Introducción a Docker y los contenedores

Pablo

hace 3 años

En el vertiginoso mundo de la tecnología, la necesidad de implementar aplicaciones de manera rápida y eficiente se ha convertido en una prioridad para muchas empresas y desarrolladores. Una de las soluciones más innovadoras que ha surgido para abordar este desafío es Docker.

En este artículo, exploraremos qué es Docker y cómo funcionan los contenedores, una tecnología que ha revolucionado la forma en que desplegamos y gestionamos aplicaciones.

¿Qué es Docker?

Docker es una plataforma de código abierto que simplifica la creación, distribución y ejecución de aplicaciones utilizando la virtualización (a nivel de sistema operativo) para empaquetar el software en contenedores.

Gracias a Docker, puedes trabajar con los contenedores como si fueran máquinas virtuales modulares y extremadamente ligeras. Por este motivo, con los contenedores se consigue una gran flexibilidad — puedes crear, desplegar, copiar, y moverlos de un entorno a otro, lo cual es muy útil para optimizar aplicaciones en la nube.

Referencias

¿Cómo funciona Docker?

La tecnología Docker utiliza el kernel de Linux y sus características, como los grupos de control y los espacios de nombre, para separar los procesos de manera que puedan ser ejecutados de forma independiente. Esta independencia es el objetivo de los contenedores, ya que se pueden ejecutar varios procesos y aplicaciones por separado, aprovechando mejor la infraestructura y manteniendo la seguridad que se tiene con sistemas independientes.

Las herramientas de contenedores, como Docker, proporcionan un modelo de implementación basado en imágenes, el cual permite compartir una aplicación o un conjunto de servicios con todas sus dependencias en varios entornos. Docker permite automatizar el despliegue de las aplicaciones (o el conjunto de procesos que forman la aplicación) dentro del entorno del contenedor.

Este tipo de herramientas están diseñadas a partir de los contenedores de Linux, lo que que hace de Docker una tecnología sencilla y única. Además, ofrecen a los usuarios acceso sin precedentes a las aplicaciones, la posibilidad de realizar despliegues en poco tiempo y tener el control sobre las versiones y su distribución.

Referencias

Red Hat | ¿Qué es Docker?

¿Qué es un contenedor de Docker?

Un contenedor Docker es un proceso del entorno de pruebas en su máquina que está aislado de todos los demás procesos de la máquina donde están alojados. En lugar de virtualizar todo un sistema operativo, como hacen las máquinas virtuales tradicionales, los contenedores se enfocan en encapsular sólo lo esencial para una aplicación. Esto incluye el código de la aplicación, sus bibliotecas y las configuraciones necesarias. De esta manera la aplicación se puede ejecutar de forma rápida y segura independientemente del entorno en el que se ejecute.

Es una instancia ejecutable de una imagen. Se puede crear, iniciar, detener, mover o eliminar un contenedor mediante DockerAPI o CLI.
Se puede ejecutar en máquinas locales, máquinas virtuales o implementarse en la nube.
Es portátil (se puede ejecutar en cualquier sistema operativo).
Los contenedores están aislados entre sí y ejecutan su propio software, archivos binarios y configuraciones.

Los contenedores son independientes unos de otros y cada uno contiene el código, las librerías y los archivos de configuración necesarios para ejecutarse de forma independiente. La comunicación entre contenedores se realiza a través de canales bien definidos.

Una imagen de un contenedor de Docker es un paquete de software (ligero, independiente y ejecutable) que incluye todo lo necesario para ejecutar una aplicación: código, entorno de ejecución, configuraciones y herramientas y librerías del sistema. Los contenedores utilizan menos recursos que las máquinas virtuales debido a que todos los contenedores comparten los servicios de un único kernel de sistema operativo.

Los contenedores de Docker se ejecutan con Docker Engine son:

Estándar: Docker ha creado el estándar para contenedores, por lo que pueden ser migrados a donde sea necesario.
Ligeros: Los contenedores comparten el kernel de sistema operativo de la máquina, por lo que no necesitan de un sistema operativo para cada aplicación, lo que les proporciona una alta eficiencia y permite reducir los costes de servidor y licencias.
Seguros: Las aplicaciones son más seguras al ejecutarse dentro de contenedores que se ejecutan de forma independiente.

