داکر چیست؟ با کاربردها، مزایا و مفاهیم Docker به زبان ساده آشنا شوید

داکر چیست و چه کاربردی دارد؟

تکنولوژی داکر چیست و چه کاربردهایی دارد؟ این سؤال برای بسیاری از توسعه‌دهندگان وب و اپلیکیشن جذاب است؛ زیرا Docker ابزاری قدرتمند برای ساده‌سازی فرآیند توسعه، استقرار و اجرای برنامه‌ها ارائه می‌دهد. با استفاده از داکر، توسعه‌دهندگان می‌توانند نرم‌افزارهای خود را در محیطی ایزوله و استاندارد اجرا کنند که این امر از مشکلات ناشی از ناسازگاری محیط‌ها جلوگیری می‌کند.

امروزه دانستن شیوه استفاده از کانتینرها در توسعه اپلیکیشن برای توسعه‌دهندگان وب اهمیت بالایی دارد. یکی از دلایل این حجم تقاضای اخیر برای کانتینرها، ظهور داکر (Docker) بوده است. اگر شما علاقه‌مند به حوزه فناوری و تکنولوژی باشید، بعید است که نام این تکنولوژی را نشنیده باشید. این تکنولوژی نه‌تنها استفاده از کانتینرها را افزایش داده است، بلکه تأثیر عمده‌ای روی نگرش ما به توسعه اپلیکیشن‌ها داشته است. به‌منظور درک بیشتر مفهوم داکر و پاسخ به سؤال Docker چیست با ما همراه باشید.

البته ناگفته نماند که شما برای Docker در برنامه‌نویسی، به ماشین‌های مجازی نیاز دارید که پیشنهاد می‌کنیم از زیرساخت ابری آراز استفاده کنید.

داکر چیست؟

برای پاسخ به سؤال داکر چیست باید بگوییم که این تکنولوژی یک پلتفرم متن‌باز است که امکان ایجاد، استقرار و اجرای برنامه‌ها را با استفاده از کانتینرها فراهم می‌کند. این پلتفرم به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد تا برنامه‌های خود را همراه با تمام وابستگی‌ها در یک بستهٔ استاندارد قرار داده و در محیط‌های مختلف به‌صورت یکسان اجرا کنند.

به بیانی دیگر، Docker ابزاری است که برای سهولت در ایجاد، استقرار و اجرای برنامه‌ها با استفاده از کانتینرها طراحی شده است. به‌طور کلی، داکر یک ابزار برای توسعه‌دهندگان جهت ایجاد، توزیع و اجرای اپلیکیشن‌ها در یک محیط ایزوله‌شده ازطریق کانتینرها است.

همانطور که گفتیم Docker یک محصول Open Source است که فرایند ایجاد، توسعه و اجرا کردن Application ها با استفاده از Container ها در قسمت OS Level Virtualization را بسیار ساده می‌کند.

Docker به توسعه‌دهندگان کمک می‌کند تا ظروف نرم‌افزاری (software portable) سبک و قابل حمل را بسازند؛ به همین دلیل، آشنایی با آن اهمیت بسیاری دارد. داکر از محیط‌های کوچک و بزرگ اجزای هسته سیستم‌عامل به‌صورت مشترک استفاده می‌کند. این کار برای این است که کاربران بتوانند به‌راحتی یک اپلیکیشن را طراحی یا توسعه دهند. بهترین بخش این مسئله این است که این فناوری درصورت نیاز، این اجزا را از یکدیگر جدا کرده و در محیطی تحت عنوان ایزوله قرار می‌دهد.

کانتینر داکر چیست؟

Docker از کانتینرها که محیط‌های اجرایی ایزوله و سبک‌وزن هستند، برای ساده‌سازی فرآیند ساخت، استقرار و اجرای برنامه‌ها استفاده می‌کند. کانتینرها با اشتراک‌گذاری هسته سیستم‌عامل، منابع کمتری نسبت به ماشین‌های مجازی مصرف می‌کنند و امکان اجرای همزمان چندین کانتینر را بدون تداخل فراهم می‌سازند. این ایزوله بودن و امنیت به شما اجازه‌ی راه اندازی و اجرای چند کانتینر به طور همزمان در محیط هاست را می‌دهد.

