کانتینر و داکر و موارد استفاده از آنها در سیستم عامل

کانتینر و داکر ابزارهای قدرتمندی هستند که به توسعه‌دهندگان و مدیران سیستم اجازه می‌دهند برنامه‌ها را در محیط‌های ایزوله و قابل حمل اجرا کنند. این فناوری‌ها به شما امکان می‌دهند که برنامه‌ها و سرویس‌ها را بدون درگیر شدن با پیچیدگی‌های سیستم‌عامل پایه، توسعه، تست و اجرا کنید.

برای آشنایی بیشتر در این قسمت بهتر است با تعریف کانتینر و داکر شروع کنیم.

کانتینر چیست؟

کانتینر (Container) یک محیط مجازی‌سازی سبک‌وزن است که امکان اجرای برنامه‌ها و سرویس‌ها به‌صورت ایزوله از دیگر برنامه‌ها و سیستم عامل میزبان را فراهم می‌کند. کانتینر شامل تمام نیازمندی‌های لازم برای اجرای یک برنامه (مانند کتابخانه‌ها، فایل‌های پیکربندی، وابستگی‌ها و حتی سیستم‌عامل مورد نیاز) است، به گونه‌ای که می‌تواند برنامه را بدون نیاز به تنظیمات پیچیده بر روی سیستم میزبان اجرا کند.

ویژگی‌های کلیدی کانتینرها

ایزوله‌سازی: هر کانتینر از دیگر کانتینرها و از سیستم‌عامل میزبان جدا است. این ایزوله‌سازی باعث می‌شود که اگر مشکلی در یک کانتینر رخ دهد، روی بقیه کانتینرها و سیستم اصلی تأثیری نگذارد.
سبک‌وزنی: بر خلاف ماشین‌های مجازی (VMs) که نیاز به کپی کامل سیستم‌عامل دارند، کانتینرها فقط اجزای مورد نیاز برای اجرای برنامه را شامل می‌شوند و به هسته سیستم‌عامل میزبان متصل هستند. این امر باعث می‌شود که کانتینرها سریع‌تر و کم‌حجم‌تر از ماشین‌های مجازی باشند.
قابل حمل بودن: کانتینرها به راحتی می‌توانند از یک سیستم به سیستم دیگر منتقل شوند. به این ترتیب شما می‌توانید اطمینان داشته باشید که برنامه در هر سیستمی با همان کانتینر بدون تغییر کار خواهد کرد.

Docker چیست؟

Docker پلتفرمی است که به شما اجازه می‌دهد کانتینرها را ساخته، مدیریت و اجرا کنید. Docker به توسعه‌دهندگان کمک می‌کند تا برنامه‌ها را همراه با تمام وابستگی‌هایشان در یک کانتینر بسته‌بندی کنند و از این طریق مشکلات مربوط به محیط‌های متفاوت اجرا (مانند تفاوت در سیستم‌عامل‌ها یا پیکربندی‌ها) را برطرف کنند.

ویژگی‌های Docker

ساخت و اجرای کانتینرها: Docker ابزارهایی را برای ساخت، اجرای و مدیریت کانتینرها ارائه می‌دهد. شما می‌توانید برنامه خود را در قالب یک تصویر Docker (Docker Image) بسازید و سپس آن را در هر سیستمی که Docker نصب باشد، اجرا کنید.
Docker Hub: این مخزن مرکزی حاوی تصاویر Docker است که می‌توانید از آن‌ها برای اجرای برنامه‌های آماده استفاده کنید یا تصاویر خود را به اشتراک بگذارید.
یکپارچگی با ابزارهای مدیریت سیستم: Docker امکان استفاده از ابزارهای مختلف مانند Docker Compose (برای مدیریت چندین کانتینر مرتبط با هم) و Docker Swarm (برای مدیریت کانتینرها به صورت کلاستر) را فراهم می‌کند.

مزایای استفاده از کانتینر و داکر

قابلیت حمل و عدم وابستگی به سیستم عامل: کانتینرها به دلیل اینکه تمام وابستگی‌های برنامه را شامل می‌شوند، در هر سیستم‌عاملی که Docker نصب باشد به درستی کار می‌کنند.
سازگاری محیطی: توسعه‌دهندگان می‌توانند محیط‌های یکسانی برای توسعه، تست و تولید برنامه‌ها داشته باشند و از مشکلات ناشی از ناسازگاری بین این محیط‌ها جلوگیری کنند.
کاهش پیچیدگی مدیریت وابستگی‌ها: برنامه‌ها همراه با تمام وابستگی‌هایشان در یک کانتینر قرار می‌گیرند و نیازی به نصب یا پیکربندی دستی وابستگی‌ها نیست.
استفاده از منابع کمتر: کانتینرها به دلیل اشتراک‌گذاری هسته سیستم‌عامل میزبان، به منابع بسیار کمتری نسبت به ماشین‌های مجازی نیاز دارند.
استفاده برای میکروسرویس‌ها: با استفاده از Docker می‌توان برنامه‌های بزرگ را به سرویس‌های کوچکتر (میکروسرویس‌ها) تقسیم کرد و هر سرویس را در یک کانتینر جداگانه اجرا کرد.