Referencias

Docker | What is a container? (Inglés) – ¿Qué es un contenedor?
Docker Docs | Get Started – What is a container? (Inglés) – ¿Qué es un contenedor?
Wikipedia | Docker (Software)

Contenedores vs Máquinas virtuales

Los contenedores y las máquinas virtuales tienen beneficios parecidos con la independencia y la asignación de recursos, pero funciona de forma diferente. Los contenedores virtualizan el sistema operativo en vez de virtualizar el hardware, por lo que los contenedores son más eficientes y portables.

Utilizar contenedores y máquinas virtuales de forma conjunta proporcionan una gran flexibilidad en el despliegue y administración de aplicaciones.

Contenedores

Los contenedores son una abstracción de la capa de aplicación que empaqueta el código y las dependencias de forma conjunta. Se pueden ejecutar varios contenedores dentro de la misma máquina, de manera que se comparte el kernel del sistema operativo con otros contenedores. Cada contenedor se ejecuta como un proceso aislado del resto. Los contenedores ocupan menos espacio que las máquinas virtuales (las imágenes de contenedores suelen tener un tamaño de apenas unas decenas de MB), por lo que pueden manejar más aplicaciones y requieren menos máquinas virtuales y sistemas operativos.

Máquinas Virtuales

Las máquinas virtuales son una abstracción del hardware físico, lo que convierte un servidor en varios más pequeños. El hipervisor permite que varias máquinas virtuales se ejecuten en una sola máquina. Cada máquina virtual incluye una copia completa del sistema operativo, la aplicación, los archivos binarios y las bibliotecas necesarias, lo que hace que ocupen decenas de GB. Las máquinas virtuales pueden ser también más lentas en arrancar.

Ventajas de utilizar Docker y los contenedores

Los contenedores de Docker proporcionan diferentes ventajas a la hora de trabajar con ellos, lo que hace que Docker sea una tecnología más granular, controlable y basada en microservicios que proporciona una gran eficiencia.

Referencias

Docker | Why Docker? (Inglés) – ¿Por qué usar Docker?

Modularidad

El enfoque de Docker para la creación de contenedores está basado en microservicios, de manera que se puede quitar una parte de una aplicación para actualizarla o repararla, sin necesidad de tener que quitar toda la aplicación. Además, se pueden compartir procesos entre varias aplicaciones de la misma manera que lo hace la arquitectura orientada a servicios (SOA).

Control de versiones de capas e imágenes

Cada archivo de imagen de Docker está compuesto por una serie de capas que se combinan para formar una sola imagen. Cuando una imagen cambia, se crea una capa. Cada vez que un usuario indica un comando, como ejecutar o copiar, se crea una nueva capa.

Docker reutiliza estas capas para construir nuevos contenedores, lo que acelera el proceso de construcción. Los cambios intermedios se comparten entre las imágenes, lo que mejora la velocidad, el tamaño y la eficiencia. El control de versiones es algo inherente a las capas, ya que cada vez que hay un nuevo cambio se genera un registro de los cambios, lo que permite control total sobre las imágenes del contenedor.

Rollback

Una de las mejores ventajas de las capas es la vuelta atrás. Cada imagen tiene capas. Si no te gusta algo de la imagen actual, puedes volver a la versión anterior. Esto ayuda a agilizar los desarrollos y permite mejorar los procesos de integración y despliegue continuos (CI/CD).

Despliegues rápidos

Aprovisionar, disponibilizar y poner en funcionamiento nuevo hardware es una tarea que suele llevar días, sin contar con el nivel de esfuerzo y gastos generales que supone. Los contenedores basados en Docker reducen los tiempos de despliegue de aplicaciones a segundos. Al crear un contenedor para cada proceso se puede compartir rápidamente esos procesos con nuevas aplicaciones. Como no es necesario iniciar un sistema operativo para agregar o mover un contenedor, los tiempos de despliegue son mucho más cortos. Adicionalmente a esto, se pueden crear y destruir de manera fácil y rentable los datos creados por los contenedores sin preocupaciones.

¿Por qué utilizar Docker?

A continuación veremos los diferentes motivos que existen para utilizar Docker como tecnología para ejecutar sus aplicaciones.

Referencias

Docker | Why Docker? (Inglés) – ¿Por qué utilizar Docker?