کانتینرهای داکر (docker container) این امکان را به توسعه‌دهندگان (Developers) می‌دهند تا یک برنامه را با همه قسمت‌های موردنیازش از قبیل مجموعه‌ها و بقیه چیزهای مربوطه را  جمع‌بندی و آن‌ها را به‌عنوان یک پکیج واحد سازماندهی کرده و مستقر سازد. پیشنهاد می‌کنیم برای درک بیشتر این مفهوم، مقاله کانتینر داکر چیست را مطالعه کنید.

وجود کانتینرها مستلزم وجود سه نوع نرم‌افزار است:

• نرم‌افزار سازنده (Builder): تکنولوژی که برای ساخت و ایجاد یک کانتینر به کار می‌رود.
• نرم‌افزار مهندسی‌کننده (Engine): تکنولوژی که برای راه‌اندازی و اجرای کانتینر استفاده می‌شود.
• نرم‌افزار تنظیم و هماهنگ‌کننده (Orchestration): تکنولوژی که برای مدیریت تعداد زیادی کانتینر به کار می‌رود.

یکی دیگر از جذابیت‌های استفاده از کانتینرها این است که می‌توانند با فداکاری بمیرند و اگر دوباره به آن‌ها احتیاج پیدا کردیم، زنده شوند! فرقی نمی‌کند ازبین‌رفتن یک کانتینر به‌دلیل یک حادثه باشد یا صرفاً به‌دلیل اینکه ترافیک سرور پایین است و دیگر نیازی به آن‌ها نداریم؛ چراکه می‌توان آن‌ها را با قیمت پایینی دوباره راه‌اندازی کرد و اساساً به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند که بدون گذاشتن اثری، ظاهر یا ناپدید بشوند.

تفاوت ماشین مجازی و کانتینر داکر چیست؟

در این بخش، به توضیح تفاوت کانتینر داکر با ماشین مجازی می‌پردازیم. درواقع می‌توان Docker را یک ماشین مجازی به‌حساب آورد. اما برخلاف ماشین‌های مجازی که یک سیستم‌عامل کلی و مستقل ایجاد می‌کنند، Docker هیچ سیستم‌عامل جدیدی را ایجاد نمی‌کند؛ بلکه این امکان را به بسته نرم‌افزاری ایجادشده می‌دهد که از Kernel اصلی سیستم‌عامل لینوکسی که برروی آن نصب شده است، استفاده کند. توجه داشته باشید که در زمان انتقال نیز فقط Package نرم افزاری منتقل می‌شود نه ماشین مجازی.

درواقع، Docker Engine (یا موتور اصلی Docker) جایگزین نرم افزار Hypervisor موجود می‌شود که افزایش کارایی سیستم را در پی خواهد داشت؛ زیرا یک لایه واسط به نام Hypervisor حذف شده و نرم‌افزار به‌صورت مستقیم با هسته اصلی سیستم‌عامل کار می‌کند، با این تفاوت که کاملاً ایزوله شده است. یکی از مهم‌ترین فاکتورهایی که Docker دارد، Open Source بودن آن است؛ این یعنی هرکسی می‌تواند Docker را تهیه و هسته آن را تغییر بدهد و یک محصول جدید معرفی کند و یا اینکه قابلیت‌های جدیدی به آن اضافه کند که تابه‌حال برروی آن وجود نداشته است.

