آموزش Docker مدیریت و استقرار برنامه‌ها با استفاده از کانتینرها

داکر یک پلتفرم متن باز است که توسعه، اجرا و مدیریت برنامه‌ها با استفاده از محیط‌های مجازی‌سازی را آسان می‌کند. این ابزار از فناوری‌های مدرن مانند کانتینرها برای ساخت محیط‌هایی استفاده می‌کند که قابلیت اجرای برنامه‌ها را در هر سیستم عاملی فراهم می‌کند.

فهم اجزای Docker:

موتور Docker:

موتور Docker یا Docker Engine مسئولیت اجرای و مدیریت کانتینرها را بر عهده دارد. این موتور محیطی را فراهم می‌کند که کانتینرها بر روی سیستم عامل شما اجرا شوند و از منابع سخت‌افزاری و نرم‌افزاری بهینه استفاده کنند.

Docker Engine شامل دو عنصر اصلی است:

1. Docker Daemon (dockerd):

   • Docker Daemon مسئول اجرای و مدیریت کانتینرها است. این پروسه پس زمینه Docker است که اجرای و مدیریت کانتینرها و تصاویر Docker را انجام می‌دهد. دامنه اصلی برنامه‌های وب، پردازش داده، مدیریت شبکه و غیره را بر عهده دارد.

2. Docker Client (docker):

   • Docker Client یک رابط کاربری است که اجازه می‌دهد با Docker Daemon ارتباط برقرار کنید. این ابزار اجازه می‌دهد تا از طریق دستورات خط فرمان یا API Docker با موتور Docker ارتباط برقرار کنید و کارهایی مانند ساخت، مدیریت و اجرای کانتینرها را انجام دهید.
   از Docker Engine به عنوان موتور اصلی Docker استفاده می‌شود و تمامی عملیات مدیریت کانتینرها از طریق این موتور انجام می‌شود. این موتور در سیستم‌های عامل Windows، macOS و Linux قابل نصب است و اجازه می‌دهد تا برنامه‌های شما را به سادگی درون کانتینرها اجرا و مدیریت کنید.

تصاویر Docker:

تصاویر Docker قالب‌های قابل اجرا هستند که شامل همه چیزهای لازم برای اجرای یک برنامه در یک محیط کانتینری هستند. این تصاویر شامل سیستم عامل، کدهای برنامه، کتابخانه‌ها، فایل‌های پیکربندی و هر منبع دیگری است که برای اجرای برنامه لازم است.تصاویر Docker از Dockerfile ساخته می‌شوند که دستورات مربوط به ساخت یک تصویر را مشخص می‌کند. این Dockerfile شامل دستوراتی مانند انتخاب سیستم عامل پایه، نصب وابستگی‌ها، کپی فایل‌های مورد نیاز و دیگر تنظیمات مورد نیاز برای اجرای برنامه است.

به طور کلی، می‌توان تصاویر Docker را به دو دسته تقسیم کرد:

1. تصاویر رسمی (Official Images):

   • تصاویر رسمی توسط تیم Docker یا سازندگان برنامه ارائه می‌شوند. این تصاویر شامل سیستم‌های عامل محبوب مانند Ubuntu، CentOS و Debian، همچنین سرویس‌های نرم‌افزاری معروف مانند MySQL، Nginx و Redis می‌شوند. برای مشاهده تصاویر رسمی می‌توانید به Docker Hub مراجعه کنید.

2. تصاویر انتشار شده (Community Images):

   • تصاویر انتشار شده توسط کاربران و توسعه‌دهندگان مختلف Docker ایجاد شده‌اند. این تصاویر می‌توانند شامل برنامه‌های مختلف، ابزارها و هر نوع برنامه‌ی دیگری باشند که می‌توانند در محیط کانتینری اجرا شوند.
   برای استفاده از یک تصویر Docker، شما می‌توانید از دستور docker pull برای دانلود تصویر از Docker Hub و سپس از دستور docker run برای اجرای آن تصویر در یک کانتینر استفاده کنید.با استفاده از تصاویر Docker، شما می‌توانید برنامه‌های خود را به سادگی در محیط کانتینری اجرا کرده و برنامه‌های مختلف را به سرعت استقرار دهید و مدیریت کنید.