موارد استفاده از کانتینر و داکر

توسعه و تست نرم‌افزار با استفاده از کانتینر و داکر

کانتینرها به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهند که برنامه‌های خود را در محیط‌های ایزوله توسعه داده و تست کنند، بدون اینکه نیاز به تنظیم محیط بر روی سیستم اصلی داشته باشند.

اجرای برنامه‌های مختلف روی یک سیستم

با استفاده از Docker، می‌توانید چندین برنامه را به‌طور همزمان و در محیط‌های ایزوله اجرا کنید، بدون اینکه هر برنامه به تنظیمات خاص خود روی سیستم‌عامل میزبان نیاز داشته باشد.

قابلیت حمل و توزیع

با Docker، می‌توانید برنامه‌ها و سرویس‌های خود را بسته‌بندی کرده و به راحتی در محیط‌های مختلف (مانند سرورها، سیستم‌های ابری و حتی کامپیوترهای محلی) توزیع و اجرا کنید.

پیاده سازی آسان کانتینر و داکر

Docker امکان اجرای سریع و آسان کانتینرها را فراهم می‌کند، به طوری که برای راه‌اندازی برنامه‌ها نیازی به نصب و پیکربندی پیچیده ندارید.

اجرای سرویس‌های پیچیده با استفاده از کانتینر و داکر

با استفاده از ابزارهایی مانند Docker Compose، می‌توانید چندین سرویس (مانند پایگاه داده، وب‌سرور، و…) را در کانتینرهای جداگانه و به‌صورت هماهنگ اجرا کنید.

چه زمانی باید از کانتینر و داکر استفاده کرد؟

در زیر چند نمونه از موارد استفاده از کانتینر و داکر را برای شما توضیح داده ایم:

زمانی که می‌خواهید برنامه‌ای را در محیط‌های مختلف اجرا کنید و می‌خواهید از سازگاری آن اطمینان حاصل کنید.
وقتی به محیط‌های ایزوله برای اجرای برنامه‌ها نیاز دارید تا تداخلی با دیگر برنامه‌های سیستم نداشته باشند.
زمانی که می‌خواهید فرایند توسعه، تست، و دیپلوی برنامه‌ها را بهبود دهید و سریع‌تر و کارآمدتر کنید.
برای مدیریت برنامه‌هایی که از معماری میکروسرویس استفاده می‌کنند و نیاز به ایزوله‌سازی هر سرویس دارند.

اصطلاحات مورد نیاز برای کار با کانتینر و داکر

برای کار با کانتینر و داکر اصطلاحات و اشیای مختلفی وجود دارد که هرکدام نقشی خاص در فرآیند کار با کانتینرها ایفا می‌کنند. در ادامه به توضیح برخی از مهم‌ترین اصطلاحات و مفاهیم کانتینر و داکر می‌پردازم:

Docker Image (تصویر داکر)

Docker Image یک فایل تغییرناپذیر است که شامل تمام موارد مورد نیاز برای اجرای یک برنامه (از جمله کد برنامه، وابستگی‌ها، تنظیمات و سیستم‌عامل پایه) است.
وقتی یک کانتینر ایجاد می‌کنید، از یک Docker Image استفاده می‌شود. شما می‌توانید از تصاویر آماده در Docker Hub استفاده کنید یا خودتان یک تصویر جدید بسازید.
Docker Image بسته‌های قابل حمل برنامه هستند که می‌توانند در هر جایی که Docker نصب باشد، اجرا شوند.

Docker Container (کانتینر داکر)

کانتینر یک نمونه اجرایی از یک Docker Image است. وقتی شما یک تصویر را اجرا می‌کنید، یک کانتینر ایجاد می‌شود.
کانتینرها برنامه‌ها را به‌صورت ایزوله از دیگر برنامه‌ها و کانتینرها اجرا می‌کنند. آن‌ها شامل فایل سیستم، شبکه و تنظیمات مختص به خود هستند.
کانتینرها برای اجرای برنامه‌های مختلف، از وب‌سایت‌ها و سرویس‌های کوچک گرفته تا برنامه‌های پیچیده، استفاده می‌شوند.

Dockerfile

Dockerfile یک فایل متنی که شامل دستورالعمل‌هایی است که Docker برای ساخت یک Docker Image از آن‌ها استفاده می‌کند.
Dockerfile به شما اجازه می‌دهد تا دقیقاً تعیین کنید که یک Docker Image چگونه ساخته شود. این فایل شامل دستوراتی مثل نصب نرم‌افزارها، کپی فایل‌ها، تنظیم متغیرهای محیطی و غیره است.
توسعه‌دهندگان برای ساخت تصاویر سفارشی داکر از Dockerfile استفاده می‌کنند.