هردو تکنولوژی ذکرشده، یعنی کانتینر داکر و ماشین مجازی، می‌توانند مانند یک مکمل بی‌نظیر درکنارهم ایفای نقش کنند و برای موارد و کاربردهای فراوانی استفاده شوند. به‌طور مثال، همانطور که گفتیم، کانتینرهای Docker را می‌توان در داخل ماشین مجازی به‌وجود آورد. درنهایت، یک روش مؤثر برای طراحی ultra-portable بودن نرم‌افزارها خلق شود. اگر می‌خواهید به شکل وسیع‌تری با این مفهوم آشنا شوید، پیشنهاد می‌کنیم مقاله تفاوت داکر با ماشین مجازی را حتماً مطالعه نمایید.

مخاطبان و کاربران داکر چه کسانی هستند؟

داکر ابزاری است که برای بهره‌مندی توسعه‌دهندگان و مدیران سیستم طراحی شده و آن را جزئی از ابزارهای devops (توسعه‌دهندگان + عملیات) می‌کند. Docker ابزاری مناسب برای تمام برنامه‌نویسان و توسعه‌دهندگان است؛ زیرا می‌توانند برنامه‌ای که توسعه‌داده‌اند را بدون توجه به پلتفرم، در هر محیطی اجرا کنند. برای توسعه‌دهندگان، این بدان معناست که آن‌ها می‌توانند بدون نگرانی درمورد سیستمی که درنهایت اجرا خواهد شد، روی نوشتن کد تمرکز کنند.

برای آشنایی بیشتر با مفهوم دواپس پیشنهاد می‌کنیم مقاله devops چیست را مطالعه نمایید.

کوبرنتیز (Kubernetes) چیست؟

اگر قصد راه‌اندازی سرویس در کانتینرها را دارید، احتمالاً به نرم‌افزاری که برای مدیریت آن کانتینرها و هاست (host) طراحی شده و آن را به‌طورکلی به‌عنوان تنظیم‌کننده یا هماهنگ‌کننده (Orchestration) می‌شناسیم، احتیاج پیدا خواهید کرد. کوبرنتیز (Kubernetes) این تنظیمات را برای کانتینرهای مختلفی با مدت زمان اجراهای متفاوت، فراهم می‌آورد.

کوبرنتیز (Kubernetes) در واقعیت، همان سازوکار مدیریت کانتینرها است که گوگل به توسعه آن پرداخته است و در ادامه با استقبال فراوان مهندسین فناوری و همچنین توسعه‌دهندگان مواجه شد. همین موضوع موجب شده است تا روز‌به‌روز بر کاربردهای کوبرنتیز افزوده گردد و تعداد مصرف‌کنندگان آن به‌صورت شگفت‌انگیزی افزایش یابد. بدیهی است که تعامل بیشتر با این سازوکار، باعث بهینه و قدرتمندشدن آن می‌شود.

با انجام این کار، به‌دلیل وجود کانتینر، توسعه‌دهنده می‌تواند از اینکه برنامه، صرف نظر از هرگونه تنظیماتی که ممکن است ماشین‌های لینوکس داشته باشند، در همه آن‌ها راه‌اندازی و فعال شود، اطمینان حاصل کند. این تنظیمات حتی می‌توانند از تنظیمات ماشینی که برای نوشتن و تست‌کردن کد استفاده می‌شوند، متفاوت باشند.

یکی دیگر از مواردی که نشان‌دهنده اهمیت داکر است، این است که توسعه‌دهندگان می‌توانند به وسیله آن، ایده‌های خود را عملی ساخته و آن‌ها را از دنیای ذهن به دنیای بیرون انتقال داده و پیاده کنند.

توسعه به وسیله تکنولوژی Docker چیست؟

امروزه توسعه برنامه‌ها فقط محدود به کدنویسی نمی‌شود؛ بلکه دربرگیرنده زبان‌های متنوع، چارچوب، ساختار، رابط‌های ناپیوسته بین ابزارها و… نیز می‌شود که پیچیدگی‌های زیادی ایجاد می‌کنند. اما سرویس داکر در شبکه روند کاری شما را آسان کرده و به آن شتاب می‌بخشد.

