guirisnik / docker-training

Exercícios

Se quiser praticar com outros exercícios além dos que eu já coloquei aqui, existe uma plataforma da KodeKloud com quizzes em que você pode testar ideias e aprender um pouco mais sobre Docker

Objetivos

• Parte 1
  • Por que preciso disso?
  • O que são containers?
  • O que é Docker?
  • O que são imagens?
  • Container vs Virtual Machine
• Parte 2
  • Como instalar
  • Comandos
    • run
      • Algumas opções do comando run
    • ps
    • stop
    • rm
    • images
    • rmi
    • pull
  • Volumes
    • Como criar um volume
    • Como vincular um volume a um container
  • Criar uma imagem personalizada
  • Redes em Docker
  • Docker Compose
• Parte 3
  • Conceitos avançados
  • Swarm
  • Kubernetes

Parte 1

Por que preciso disso?

Garantir que uma aplicação seja executada da forma como foi projetada independente do ambiente em que está sendo executada. Em outras palavras, a principal motivação em utilizar Docker está relacionado com gerenciamento de dependências e garantir que sua aplicação seja hospedada em um ambiente amigável para ela.

Por exemplo, digamos que você precisasse hospedar dois serviços, um web server que irá responder às requisições externas (API) e um banco de dados que irá armazenar os dados da sua aplicação. Neste exemplo, digamos ainda que as suas especificações de web server fazem com que seja necessário utilizar um sistema operacional X, enquanto que seu banco de dados necessita de outro sistema operacional Y para garantir seu bom funcionamento.

Assim, utilizando Docker, é possível criar containers distintos para cada um destes serviços e, dentro da mesma máquina (host) criar uma comunicação simples e segura entre ambos.

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O que são containers?

São ambientes isolados dentro do mesmo sistema operacional, cada um tendo seus próprios processos e redes, mas compartilhando do mesmo Kernel, provido pelo sistema operacional.

Mas Gui, esse treco é novo?

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O que é Docker?

Não, pessoa leitora! Containers existem há pelo menos 10 anos no mundo de tecnologia. A novidade é que esta empresa chamada Docker facilitou a criação e gerenciamento de containers usando uma linguagem com nível mais elevado, porque antigamente era muito complicado fazer esse tipo de trabalho, já que mexe com o Kernel do sistema operacional.

Kernel é uma das camadas do sistema operacional responsável por orquestrar o que acontece entre o que o usuário aciona e como o hardware deve responder!

Note que, como os containers dependem e compartilham do Kernel, só é possível executar containers compatíveis com seu Kernel. O que isso significa é que se seu sistema é baseado no Kernel do Linux, então você só poderá hospedar containers que funcionem com Kernel Linux. Em outras palavras, não é possível executar um container Windows dentro de um sistema operacional Linux, uma vez que o Windows depende de outro Kernel.

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O que são imagens?

Em Docker existem componentes chamados de imagens que funcionam como templates de containers.

Mas Gui, qual a diferença disso pra um container?

A diferença é que um container é um representante de uma determinada imagem sendo executada. Assim, é possível ter vários containers sendo executados que utilizam a mesma imagem como base.

O mais legal de tudo é que você pode compor suas próprias imagens colocando dentro delas a sua aplicação e até mesmo outras imagens disponibilizadas por outros usuários do Docker.

Esse é o recurso do Docker que faz com que sua aplicação seja sempre executada da mesma forma independente de onde ela for colocada. Em outras palavras, a imagem é um template do mesmo ambiente em que sua aplicação foi desenvolvida, para que você consiga exportar o mesmo ambiente da sua máquina para o ambiente de hospedagem da aplicação.

No docker hub existem diversas imagens disponíveis que você pode baixar para usar ou compor seus projetos. Existem imagens do Ubuntu, Python, Node, NGinx, Apache, ... enfim, uma infinidade.

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Container vs Virtual Machine

Uma máquina virtual representa uma instância completa do sistema operacional com seu próprio Kernel, compartilhando apenas o hardware com o sistema operacional nativo.