کانتینرهای Docker:

کانتینرهای Docker محیط‌هایی هستند که شامل برنامه‌ها، کتابخانه‌ها، فایل‌های پیکربندی و همه منابع دیگری که برای اجرای یک برنامه لازم است، قرار دارند. این کانتینرها از تصاویر Docker ساخته می‌شوند و در زمان اجرا به سرعت و با حداقل هزینه مصرف منابع، اجرا می‌شوند.برخلاف ماشین‌های مجازی که هر کدام یک سیستم عامل کامل را شامل می‌شوند و منابع زیادی مصرف می‌کنند، کانتینرهای Docker از هسته و رابط‌های سیستم عامل میزبان استفاده می‌کنند و فقط منابع لازم برای اجرای برنامه‌ی داخل کانتینر را مصرف می‌کنند.

به طور خلاصه، کانتینرهای Docker دارای ویژگی‌های زیر هستند:

1. سرعت و سبکی: اجرای کانتینرهای Docker به سرعت و با حجم منابع کمتری نسبت به ماشین‌های مجازی صورت می‌گیرد.

2. قابلیت حمل و انتقال: تصاویر Docker قابلیت حمل و انتقال بین محیط‌های مختلف را فراهم می‌کنند.

3. محیط یکپارچه: کانتینرهای Docker به صورت محیطی یکپارچه ایجاد می‌شوند که در آن برنامه‌ها می‌توانند به صورت قابل پیش‌بینی و قابل تکرار اجرا شوند.

4. استفاده از منابع محلی: کانتینرهای Docker از منابع سیستمی محلی میزبان استفاده می‌کنند که به صرفه‌تر و کارآمدتر از ماشین‌های مجازی استفاده می‌کنند.

5. امکان اجرا در هر محیط: کانتینرهای Docker می‌توانند در هر محیطی که Docker موجود است، اجرا شوند، از جمله سیستم‌های عامل مختلف و محیط‌های ابری مانند AWS، Azure و Google Cloud.

   استفاده از کانتینرهای Docker به برنامه‌نویسان و متخصصان IT امکان می‌دهد تا برنامه‌ها را به سرعت و با قابلیت همراهی و انتقال بالا اجرا و مدیریت کنند.

رجیستری Docker:

رجیستری Docker یک مکان است که تصاویر Docker ذخیره و مدیریت می‌شوند. این رجیستری‌ها به صورت عمومی یا خصوصی می‌توانند موجود باشند و به شما اجازه می‌دهند تا تصاویر Docker خود را در آن‌ها ذخیره کرده و با دیگران به اشتراک بگذارید یا از آن‌ها استفاده کنید.به طور معمول، Docker Hub یک رجیستری عمومی است که توسط تیم Docker اداره می‌شود. در Docker Hub، شما می‌توانید تصاویر رسمی و تصاویر انتشار شده توسط جامعه را پیدا کنید و از آن‌ها استفاده کنید. همچنین می‌توانید تصاویر خود را در Docker Hub بسازید و با دیگران به اشتراک بگذارید.به طور مشابه، شرکت‌ها و سازمان‌ها می‌توانند رجیستری‌های خصوصی خود را ایجاد کنند تا تصاویر Docker خود را درون آن‌ها مدیریت کنند و به داخلیان سازمان دسترسی بدهند.از رجیستری Docker می‌توانید برای موارد زیر استفاده کنید:

1. ذخیره و مدیریت تصاویر Docker: تصاویر Docker را در رجیستری‌های خود ذخیره کنید و آن‌ها را مدیریت کنید.

2. استفاده از تصاویر دیگر: از تصاویر Docker موجود در رجیستری‌های عمومی و خصوصی دیگر استفاده کنید.

3. اشتراک گذاری تصاویر: تصاویر Docker خود را با دیگران به اشتراک بگذارید تا بتوانند از آن‌ها استفاده کنند.

4. مدیریت دسترسی: کنترل دسترسی به تصاویر Docker و محتوای رجیستری را برای افراد و گروه‌های مختلف تنظیم کنید.

   به طور کلی، رجیستری Docker یک مرکز مرکزی برای مدیریت و استفاده از تصاویر Docker است و در فرآیند توسعه و استقرار برنامه‌ها با استفاده از Docker بسیار مهم است.