Registry (ریجستری)

Registry یک سرویس ذخیره‌سازی و توزیع تصاویر Docker است. Docker Hub یکی از مشهورترین ریجستری‌هاست که شامل میلیون‌ها تصویر آماده استفاده است.
شما می‌توانید تصاویر خود را در ریجستری آپلود کنید یا از تصاویر موجود در آن برای ایجاد کانتینرها استفاده کنید.
ریجستری‌ها به شما کمک می‌کنند تا تصاویر Docker را ذخیره، مدیریت و توزیع کنید.

Docker Hub

Docker Hub یک ریجستری عمومی است که توسط Docker ارائه شده و به عنوان مخزن مرکزی برای تصاویر Docker استفاده می‌شود.
شما می‌توانید تصاویر آماده را از Docker Hub دانلود کنید یا تصاویر خود را در آن به اشتراک بگذارید.
استفاده از تصاویر موجود در Docker Hub می‌تواند سرعت توسعه و اجرای پروژه‌ها را افزایش دهد.

Volume (ولوم)

ولوم یک مکان ذخیره‌سازی پایدار برای داده‌های کانتینر است که به‌طور مستقل از چرخه عمر کانتینر وجود دارد.
داده‌های موجود در کانتینرها معمولاً با حذف کانتینر از بین می‌روند، اما ولوم‌ها به شما اجازه می‌دهند تا داده‌ها را به‌صورت پایدار ذخیره کنید.
اگر نیاز به ذخیره‌سازی داده‌ها برای کانتینرهایی دارید که بعد از متوقف شدن داده‌های آن‌ها باید حفظ شود، از ولوم‌ها استفاده می‌شود.

Bind Mount

Bind Mount یک روش جایگزین برای ولوم‌ها است که به شما اجازه می‌دهد یک پوشه یا فایل از سیستم میزبان را به کانتینر متصل کنید.
با استفاده از Bind Mount، می‌توانید به‌طور مستقیم فایل‌ها و دایرکتوری‌های موجود در سیستم میزبان را به کانتینرها متصل کرده و به آن‌ها دسترسی داشته باشید.
وقتی نیاز دارید تا کانتینرها به فایل‌های خاصی از سیستم میزبان دسترسی داشته باشند، می‌توانید از Bind Mount استفاده کنید.

Network (شبکه)

Docker به‌صورت پیش‌فرض از شبکه‌های مجازی برای ارتباط بین کانتینرها و بین کانتینرها و سیستم میزبان استفاده می‌کند.
Docker انواع مختلف شبکه مانند bridge (شبکه پیش‌فرض)، host (استفاده مستقیم از شبکه میزبان) و overlay (برای چندین هاست) را پشتیبانی می‌کند.
برای مدیریت ارتباطات بین کانتینرها و همچنین ارتباط آن‌ها با دنیای بیرون، از شبکه‌های Docker استفاده می‌شود.

Docker Compose

Docker Compose ابزاری برای تعریف و مدیریت برنامه‌های چندکانتینری است. با استفاده از یک فایل YAML (معمولاً docker-compose.yml)، شما می‌توانید نحوه اجرای چندین کانتینر را به‌صورت همزمان تعریف کنید.
به کمک Docker Compose، شما می‌توانید تمام اجزای یک برنامه پیچیده را (مانند وب‌سرور، پایگاه داده، و…) با یک دستور راه‌اندازی کنید.
در برنامه‌های میکروسرویس یا برنامه‌های چند بخشی که نیاز به مدیریت چندین سرویس دارند، Docker Compose استفاده می‌شود.

Swarm

Swarm یک ابزار برای مدیریت چندین کانتینر و توزیع آن‌ها در کلاسترها (مجموعه‌ای از ماشین‌ها) است.
Swarm امکان مقیاس‌پذیری و توزیع برنامه‌ها در چندین ماشین را فراهم می‌کند.
زمانی که می‌خواهید یک برنامه را به‌صورت مقیاس‌پذیر و در چندین سرور به طور همزمان اجرا کنید، از Docker Swarm استفاده می‌شود.

Orchestration (ارکستراسیون)

Orchestration فرایند مدیریت و هماهنگی اجرای کانتینرها، مانند مقیاس‌دهی، توزیع، نظارت و خودکارسازی است.
ابزارهایی مانند Docker Swarm و Kubernetes برای ارکستراسیون کانتینرها استفاده می‌شوند و به شما اجازه می‌دهند برنامه‌های کانتینری را در یک کلاستر مدیریت کنید.
ارکستراسیون برای پروژه‌های بزرگ با تعداد زیادی کانتینر و نیاز به مدیریت خودکار و بهینه منابع استفاده می‌شود.

Kubernetes

Kubernetes یک پلتفرم ارکستراسیون کانتینرهای قدرتمند است که توسط Google توسعه داده شده و برای مدیریت کانتینرها در مقیاس بزرگ استفاده می‌شود.
Kubernetes امکان مدیریت خودکار توزیع، نظارت، مقیاس‌دهی و بازیابی خودکار کانتینرها را فراهم می‌کند.
در پروژه‌های بزرگ که نیاز به مدیریت پیشرفته کانتینرها دارند، استفاده از Kubernetes گزینه مناسبی است.

آموزش نصب و راه اندازی داکر در ویندوز