Já um container é representado simplesmente por um processo, como se fosse mais um software aberto dentro do sistema operacional e compartilhando o mesmo Kernel.

Essa diferença significa que um container é muito mais leve (ordem de MB, enquanto que uma máquina virtual está na ordem de GB) e leva menos tempo para iniciar (boot time).

Gui, isso significa que containers são melhores que máquinas virtuais?

Não! De forma alguma. O que eu gostaria de convencer aqui é que, por serem diferentes, possuem nichos de aplicação diferentes.

Inclusive, é extremamente comum encontrar arquiteturas que utilizem containers dentro de máquinas virtuais, uma vez que é possível executar tanto sistemas Windows como sistemas Linux em paralelo usando máquinas virtuais. A questão é que máquinas virtuais são ambientes isolados, enquanto que containers dentro do mesmo sistema operacional conseguem estabelecer comunicação de forma fácil e segura.

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Parte 2

Como instalar

Vamos instalar a Community Edition. Aqui vou cobrir apenas a instalação em ambientes Linux, especificamente para Ubuntu, mas, se tiver interesse em instalar para Windows, pode verificar a documentação oficial.

Caso queira olhar a documentação para Ubuntu, pode clicar aqui.

A primeira coisa a se fazer é certificar de que não tenham versões antigas do Docker instaladas. Essa parte é importante porque as aplicações mudaram de nome ao longo do tempo.

sudo apt-get remove docker docker-engine docker.io containerd runc

É provável que o apt-get reporte que nenhum desses pacotes esteja instalado no seu sistema, mas, por precaução, é melhor executar o comando.

Docker Engine

A aplicação que iremos instalar é o Docker Engine, que é um servidor responsável por gerenciar e construir os containers. Para isso, é necessário instalar alguns programas antes que irão nos auxiliar nesse processo.

Essas aplicações irão permitir que usemos o repositório de instalação do Docker Engine usando o protocolo HTTPS

sudo apt-get update

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

Em seguida, precisamos fazer o download e adicionar uma chave chamada de GPG (GNU Privacy Guard), que é como se fosse uma chave de API para instalar aplicações.

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

Para verificar se a chave foi adicionada com sucesso, execute o comando abaixo que irá procurar pela chave que acabamos de adicionar com o comando anterior

sudo apt-key fingerprint 0EBFCD88

A resposta esperada desse comando deve ser algo assim:

pub   rsa4096 2017-02-22 [SCEA]
      9DC8 5822 9FC7 DD38 854A  E2D8 8D81 803C 0EBF CD88
uid           [ unknown] Docker Release (CE deb) <[email protected]>
sub   rsa4096 2017-02-22 [S]

Agora vamos adicionar o endereço do repositório da aplicação do Docker Engine ao nosso apt-get

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

E vamos atualizar nosso apt-get com o novo repositório que adicionamos

sudo apt-get update

Finalmente, vamos instalar o Docker Engine e o containerd

sudo apt-get install docker-ce docker-ce-cli containerd.io

Ao final da instalação, recomendo a execução deste comando

sudo usermod -aG docker $USER

Que vai fazer com que você não precise executar o docker como superuser, isto é, usando o sudo. Essa alteração só terá efeito se você relogar no sistema operacional!

Agora que você já chegou aqui, vou contar um segredo: existe uma maneira mais simples de instalar o docker usando um script feito pela própria empresa!

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

Por que me fez ler tudo então, Risnik?

Pra você saber o que cada coisa faz, derp. 😄

Como vou saber se instalou tudo certo?

Para fazer um teste, tente executar o seguinte comando:

docker run docker/whalesay cowsay Splash Modafoca

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Comandos

Aqui vou passar uma lista dos comandos mais utilizados com Docker.

run

O comando run é usado para executar um container a partir de uma imagem. Por exemplo, se quiséssemos executar uma instância de um servidor nginx, basta usar o comando

docker run nginx:latest

Na primeira vez que fizer isso, provavelmente você não terá a imagem do nginx no seu computador, então o Docker vai te responder que não conseguiu localizar a imagem que foi requisitada, mas que irá baixá-la da biblioteca.