مزایای Docker:

قابلیت حمل:

مزایای Docker شامل قابلیت‌های متعددی است که برای توسعه، استقرار و مدیریت برنامه‌ها بسیار مفید هستند. یکی از این مزایا، قابلیت حمل (Portability) است که به معنای قابلیت اجرای کانتینرها در هر محیطی و بدون نیاز به تغییرات بیشتر است. مزایای قابلیت حمل در Docker شامل موارد زیر است:

1. یکپارچگی محیطی (Consistent Environment): با استفاده از Docker، می‌توانید برنامه‌های خود را در یک محیط یکپارچه و کنترل شده توسعه دهید که بر روی هر سیستم عامل و محیط می‌تواند اجرا شود.

2. حذف اختلافات محیطی (Elimination of Environmental Differences): Docker کمک می‌کند تا اختلافات محیطی میان محیط‌های توسعه، تست و تولید برطرف شود و برنامه‌ها بدون تغییرات اضافی در هر محیطی به درستی اجرا شوند.

3. قابلیت حمل بین محیط‌ها (Transportability Across Environments): کانتینرهای Docker می‌توانند بین محیط‌های مختلفی مانند محیط‌های توسعه، تست و تولید به راحتی حمل شوند و در هر محیطی به راحتی اجرا شوند.

4. سهولت استقرار (Ease of Deployment): امکان حمل و انتقال کانتینرهای Docker بین محیط‌ها باعث می‌شود استقرار برنامه‌ها بسیار ساده‌تر و کارآمدتر باشد.

5. کارآیی بالا (High Performance): کانتینرهای Docker به دلیل استفاده از منابع سیستمی محلی و عدم ایجاد هزینه‌های اضافی مانند ماشین‌های مجازی، به کارایی بالاتری نسبت به راه‌های سنتی استقرار برنامه‌ها می‌انجامد.

به طور خلاصه، قابلیت حمل در Docker امکان اجرای کانتینرها در هر محیطی و بدون نیاز به تغییرات بیشتر را فراهم می‌کند که این امر برای تسهیل فرآیندهای توسعه، تست، استقرار و مدیریت برنامه‌ها بسیار حیاتی است.

مقیاس‌پذیری:

مقیاس‌پذیری (Scalability) یکی از مزایای اساسی Docker است که به توسعه‌دهندگان و مدیران سیستم امکان می‌دهد برنامه‌ها و سرویس‌های خود را به سادگی و با قابلیت تطبیق با بار کاری متغیر افزایش یا کاهش دهند. در زیر به برخی از مزایای مقیاس‌پذیری در Docker اشاره می‌کنم:

1. مقیاس‌پذیری عمودی (Vertical Scalability): Docker به شما امکان می‌دهد که به سرعت و به راحتی منابع سخت‌افزاری مورد نیاز برای یک کانتینر را افزایش یا کاهش دهید. این به معنی این است که می‌توانید مقدار CPU، حافظه و سایر منابع سیستم را به کانتینرهای Docker اختصاص دهید.

2. مقیاس‌پذیری افقی (Horizontal Scalability): Docker به شما اجازه می‌دهد تا برنامه‌های خود را با اضافه کردن یا کاهش کانتینرهایی که آنها را اجرا می‌کنند، به سرعت مقیاس‌پذیر کنید. این به معنی این است که می‌توانید تعداد کانتینرهای خود را به سادگی افزایش دهید تا بازدهی و ظرفیت برنامه خود را افزایش دهید.

3. مدیریت بار کاری (Workload Management): Docker Swarm و Kubernetes به شما امکان می‌دهند تا بار کاری بین کانتینرها را به طور خودکار مدیریت کنید. این سیستم‌ها می‌توانند کانتینرها را به طور خودکار روی سرورهای موجود توزیع کنند و به صورت خودکار کانتینرها را از سرورهایی که بار کاری آنها پایین است، حذف کنند.

4. استفاده بهینه از منابع (Resource Optimization): Docker به شما امکان می‌دهد تا به طور دقیق منابع مورد نیاز برنامه‌های خود را مدیریت کنید. این به معنی این است که می‌توانید به صورت دقیق منابع مورد نیاز برای هر کانتینر را تنظیم کنید و استفاده بهینه از منابع سخت‌افزاری خود را فراهم کنید.