همچنین به توسعه‌دهندگان آزادی‌های لازم جهت نوآوری و استفاده از راه‌های جدید برای انتخاب ابزارها، استک برنامه‌ها و استقرار محیط‌هایی برای هر پروژه را فراهم می‌آورد. همچنین به دلیل اینکه این پلتفرم، رد پای کوچکی از خود برجای گذاشته و هزینه پایینی دارد، انعطاف‌پذیری و امکان کاهش تعداد سیستم‌های موردنیاز کارکنان اجرایی و عملیاتی (operation staff) را فراهم نموده است.

چرا Docker اهمیت دارد؟

همانطور که پیش‌تر به آن اشاره شد، این پلتفرم قابلیت ارائه برنامه‌ها به‌طور دائمی و با سرعت را دارد. این سیستم نرم‌افزاری با ایجاد امکان کارکردن توسعه‌دهندگان در محیطهای استانداردشده و با استفاده از کانتینرهای محلی که سرویس‌ها و برنامه‌های شما را فراهم می‌کنند، لایف سایکل (lifecycle) و مراحل انجام توسعه را به‌طور بهتر و آسان‌تری میسر می‌کند.

می‌توان با اطمینان گفت که کانتینرها بهترین وسیله برای ایجاد یکپارچگی و ارائه جریان کاری منظم و متداوم هستند.

سناریوی مثالی زیر را درنظر بگیرید:

• توسعه‌دهندگان شما کدها را در سیستم محلی خود می‌نویسند و با استفاده از داکر، عملکردشان را با دیگر همکارانشان به‌اشتراک می‌گذارند.
• آن‌ها از این پلتفرم برای قراردادن برنامه‌هایشان در محیط تستی استفاده کرده و تست‌هایی را به‌صورت اتوماتیک و خودکار و یا دستی انجام می‌دهند.
• زمانی که توسعه‌دهندگان مشکل یا ایرادی پیدا کنند، می‌توانند آن را در محیط بهبود و توسعه برطرف کرده و آن‌ها را برای تست و ارزیابی در محیط تستی دوباره مستقر کنند.
• وقتی تست‌کردن به پایان رسید، پیداکردن مشتری به آسانی قراردادن یک عکس به‌روزرسانی‌شده در محیط تولید می‌شود!

کاربرد داکر (Docker) چیست؟

قطعاً بعد از آشنایی با مفهوم این پلتفرم، این سؤال برای شما پیش می‌آید که کاربرد داکر چیست؟ در پاسخ باید بگوییم که ازطریق آن، می‌توانید از همان راه‌هایی که زیرساختتان را مدیریت می‌کنید، برنامه‌هایتان را نیز مدیریت کنید. همچنین بااستفاده از امتیازاتی که سرویس ابری داکر در روش ارائه خدمات، تست‌کردن و استفاده سریع از کدها دارد، شما را قادر می‌سازد تا به‌طور قابل ملاحظه‌ای، فاصله زمانی ایجادشده بین نوشتن کد و راه‌اندازی آن را برای تولید کاهش دهید.

در ادامه، موارد استفاده و کاربرد docker و اینکه چه مشکلاتی را حل می‌کند را به‌طور خلاصه بررسی کردیم:

• حل مشکل پیش‌نیاز بین نرم‌افزارهای مختلف سیستم
• افزایش قابلیت انتقال نرم‌افزار
• محافظت از سیستم

Docker مشکلات زیادی را حل می‌کند اما یکی از مهم‌ترین آن‌ها، improve consistency (بهبود ثبات یا استقرار) است. هنگامی که تیم‌ها روی پروژه‌ای مشترک شروع به فعالیت می‌کنند، ممکن است تفاوت‌هایی در سیستم‌عامل‌‌ها و یا تنظیمات آن‌ها وجود داشته باشد. این امر، باعث به‌وجودآمدن مشکلاتی مانند ایجاد تناقض در بالا آمدن اپلیکیشن روی کامپیوتر و محیط عملیات (Production) می‌شود. درنهایت، این مشکلات شما را از هدف اصلی که build کردن پروژه است، دور می‌کند.