Além disso, note que adicionamos :latest ao nome da imagem. Isso é uma tag, que identifica a versão da imagem que queremos usar para executar nosso container. Por padrão, a imagem mais recente é utilizada, então você pode omitir a tag que o Docker irá auto completar para :latest.

Gui, que raio de biblioteca é essa?

Bem, o Docker possui um site especial para guardar as imagens na nuvem, como um GitHub especial para Docker. Esse site é chamado de Docker Hub. Lá você encontra diversas imagens disponíveis e pode até colocar suas próprias imagens (mais tarde veremos como montar uma imagem e colocá-la no Docker Hub).

Quando o download terminar, você deve ver algo no seu terminal parecido com isso aqui:

1bk234jb12kj3b: Pull complete
...
Digest: sha256: ...
Status: Downloaded newer image for nginx:latest
...
/docker-entrypoint.sh: Configuration complete; ready for start up

E verá que seu terminal agora está travado. Isso significa que o container está sendo executado.

Se quiser testar o servidor, por padrão, a porta que é exposta é a 8080, então acessando http://localhost:8080 você deve ver a página padrão dele.

Se quiser expor uma porta diferente, use a opção -p quando executar o container. Por exemplo, se quisermos conectar a porta 5000 do nosso pc ao servidor nginx, usaríamos o comando

docker run -p 5000:80 nginx

Note que dessa vez não especificamos a tag, já que, como mencionado anteriormente, o Docker auto completa isso para nós com :latest.

Bem, agora, para testar o servidor, a porta vinculada é a 5000, então para acessar o servidor devemos acessar o endereço http://localhost:5000.

Gui, por que você diz executar um container?

[INFO]

Diferente de uma máquina virtual que normalmente dizemos _subir_ uma máquina virtual, que seria o equivalente a ligar um computador, um container não possui o mesmo ciclo de vida.

Containers não foram feitos para permanecerem ativos o tempo inteiro como é o caso de um sistema operacional, mas sim para _executar_ uma determinada tarefa, como hospedar um servidor para um site ou um banco de dados. Uma vez que esta tarefa ou _processo_ termina sua execução, então o container também termina sua execução.

Algumas opções do comando run

• -d : Executa o container no background e não trava o terminal;
• -e : Especifica uma variável de ambiente a ser adicionada ao container no padrão VARIAVEL=valor;
• -i : Executa o container em modo interativo;
• -t : Vincula o terminal do container à sua máquina;
• -it : Executa o container em modo interativo com o terminal vinculado;
• -p : Vincula uma porta do seu pc com uma porta do container no padrão porta-do-seu-pc:porta-do-container;
• --rm : Remove o container automaticamente quando o processo termina;
• -v : Vincula um volume ao container.

ps

Sem terminar a execução do container que instanciamos na seção anterior, vamos utilizar o comando

docker ps

que irá nos mostrar a lista de containers em execução naquele momento. Você deve ver algo parecido com isso aqui

CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND                  CREATED             STATUS              PORTS               NAMES
68de78444e12        nginx               "/docker-entrypoint.…"   About an hour ago   Up About an hour    80/tcp              jolly_herschel

Para ver a lista de todos os containers, incluindo aqueles que não estão sendo executados no momento, inclua a opção -a no comando, assim:

docker ps -a

stop

O comando stop é utilizado para interromper a execução de um container dado especificado por um ID ou pelo nome, ambos os quais podem ser obtidos pelo comando docker ps.

Assim, no meu caso, de acordo com o retorno do comando eu deveria usar

docker stop jolly_herschel
# ou
docker stop 68

Nesse caso o ID não precisa ser informado na íntegra que o Docker já consegue identificar a qual container o comando se refere.

Note que quando usamos o comando stop não estamos deletando o container, apenas interrompendo sua execução, o que significa que se utilizarmos o comando ps com a opção -a, devemos ver o container na lista com o status Exited.