Desarrollo

Hoy en día, desarrollar aplicaciones requiere mucho más que escribir código. Con la gran cantidad de lenguajes, frameworks, arquitecturas e interfaces entre herramientas existentes para cada etapa del ciclo de vida de una aplicación, aumentan la complejidad de los desarrollos. Docker simplifica y acelera los flujos de trabajo, dotando a los desarrolladores de la libertad de innovar con la elección de herramientas, aplicaciones y entornos de despliegue para cada proyecto.

Estandarización

Los contenedores son una unidad de software estandarizada que permite a los desarrolladores aislar sus aplicaciones de los entornos. Esto evita el dolor de cabeza de solucionar el típico «en mi ordenador funciona». Docker es el estándar de facto para construir y compartir aplicaciones en contenedores, desde aplicaciones de escritorio a aplicaciones en la nube.

Simplificación

Simple: El flujo de trabajo basado en Docker CLI hace que la creación, el uso compartido y la ejecución de aplicaciones en contenedores sea accesible para desarrolladores de todos los niveles.
Rápido: Con la instalación de un sólo paquete se puede poner todo en funcionamiento en cuestión de minutos. Es posible programar y probar en local garantizando la coherencia entre los entornos de desarrollo y de producción.

Colaborativo: Puede utilizar imágenes certificadas y proporcionadas por la comunidad para sus proyectos, así como colaborar con los miembros del equipo.

Soluciones de Docker

Existen diferentes herramientas o aplicaciones para poder trabajar con Docker, desde aplicaciones de escritorio hasta aplicaciones en la nube.

Referencias

Docker | Get Started (Inglés) – Empezando con Docker

¿Qué es Docker Desktop?

Docker Desktop es una aplicación que le permite crear y compartir microservicios y aplicaciones en contenedores.

Docker Hub | Docker Desktop for Mac (Inglés) – Docker Desktop para Mac
Docker Hub | Docker Desktop for Windows (Inglés) – Docker Desktop para Windows

Docker Desktop es un conjunto de herramientas para mejorar la productividad de los equipos de desarrollo, ampliar su entorno mediante construcción automatizada, integración continua y colaborar rápidamente utilizando un repositorio seguro. Incluye:

Docker Engine
Cliente Docker CLI
Docker Compose
Docker Content Trust
Kubernetes
Credential Helper

Algunas de las características de Docker Desktop incluyen:

Capacidad para empaquetar en contenedores y compartir cualquier aplicación en cualquier plataforma en la nube, en múltiples lenguajes y frameworks.
Fácil instalación y configuración de un entorno de desarrollo Docker completo.
Incluye la última versión de Kubernetes.
Actualizaciones automáticas para mantenerlo actualizado y seguro.
En Windows, la capacidad de alternar entre entornos Linux y Windows Server para crear aplicaciones.
Rendimiento rápido y seguro con virtualización nativa de Windows Hyper-V.
Capacidad para trabajar de forma nativa en Linux a través de WSL 2 en máquinas con Windows.
Montaje de volúmenes para código y datos, incluyendo notificaciones de cambios en archivos y fácil acceso a contenedores en ejecución en la red local.
Desarrollo y depuración en contenedor con IDE compatibles.

¿Qué es Docker Hub?

Docker Hub es un conjunto de servicios, basado en la nube, de colaboración para equipos de desarrollo y registro de aplicaciones.

Docker Hub es el punto de partida para aquellos que quieren experimentar con los contenedores de Docker. Con solo crear una cuenta ya puedes comenzar a explorar millones de imágenes disponibles.

Docker | Docker Hub (Inglés)
Docker Hub | Containerized App Images (Inglés) – Imágenes de aplicaciones en contenedores

¿Cómo instalar Docker?

Se puede descargar e instalar Docker en múltiples plataformas.

Referencias

Docker Docs | Get Docker (Inglés) – Descargar e instalar Docker

Instalar Docker en Mac

Descargar e instalar Docker en Mac, una aplicación nativa de macOS que ofrece todas las herramientas de Docker.

Docker Docs | Docker Desktop for Mac (Inglés) – Instalar Docker Desktop en Mac

Instalar Docker en Windows

Descargar e instalar Docker en Windows, una aplicación nativa de Windows que ofrece todas las herramientas de Docker.

Docker Docs | Docker Desktop for Windows (Inglés) – Instalar Docker Desktop en Windows

Instalar Docker en Linux

También se puede instalar Docker en un ordenador con una distribución de Linux.

Docker Docs | Docker for Linux (Inglés) – Instalar Docker en Linux

Primeros pasos con Docker

En la documentación disponible en la página oficial de Docker encontrarás las instrucciones necesarias para comenzar con Docker, paso a paso.