داکر دارای قسمتی به نام container است که شباهت بسیاری با ماشین‌های مجازی لینوکس دارد؛ با این تفاوت که کارایی container ها بسیار بالاتر است و منابع کم‌تری مصرف می‌کند. Container اپلیکیشن شما را در یک محیط ایزوله و پایدار اجرا می‌کند.

مهم است که بدانید Container می‌تواند روی مک او اس، ویندوز و لینوکس اجرا شود. این مسئله، مشکل دولوپرهای مختلف با سیستم‌عامل‌های متفاوت را حل می‌کند. قابلیت داکر در ساخت و نگهداری محیطی استوار، باعث Portable شدن اپلیکیشن شما می‌شود. اگر برنامه شما در یکی از شاخه‌های زیر قرار دارد، استفاده از این تکنولوژی به شما پیشنهاد می‌شود:

• یادگیری تکنولوژی‌های جدید

داکر به شما محیطی ایزوله و پایدار عرضه می‌کند که در زمان شروع کار با ابزاری جدید، دیگر نیازی به صرف زمان زیادی برای نصب و تنظیم نداشته باشید. جالب است بدانید که اکثریت پروژه‌ها، Docker Image را همراه با برنامه‌های موردنیاز آن، نصب و تنظیم می‌کنند.

• موارد استفاده ساده (Basic use cases)

اگر برنامه شما ساده و یا استاندارد است، شما می‌توانید بسیاری از برنامه‌های موردنیاز خود را در قالب Docker Image از داکر هاب به‌راحتی استخراج و از آن استفاده کنید.

• ایزوله‌کردن برنامه

اگر می‌خواهید چندین برنامه را برروی یک سرور مجازی اجرا کنید، با استفاده از داکر می‌توانید کامپوننت‌های هر برنامه را در کانتینرهای جداگانه نگهداری کنید. با این کار، از بروز مشکلات مدیریت وابستگی داده‌ها جلوگیری خواهید کرد.

• تیم‌های توسعه‌دهنده

اگر شما توسعه‌دهندگانی دارید که با تنظیمات مختلفی کار می‌کنند، با استفاده از Docker می‌توانید محیط‌های پیاده‌سازی محلی مشابه با محیط محصول فراهم کنید تا هر یک برروی آن کار کنند.

مزایای داکر (Docker) چیست؟

برخی از مهم‌ترین مزایای داکر در ادامه بررسی شده‌اند:

• کم‌حجم‌بودن و سرعت بالای داکر

سرویس ابری Docker با استفاده از قابلیت‌های Namespace و CGroups کرنل لینوکس، امکانی را فراهم می‌آورد که با توجه به مشترک‌بودن کرنل لینوکس میزبان (Docker Host) بین تمام کانتینرها، محیط‌های ایزوله و مستقلی را ایجاد می‌کند. درنهایت، پروسه‌ها بدون تأثیر برروی یکدیگر، هرکدام به‌صورت مجزا در کانتینر خود اجرا خواهند شد.

این امکان به‌شدت در حجم محصول نهایی مؤثر بوده و آن را به‌مراتب، کم‌حجم‌تر و سبک‌تر خواهد کرد. نکته مهم دیگر اینکه با توجه به قابلیت لایه‌‌ای‌بودن ایمیج‌ها، از لایه‌های تکراری به‌صورت اشتراکی استفاده می‌شود. این موضوع نیز به‌شدت در حجم کانتینر‌ها مؤثر خواهد بود. سبک‌ترشدن کانتینرها باعث می‌شود تا سرعت بیشتری را نیز شاهد باشیم.