با استفاده از Docker، شما می‌توانید به سرعت و با کمترین هزینه ممکن برنامه‌های خود را به صورت مقیاس‌پذیر اجرا و مدیریت کنید، که این امر برای ارائه خدمات پربار و پاسخگو به صورت مؤثر واقع می‌شود.

عایق‌سازی:

عایق‌سازی (Isolation) یکی از مزایای اساسی Docker است که به توسعه‌دهندگان و مدیران سیستم امکان می‌دهد برنامه‌ها و سرویس‌های مختلف را درون کانتینرهای مجزا اجرا و مدیریت کنند، به طوری که هر کانتینر دارای یک محیط مستقل، منابع مجزا و ایزوله از دیگر کانتینرها باشد. در زیر به برخی از مزایای عایق‌سازی در Docker اشاره می‌کنم:

1. ایزوله بودن: هر کانتینر Docker دارای یک محیط ایزوله و مجزا است که از کانتینرهای دیگر جدا شده است. این به معنی این است که هر کانتینر تحت کنترل خودش و مستقل از سایر کانتینرها است.

2. کنترل منابع: Docker به شما امکان می‌دهد تا به صورت دقیق منابع سیستمی مورد نیاز برای هر کانتینر را مدیریت کنید. این به معنی این است که می‌توانید منابع مانند CPU، حافظه، شبکه و فایل‌سیستم را به صورت دقیق برای هر کانتینر تعیین کنید.

3. جلوگیری از تداخل‌ها: با استفاده از عایق‌سازی در Docker، می‌توانید جلوی تداخل‌ها و تداخل بین برنامه‌ها را بگیرید. این به معنی این است که اگر یک کانتینر مشکلی داشته باشد، تأثیر آن تنها بر روی آن کانتینر محدود خواهد بود و سایر کانتینرها را تحت تأثیر قرار نخواهد داد.

4. امنیت بالا: با استفاده از عایق‌سازی، Docker امنیت بالایی را برای برنامه‌های شما فراهم می‌کند. هر کانتینر از منابع دیگر جدا شده است و دسترسی به منابع دیگر محدود شده است که این باعث افزایش امنیت برنامه‌ها می‌شود.

با استفاده از عایق‌سازی در Docker، شما می‌توانید برنامه‌های خود را با اطمینان بیشتری اجرا و مدیریت کنید و از مزایای امنیتی و مدیریتی که Docker ارائه می‌دهد بهره‌مند شوید.

کارایی:

کارایی یکی از مزایای مهم Docker است که به توسعه‌دهندگان و مدیران سیستم اجازه می‌دهد تا برنامه‌ها و سرویس‌های خود را با کارایی بالا اجرا و مدیریت کنند. زیرا Docker از منابع سخت‌افزاری بهینه استفاده می‌کند و فرآیندهایی مانند راه‌اندازی و ایجاد کانتینرها بسیار سریع است. در زیر به برخی از مزایای کارایی در Docker اشاره می‌کنم:

1. آغاز سریع: Docker به علت ساختار خود که از فناوری‌هایی مانند فرآیندهای سریع و سبک استفاده می‌کند، می‌تواند به سرعت و با کمترین تاخیر ممکن کانتینرها را راه‌اندازی کند.

2. مصرف منابع کم: کانتینرهای Docker به صورت خودکار منابع سیستمی مورد نیاز را تنظیم و بهینه‌سازی می‌کنند، بنابراین مصرف منابع سخت‌افزاری کمتری نسبت به راه‌های سنتی استفاده می‌کنند.

3. قابلیت اجرا در هر محیط: Docker به شما اجازه می‌دهد تا برنامه‌های خود را در هر محیطی اجرا کنید، از جمله سیستم‌های عامل مختلف و محیط‌های ابری مانند AWS، Azure و Google Cloud.

4. مقیاس‌پذیری عمودی و افقی: Docker به شما امکان می‌دهد تا به سرعت و با کمترین هزینه ممکن برنامه‌های خود را به صورت مقیاس‌پذیر اجرا و مدیریت کنید، سپس با افزایش ترافیک و بار کاری، این برنامه‌ها را به سرعت و به صورت افقی مقیاس‌پذیر کنید.