Mas Gui, e se eu quiser remover esse container?

rm

Para isso utilizamos o comando rm

docker rm jolly_herschel

Porém, isso remove apenas o container, que, como já vimos, é uma instância de uma imagem. E se quiséssemos remover a imagem? Ou mesmo obter uma lista das imagens disponíveis?

images

Para ver a lista de imagens disponíveis localmente basta usar

docker images

e você deve ver algo parecido isso

REPOSITORY                                  TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
nginx                                       latest              4bb46517cac3        3 weeks ago         133MB
docker/whalesay                             latest              6b362a9f73eb        5 years ago         247MB

rmi

Para remover uma imagem, da mesma forma como vimos para containers, devemos usar o comando rmi. Por exemplo, para remover a imagem do servidor nginx que baixamos, basta usar o comando

docker rmi nginx

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Importante

Para conseguir remover uma imagem é precisa garantir que nenhum container que use aquela imagem exista!

pull

Quando vimos o comando run, a imagem do servidor nginx foi baixada automaticamente, já que ela não existia ainda no computador. Porém, se quiséssemos apenas baixar a imagem sem executá-la, usaríamos o comando pull

docker pull nginx

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Gerenciar Dados

Por padrão, containers são processos sem persistência de dados. Isso significa que qualquer alteração feita nos arquivos dentro de um container não é mantida entre execuções.

Porém, existem algumas formas de gerar persistência de dados, sendo as mais comuns usando volumes ou bind mounts, que são entidades independentes do container para armazenar dados sobre o que acontece dentro de um container.

A principal diferença entre volumes e bind mounts é que o primeiro é gerenciado pela aplicação do Docker, como se fosse um banco de dados; já o segundo é literalmente a especificação de um local na sua máquina para onde os arquivos serão destinados.

Algumas vantagens do uso de volumes/bind mounts:

• Quer excluir um container? À vontade, seus dados estarão salvos no volume associado.
• Quer migrar um container? Simples, apenas leve o volume para o novo local e a imagem do container associado.
• Quer compartilhar um volume entre vários containers? Fácil, apenas associe o mesmo volume quando executar os diferentes containers.

Bind mounts

Como já mencionado, bind mounts são apenas locais na sua máquina que servirão para armazenar arquivos utilizados pelo container.

A maneira de associar um bind mount a um container é com a opção --mount. Por exemplo:

mkdir minha-pasta-favorita

docker run -it \
--mount type=bind,source="$(pwd)"/minha-pasta-favorita,target=/home \
ubuntu:latest

Obs.: pwd é uma função em bash que significa print working directory, utilizada para abreviar o caminho até o diretório em que se está trabalhando naquele momento no terminal.

O que o comando acima irá fazer é executar um container com a imagem do Ubuntu (a tag latest significa que estamos utilizando a versão mais atual disponível) em modo interativo (opção -it) e estamos montando um vínculo entre uma pasta chamada minha-pasta-favorita e a pasta de destino dentro do container home.

Para testar o vínculo, podemos criar um arquivo qualquer (tanto dentro do container como fora dele, tanto faz) e verificar que o arquivo irá aparecer em ambas as pastas. Por exemplo:

cd minha-pasta-favorita && touch meu-arquivo-favorito

Executando o comando acima você irá criar um arquivo dentro de minha-pasta-favorita chamado meu-arquivo-favorito. Agora dentro do container, olhando para a pasta home, você deverá ver que existe lá também uma cópia do meu-arquivo-favorito.

cd /home
ll

A saída do comando acima deve ser algo parecido com isso:

drwxr-xr-x 2 1000 1000 4096 Sep 11 19:53 ./
drwxr-xr-x 1 root root 4096 Sep 11 19:48 ../
-rw-r--r-- 1 1000 1000    0 Sep 11 19:53 meu-arquivo-favorito

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Volumes

Para utilizar volumes é preciso primeiro criar um, o que é feito utilizando o comando

docker volume create nome-do-seu-volume

e, para vincular o volume a um container, basta utilizar a opção -v ou --volume

docker run -it \
--volume nome-do-seu-volume:/home \
ubuntu:latest

Criar uma imagem personalizada

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Redes em Docker

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Docker Compose

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Parte 3

Conceitos avançados

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Swarm

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Kubernetes

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