Crear y ejecutar una imagen como un contenedor
Compartir imágenes usando Docker Hub
Desplegar aplicaciones Docker usando múltiples contenedores con una base de datos
Ejecutar aplicaciones con Docker Compose

Referencias

Docker Docs | Get Started (Inglés) – Primeros pasos con Docker

Tutorial de Docker

Con el tutorial práctico de Docker, podrás aprender a crear imágenes, ejecutar contenedores, usar volúmenes de datos y montar el código fuente, y definir la aplicación usando Docker Compose. Y todo a tu propio ritmo. Además, también podrás aprender algunos temas avanzados, como las mejores prácticas para la creación de redes e imágenes.

Se puede realizar el tutorial tanto desde tu ordenador o en la nube.

Referencias

Docker | Tutorial (Inglés)

Tutorial de Docker Desktop

Docker Desktop es una aplicación nativa que ofrece todas las herramientas de Docker en su ordenador, ya sea Mac o Windows.

Para comenzar el tutorial basta con seguir estos pasos:

Abre Docker Desktop
Ejecuta esto desde una ventana de terminal: docker run -dp 80:80 docker/getting-started
Abre un navegador y accede a la URL: http://localhost
Disfruta!

Jugar con Docker

Play with Docker es un sitio interactivo en el que podrás ejecutar comandos de Docker en una terminal de Linux, sin necesidad de descargas.

Para acceder, sólo tienes que seguir estos pasos:

Haz login en https://labs.play-with-docker.com/ para acceder al terminal
Ejecuta esto desde una ventana del terminal: docker run -dp 80:80 docker/getting-started:pwd
Espera a que arranque el contenedor y haz clic en la insignia del puerto 80
Disfruta!

Documentación de referencia

La documentación de referencia de Docker incluye información sobre:

Formatos de archivos: Dockerfile y archivo Compose
CLIs: Docker CLI, Compose CLI y Daemon CLI
APIs: Engine API, Registry API y Docker Hub API
Controladores y especificaciones

Referencias

Docker Docs | Reference documentation (Inglés) – Documentación de referencia

Dockerfile

Un archivo Dockerfile define el contenido y el comportamiento de inicio de un contenedor individual.

Docker puede crear imágenes automáticamente leyendo las instrucciones de un archivo Dockerfile. Un archivo Dockerfile es un documento de texto que contiene todos los comandos que un usuario podría llamar en la línea de comandos para ensamblar una imagen. Al usar Docker, los usuarios pueden crear una build automática que ejecuten varias instrucciones de línea de comandos de manera sucesiva.

Referencias

Docker Docs | Dockerfile reference (Inglés) – Documentación de Dockerfile

Docker Compose

Con Docker Compose se define una aplicación de varios contenedores.

Docker Compose es una herramienta para definir y ejecutar aplicaciones de varios contenedores. Se utiliza un archivo YAML para configurar los servicios de una aplicación. Una vez configurado, con un sólo comando se crean e inician todos los servicios. Para saber más sobre Docker Compose, basta con consultar su lista de características (Inglés).

Docker Compose funciona en todos los entornos: producción, preproducción (staging), desarrollo, testing y todos los flujos de trabajo de integración continua (CI). Puedes obtener más información en los Casos de Uso Comunes (Inglés).

Documentación de Docker Compose

Docker Docs | Compose User Guide (Inglés) – Guía de Usuario de Docker Compose
Docker Docs | Installing Compose (Inglés) – Instalar Docker Compose
Docker Docs | Command line reference (Inglés) – Referencia de comandos
Docker Docs | Docker Compose file (Inglés) – Archivo Docker Compose

Referencias

Docker Docs | Docker Compose (Inglés)

Conclusiones

Docker y la tecnología de contenedores han transformado la forma en que diseñamos, entregamos y gestionamos aplicaciones. Al simplificar el proceso de despliegue y proporcionar portabilidad y aislamiento, Docker se ha convertido en una herramienta imprescindible para cualquier desarrollador o equipo de operaciones.

Ahora que tienes una comprensión sólida de Docker y los contenedores, estás listo para explorar este emocionante mundo y aprovechar al máximo estas potentes herramientas tecnológicas.

Espero que este artículo haya sido útil y te ayude a trabajar de forma más eficiente y profesional.

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