5. مدیریت ساده: Docker ابزارهای مدیریتی ساده‌ای ارائه می‌دهد که به شما امکان می‌دهد که کانتینرها و برنامه‌های خود را به آسانی مدیریت کنید و از مزایای مهمی مانند مدیریت بار کاری، مانیتورینگ و لاگ‌ها بهره‌مند شوید.

با استفاده از Docker، شما می‌توانید برنامه‌ها و سرویس‌های خود را با کارایی بالا و با اطمینان اجرا و مدیریت کنید که این امر بهبود قابل توجهی را در عملکرد و کارایی برنامه‌های شما به ارمغان می‌آورد.

موارد استفاده از Docker:

محیط‌های توسعه:

استفاده از Docker در محیط‌های توسعه بسیار رایج است و برای توسعه‌دهندگان امکانات فراوانی فراهم می‌کند. در زیر به برخی از موارد استفاده از Docker در محیط‌های توسعه اشاره می‌کنم:

1. ایجاد محیط‌های توسعه یکپارچه: Docker به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد تا محیط‌های توسعه یکپارچه‌ای را برای توسعه برنامه‌ها ایجاد کنند. با استفاده از Dockerfile و Docker Compose می‌توانید محیط‌هایی که شامل ابزارها، کتابخانه‌ها و تنظیمات مورد نیاز برای توسعه برنامه‌ها هستند، به سرعت و با قابلیت تکرار ایجاد کنید.

2. توسعه و آزمایش برنامه‌های چندپلتفرم: با استفاده از Docker، می‌توانید برنامه‌های خود را در محیط‌های مختلف سیستم عامل و معماری اجرا و آزمایش کنید، بدون نیاز به نصب و پیکربندی مجدد برنامه‌ها.

3. مدیریت وابستگی‌ها و نسخه‌ها: Docker به شما امکان می‌دهد تا وابستگی‌های برنامه‌های خود را به صورت کامل و مدیریت شده مدیریت کنید. با استفاده از Dockerfile و Docker Compose، می‌توانید وابستگی‌های برنامه‌های خود را به صورت دقیق و قابل تکرار مشخص کنید.

4. استفاده از محیط‌های پیش‌تنظیم شده: Docker Hub و سایر رجیستری‌های Docker به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهند تا از محیط‌های پیش‌تنظیم شده برای توسعه برنامه‌ها استفاده کنند. این محیط‌ها شامل محیط‌های توسعه برای زبان‌های برنامه‌نویسی مختلف، پایگاه‌های داده و ابزارهای توسعه مختلف هستند.

5. اشتراک گذاری محیط‌های توسعه: با استفاده از Docker، می‌توانید محیط‌های توسعه خود را با دیگر اعضای تیم به سرعت به اشتراک بگذارید، بدون نیاز به نصب و پیکربندی مجدد برنامه‌ها و وابستگی‌ها.

با استفاده از Docker در محیط‌های توسعه، توسعه‌دهندگان قادرند برنامه‌های خود را با سرعت بیشتری توسعه دهند، ابزارهای مختلف را به صورت هماهنگ و یکپارچه استفاده کنند، و محیط‌های توسعه یکپارچه و قابل تکرار برای توسعه برنامه‌ها ایجاد کنند.

ادغام مداوم/تحویل مداوم (CI/CD):

استفاده از Docker در فرایند ادغام مداوم (Continuous Integration - CI) و تحویل مداوم (Continuous Delivery - CD) بسیار رایج است و به توسعه‌دهندگان امکان می‌دهد برنامه‌های خود را با کیفیت بالا و با سرعت ارائه دهند. در زیر به برخی از موارد استفاده از Docker در CI/CD اشاره می‌کنم:

1. محیط‌های تست استاندارد: با استفاده از Docker، می‌توانید محیط‌های تست استاندارد را برای برنامه‌های خود ایجاد کنید و آنها را در فرآیند CI مورد استفاده قرار دهید. این محیط‌ها می‌توانند شامل واحدهای تست، تست انتگرالی، و تست عملکردی باشند.

2. اجرای تست‌های خودکار: Docker اجازه می‌دهد تا تست‌های خودکار را در محیط‌هایی که شامل همه وابستگی‌ها و تنظیمات مورد نیاز برای اجرای تست‌ها هستند، اجرا کنید. این به معنی این است که می‌توانید به سرعت و با کمترین تاخیر ممکن تست‌های خود را اجرا کرده و بازخورد دریافت کنید.

