvedores
Elimina inconsistências entre ambientes de teste, desenvolvimento e produção
Promove a separação de preocupações
Retorno fácil para versões funcionais (Fallback to Working)
Aumento significante da velocidade e conficabilidade para implantação e integração contínuas

Por que não usar VM?

Velocidade de implantação
Portabilidade
Performance
Custo
Tamanho
Menos recursos de hosts

Instale o docker!

Temos duas versões do docker

Vamos usar essa aqui 👇

Como instalar o Docker Comunity Edition (CE)?

Docker Engine

Docker Desktop
Máquina Virtual

Docker Desktop
Máquina Virtual

Provido pelo Serviço

☝Vamos demonstrar essas opções

Docker Toolbox???

DEPRECATED

Vamos colocar a mão na massa!

Para verificar a versão:

docker --version

Para ver mais informações:

docker info

Verificando a versão do docker

Utilizando a imagem de teste do hello-world

docker run hello-world

Lista a imagem do hello-world

docker image ls

Testando o docker

Lista o hello-world container

docker container ls --all

Se ainda estivesse executando, não seria necessário o opção --all

Construindo um app da maneira docker

Seu novo ambiente de Dev

Problema

Para iniciar a construção de um app python, você precisa instalar e configurar o ambiente na sua máquina.
Esse ambiente tem que estar perfeito para que seu app rode como o esperado, e precisa combinar o ambiente de produção

Seu novo ambiente de Dev

Solução

Com docker você simplesmente usa um ambiente python em uma imagem, sem instalar nada.
Seu build pode incluir na imagem tudo que seu app precisa (ambiente, código e dependências viajam juntos)
Essas imagens são definidas no Dockerfile.

Definindo um container

Crie um diretório vazio com o arquivo Dockerfile dentro e o acesse em um terminal.
No Dockerfile , copie e cole o conteúdo abaixo e salve-o.

# Use an official Python runtime as a parent image
FROM python:2.7-slim

# Set the working directory to /app
WORKDIR /app

# Copy the current directory contents into the container at /app
COPY . /app

# Install any needed packages specified in requirements.txt
RUN pip install --trusted-host pypi.python.org -r requirements.txt

# Make port 80 available to the world outside this container
EXPOSE 80

# Define environment variable
ENV NAME World

# Run app.py when the container launches
CMD ["python", "app.py"]

Definindo um container

Crie mais dois arquivos na pasta (são usados no Dockerfile):

Flask
Redis

from flask import Flask
from redis import Redis, RedisError
import os
import socket

# Connect to Redis
redis = Redis(host="redis", db=0, socket_connect_timeout=2, socket_timeout=2)

app = Flask(__name__)

@app.route("/")
def hello():
    try:
        visits = redis.incr("counter")
    except RedisError:
        visits = "<i>cannot connect to Redis, counter disabled</i>"

    html = "<h3>Hello {name}!</h3>" \
           "<b>Hostname:</b> {hostname}<br/>" \
           "<b>Visits:</b> {visits}"
    return html.format(name=os.getenv("NAME", "world"), hostname=socket.gethostname(), visits=visits)

if __name__ == "__main__":
    app.run(host='0.0.0.0', port=80)

requirements.txt

app.py

Na pasta do projeto, no mesmo nível do Dockerfile digite:

docker build --tag=friendlyhello .

Build do app

Para verificar se a imagem foi criada digite

docker image ls

Execute o app, mapeando a porta 4000 da sua máquina para a porta 80 publicada usando -p:

docker run -p 4000:80 friendlyhello

Executando o app

No linux/bash, basta pressionar CTRL+C
no windows é necessário parar explicitamente o container, digitando

docker container ls

Parando o container

para verificar o container name ou id, digite

docker container stop <Container NAME or ID>

para deixar o app rodando em background (detached mode) executamos:

docker container ls

Rodando em background

para verificar o estado do container

docker run -d -p 4000:80 friendlyhello

Compartilhando sua imagem

Registro

para implantar ou compartilhar a sua imagem, é necessário enviar para um registro.
um registro é uma coleção e reposititórios.
um repositório é uma coleção de imagens (como no git)
uma conta de registro pode criar muitos repositórios
O docker CLI usa o registro público do Docker por padrão, o dockerhub.