• نیاز به منابع کم

راه‌اندازی سرویس با استفاده از داکر، نیاز به منابع کمی دارد. با کمترین امکانات هم می‌توان سرویس‌های خود را راه‌اندازی کرد و بعداً با توجه به رشد سرویس، منابع آن را نیز گسترش داد. با استفاده از سرویس Docker می‌توان به‌خوبی با توجه به اینکه تا حد امکان کانتینرها کم‌حجم و سریع هستند، در منابع موردنیاز پروژه تغییرات ایجاد کرده و آن‌ها را کاهش داد.

• راه‌اندازی کامل سرویس‌های عملیاتی در محیط آزمایشگاهی و حتی رایانه شخصی

از مهم‌ترین دغدغه‌های سرویس‌های عملیاتی، تست‌، به‌روزرسانی‌ و نگهداری سرویس‌ها است. به دلیل اینکه ایجاد محیطی همانند محیط عملیاتی پیاده‌سازی‌شده، همواره پرهزینه و دشوار است، از این رو، به‌روز‌رسانی‌ها و یا هر اقدام دیگری، در آزمایشگاه‌هایی متفاوت با محیط عملیاتی انجام می‌شود. این به‌روزرسانی‌ها معمولاً درست اعمال شده اما در محیط عملیاتی با مشکل مواجه می‌شوند.

به این مشکل این را نیز اضافه کنید که ممکن است در یک پروژه، چندین محیط آزمایشگاهی با تمام امکانات محیط عملیاتی برای تیم‌های متفاوت نیاز باشد. این مشکل با استفاده از داکر به‌صورت کامل برطرف خواهد شد. شما می‌توانید دقیقاً عین همان چیزی که در محیط عملیاتی خود مورد استفاده قرار داده‌اید را در محیط‌های آزمایشگاهی و محیط‌های توسعه سرویس با کمترین زمان و هزینه و منابع دارا باشید. حتی می‌توانید کل سرویس خود را برروی رایانه خود داشته باشید و موارد مربوط به آن را بررسی نمایید.

• قابلیت مقیاس‌پذیری با راحتی و سرعت زیاد (Scalability)

مقیاس‌پذیری از مهم‌ترین قابلیت‌های Docker و میکروسرویس است. این دلیل به‌تنهایی کافیست تا برای پروژه خود از سرویس داکر استفاده کنید. با استفاده از این فناوری به‌خوبی می‌توان مقیاس‌پذیری را در تمام سطح پروژه خود پیاده‌سازی کرده و مهم‌تر از آن اینکه می‌توان به‌خوبی مقیاس‌پذیری خودکار (Auto Scaling) را ایجاد کرد.

با توجه به این موضوع، در هنگام پیک درخواست‌ و نیاز اساسی به منابع، میزان آن‌ها افزایش یافته و پس از برطرف‌شدن نیاز آن منابع کاهش یابد و به‌صورت خودکار جمع‌آوری شود. این موضوع هم در کیفیت سرویس‌دهی شما بسیار مؤثر خواهد بود و هم هزینه‌های شما را به‌شدت کاهش خواهد داد.

• ارائه قابلیت بخش‌بندی (Modularity) و قابل حمل‌بودن (Portability) به سرویس

یکی دیگر از قابلیت‌های مهم داکر، قابلیت قسمت‌بندی کردن پروژه است که می‌توان با استفاده از آن، پروژه‌‌ای بزرگ را به بخش‌های کوچک‌تر تقسیم و هر بخش را به‌صورت مستقل پیاده‌سازی و اجرا کرد. سپس تمام بخش‌ها را کنار هم قرار داده و سرویس اصلی را ایجاد نمود. این موضوع در پروژه‌های بزرگ به‌شدت مؤثر بوده و سرعت اجرا و پیاده‌سازی آن را افزایش می‌دهد.

از دیگر قابلیت‌های مهم، قابل حمل بودن است. بر این اساس، شما می‌توانید کل پروژه را در محیط دیگری آماده نمایید و سپس آن را به محیط عملیاتی خود منتقل کنید. این قابلیت، امکان به‌اشتراک‌گذاری سرویس‌های پیاده‌سازی‌شده را نیز فراهم می‌آورد.