3. ساخت و تست کانتینرها: با استفاده از Docker، می‌توانید کانتینرهایی که شامل برنامه‌های خود هستند را ساخته و در محیط‌های تست اجرا کنید. این به شما اطمینان می‌دهد که برنامه‌های شما درون یک محیط ایزوله و مجزا اجرا می‌شوند.

4. مستندسازی خودکار: با استفاده از Docker، می‌توانید فرآیند مستندسازی خود را به صورت خودکار اجرا کنید. این به شما امکان می‌دهد تا به راحتی مستندات مورد نیاز برای برنامه‌های خود را تولید کنید و با اطمینان بیشتری آنها را ارائه دهید.

5. استقرار خودکار: با استفاده از Docker و ابزارهای CI/CD مانند Jenkins یا GitLab CI، می‌توانید فرآیند استقرار خود را به صورت خودکار اجرا کنید. این به شما امکان می‌دهد تا برنامه‌های خود را به سرعت و با کیفیت بالا در محیط‌های مختلف استقرار کنید.

   با استفاده از Docker در فرایند CI/CD، توسعه‌دهندگان می‌توانند به صورت مؤثرتر و کارآمدتر برنامه‌های خود را توسعه دهند و به سرعت و با کیفیت بالا آنها را در محیط‌های تولید استقرار دهند.

نصب Docker

برای نصب Docker روی سیستم عامل خود، می‌توانید مراحل زیر را دنبال کنید:

برای سیستم‌های عامل Windows:

1. نصب Docker Desktop:
   • برای نصب Docker روی Windows، بهترین راه نصب Docker Desktop است. برای این کار به وب‌سایت رسمی Docker مراجعه کنید: Docker Desktop for Windows.
   • پس از دانلود فایل اجرایی Docker Desktop، آن را اجرا کنید و مراحل نصب را دنبال کنید.
   • پس از نصب موفق، Docker Desktop اجرا خواهد شد و شما می‌توانید از آن استفاده کنید.

برای سیستم‌های عامل macOS:

1. نصب Docker Desktop:
   • برای نصب Docker روی macOS نیز می‌توانید از Docker Desktop استفاده کنید. برای دانلود Docker Desktop به وب‌سایت Docker مراجعه کنید.
   • پس از دانلود فایل اجرایی Docker Desktop، آن را اجرا کنید و مراحل نصب را دنبال کنید.
   • پس از نصب موفق، Docker Desktop اجرا خواهد شد و شما می‌توانید از آن استفاده کنید.

برای سیستم‌های عامل Linux:

1. نصب Docker Engine:
   • برای نصب Docker روی سیستم‌های Linux، باید Docker Engine را از منابع رسمی نصب کنید.
   • برای نصب Docker Engine روی اوبونتو، می‌توانید از دستورات apt استفاده کنید. برای راهنمای نصب، به مستندات رسمی Docker مراجعه کنید: Docker Engine Installation on Ubuntu.
   • برای نصب Docker Engine روی سایر توزیع‌های لینوکس، به مستندات رسمی Docker مراجعه کنید: Docker Engine Installation.

پس از نصب Docker، شما می‌توانید با استفاده از دستورات مربوطه Docker، کانتینرها را مدیریت کنید و برنامه‌های خود را درون آنها اجرا و مدیریت کنید.

نتیجه گیری

استفاده از Docker به توسعه‌دهندگان و مدیران سیستم امکان می‌دهد برنامه‌ها و سرویس‌های خود را به صورت کارا، قابلیت‌پذیر و ایمن ارائه دهند. این فناوری با قابلیت‌هایی مانند حمل، مقیاس‌پذیری، عایق‌سازی، کارایی و ادغام مداوم/تحویل مداوم، بهبود قابل توجهی در فرآیندهای توسعه و ارائه برنامه‌ها به مشتریان به ارمغان می‌آورد، در نتیجه، Docker به عنوان یک ابزار اساسی در توسعه و ارائه برنامه‌ها در دنیای امروزی بسیار ارزشمند و حیاتی است.

برای شرکت در این دوره اینجا کلیک کنید