Login com Docker ID

Se você não tem uma conta Docker, se registre em hub.docker.com.
Faça login com o comando

docker login

Tag de uma imagem

A notação para associar uma imagem logal com um repositório é username/repository:tag.
A tag é opcional, mas recomendada pois é o mecanismo o qual o registro versiona as imagens no docker.
para realizarmos o registro da nossa imagens digitamos algo como :

docker tag image username/repository:tag

No meu caso:

docker tag friendlyhello samuelclerod/get-started:v1

Para listar e visualizar as tags use:

docker image ls

Publicando uma imagem

Para publicar uma imagem tageada usamos:

docker push username/repository:tag

No meu caso:

docker push samuelclerod/get-started:v1

E para recuperar a imagem e executar:

docker run -p 4000:80 samuelclerod/get-started:v1

Orquestrando com docker-compose

O que é docker-compose?

Compose é uma ferramenta para definir e executar aplicações docker multi-container
Com o Compose, utilizamos um arquivo para configurar nossos serviços da aplicação
Com um unico comando, é possível criar e iniciar todos os serviços a partir de uma configuração
Para aprender um pouco mais veja a lista de features.

Utilizando Compose, vamos configurar e executar uma aplicação Rails/PostgreSQL..

Mas antes de tudo, instale o Compose !

Defina o Dockerfile

FROM ruby:2.5
RUN apt-get update -qq && apt-get install -y \
	build-essential libpq-dev nodejs postgresql-client
RUN mkdir /myapp
WORKDIR /myapp
ADD Gemfile /myapp/Gemfile
ADD Gemfile.lock /myapp/Gemfile.lock
RUN bundle install
ADD . /myapp

Crie uma pasta e nela insira do Dockerfile descrito abaixo:

source 'https://rubygems.org'
gem 'rails', '~>5'

O Gemfile

O Gemfile.lock VAZIO

Crie o docker-compose.yml

version: '3'
services:
  db:
    image: postgres
  web:
    build: .
    command: bundle exec rails s -p 3000 -b '0.0.0.0'
    volumes:
      - .:/myapp
    ports:
      - 3000:3000
    depends_on:
      - db

Construa o projeto

docker-compose run web rails new . --force --database=postgresql

O esqueleto abaixo irá gerar toda a estrutura da aplicação rails utilizando banco postgresql

Para usuários linux e mac é necessário repara os arquivos que foram gerados no container com root

sudo chown -R $USER:$USER .

docker-compose build

Com o Gemfile modificado, precisamos construir novamente

Conecte a aplicação ao banco

Por default, Rails espera um banco de dados no rodando no localhost

É necessário apontar para o container db e mudar o banco e o username com o padrão da imagem do postgresql.

Modifique o arquivo config/database.yml com codigo ao lado:

default: &default
  adapter: postgresql
  encoding: unicode
  host: db
  username: postgres
  password:
  pool: 5

development:
  <<: *default
  database: myapp_development


test:
  <<: *default
  database: myapp_test

Conecte a aplicação ao banco

Agora podemos iniciar os containers com:

docker-compose up

Crie o banco em outro terminal com:

Acesse a página inicial da aplicação em http://localhost:3000.

docker-compose run web rake db:create

Outros comandos

Parar a aplicação

docker-compose restart

Reiniciar a aplicação

docker-compose down

Reconstruindo a aplicação

Se modificar o Gemfile ou o docker-compose.yml para tentar outras configurações, é necessário reconstruir.

Nesses caso execute:

docker-compose run web bundle install
docker-compose up --build

Para mais informações, visite o documentação do docker-compose

O que vimos nesse curso?

compreender os conceitos fundamentais do Docker
entender imagens e containers
gerenciar containers com Docker
criar e publicar suas próprias imagens Docker
entender networks e volumes
compor, configuar e executar serviços com Docker Compose

Próximos passos

Implantação com Docker
Docker Swarm
CI e CD com docker
kubernetes

Muito Obrigado!

Referências

https://docs.docker.com/get-started/

https://docs.docker.com/compose/

https://www.digitalocean.com/community/tutorials/como-instalar-e-utilizar-o-docker-primeiros-passos-pt

https://blog.codeship.com/running-rails-development-environment-docker/

http://guides.rubyonrails.org