تکنولوژی داکر چیست و چه کاربردهایی دارد؟

در این مقاله از پلازا قصد داریم تا با داکر و ویژگی‌ها و کاربردهای آن آشنا شویم. Docker یک برنامه کامپیوتری است که به طور کلی در زمینه برنامه نویسی و توسعه و اجرای برنامه‌های کامپیوتری یا همان اپلیکیشن‌ها استفاده می‌شود.

گسترش و فراوانی استفاده از پلتفرم داکر موجب شد تا متخصصان در زمینه توسعه و ساخت نرم‌افزار به طور روز افزون به استفاده از این پلتفرم روی آورند.

فهرست مطالب

برنامه نویسی چیست و برنامه نویس به چه کسی می‌گویند؟

به فرآیند تهیه و آماده‌سازی یک برنامه قابل اجرا برای یک ماشین یا دستگاه کامپیوتری گفته می‌شود. این برنامه که توسط برنامه نویس تهیه و نوشته شده‌است، از یک سری دستورالعمل‌ها تشکیل می‌شود. این دستورالعمل‌ها همان وظایف و اهداف اجرای برنامه هستند. یا به طور خلاصه برنامه نویسی عملی است که برای به‌کارگیری کامپیوتر جهت انجام یک وظیفه خاص یا سلسله دستورالعمل‌ها. این وظایف که برای ماشین تعریف شده، باید با زبان ماشین که همان صفر و یک است هم‌خوانی داشته باشد.

بنابراین وظایف و اعمال خاصی که ما برای ماشین تعیین می‌کنیم، در نهایت و طی یک پروسه خاص به زبان قابل فهم برای ماشین یا همان صفر و یک تبدیل می‌شود سپس ماشین به انجام وظایف معین شده می‌پردازد.

ممکن است از خود بپرسید زبان برنامه نویسی چیست؟ باید بگوییم که زبان برنامه نویسی رابطی است بین انسان و ماشین برای بیان محاسبات و دستورالعمل‌های تعیین شده‌ای که توسط ماشین قابل اجرا است. زبان برنامه نویسی برای ساخت و تهیه برنامه‌هایی به‌کار گرفته می‌شوند که الگوریتم دقیق را بیان، و کنش‌های رایانشی را مشخص می‌کنند.

پلتفرم Docker چیست؟

داکر یک پلتفرم یا همان برنامه کامپیوتری است که تهیه و توسعه و اجرای نرم‌افزارها را با کمک کانتینر Container تسهیل می‌کند. توسعه دهندگان نرم‌افزار یا Software Developers با کمک کانتینتر قادر هستند تا تمام نیازها و پیش‌نیازهای لازم برای اجرا و استفاده‌ی نرم‌افزار خود را جمع‌آوری کنند. زیرساخت‌ها و کتابخانه‌های گوناگون این بستر جمع‌آوری را برای توسعه‌دهندگان فراهم آورده‌اند.

داکر به توسعه‌دهندگان این اطمینان خاطر را می‌دهد تا قادر باشند نرم‌افزار خود را بدون هیچ‌گونه نگرانی از سیستم‌های میزبان، و همچنین تست بر روی دیگر سیستم‌های مختلف در مرحله تست و توسعه، بدون هیچ اشکال یا اختلالی اجرا کنند. و حتی با تغییر سیستم عامل‌های اجرا کننده نیز برنامه قادر به  اجرا باشد. Docker در سال 2013 میلادی فعالیت خود را توسط شرکت داکر شروع کرد و تا به امروز این شرکت در مسیر توسعه داکر گام برمی‌دارد.

در زمان معرفی اولین نسخه در سال 2014 میلادی، این نرم افزار نزدیک به 3 میلیون دانلود داشت که میزان قابل توجهی بود. از همین رو تعداد قابل توجهی از کاربران ویندوز نیز به استفاده از داکر روی آوردند و داکر موفق شد تا کاربران بسیار زیادی را به خود جذب کند.

آیا داکر یک ماشین مجازی است؟

می‌شود گفت که داکر تا حدودی شبیه به ماشین مجازی می‌باشد. اما برای درک بهتر موضوع بهتر است ابتدا تعریفی از ماشین مجازی ارائه دهیم. ماشین مجازی که در علوم کامپیوتر با نام انگلیسی Virtual Machine شناخته‌شده‌است، یک دستگاه مجازی و یا یک نرم‌افزار شبیه به یک کامپیوتر است. این ماشین یک سورس محاسباتی است که از اپلیکیشن‌های مجازی به‌جای کامپیوترهای فیزیکی برای اجرای سایر نرم‌افزارها استفاده می‌کند.

در ماشین مجازی قسمتی از یک سخت‌افزار کامپیوتر به ماشین مجازی تخصیص داده‌می‌شود و روی آن یک سیستم عامل جدا مانند لینوکس یا ویندوز نصب می‌گردد. اما در داکر به این شکل نیست. در داکر امکانات و قابلیت‌های یک سخت‌افزار ، متناسب با نیاز هر کانتینر و به شکل موقت تخصیص داده می‌شود و دیگر نیازی نیست تا سایر پیش‌نیازها برای اجرا روی سیستم وجود داشته باشند.

تفاوت ماشین مجازی با داکر

یک کانتینر به شکل Native بر روی سیستم عامل لینوکس اجرا می‌شود و به صورت مشترک با سیستم عامل کرنل مورد استفاده قرار می‌گیرد. کانتینر داکر حجم کمی از RAM می‌گیرد زیرا که یک فرآیند معمولی و مجزا را اجرا می‌کند. اما ماشین مجازی معمولا مقدار بسیار زیادی بار پردازشی نسبت به حجم فرآیند موردنیاز توسعه‌دهندگان برای سیستم ایجاد می‌کند. همچنین ماشین مجازی نسبت به کانتیر داکر از سنگینی و پیچیدگی بیشتری برخوردارند.

فایده داکر برای توسعه‌دهندگان

پلتفرم داکر به‌گونه‌ای طراحی شده‌است تا قادر باشد هم برای توسعه‌دهندگان و هم به مدیران سیستم‌ها مفید باشد.

این ابزار امروزه به یکی از مهمترین ابزار برای DevOps تبدیل شده‌است. توسعه‌دهندگان با استفاده و کمک از داکر، تمام تمرکز خود را فقط بر نوشتن کد بگذارند. و دیگر نگران این موضوع نباشند که در آخر این نرم‌افزار بر روی چه سیستم عاملی اجرا شود. همچنین داکر به این توسعه‌دهندگان کمک می‌کند تا پروژه مدنظر خود را با استفاده از برنامه‌های از قبل طراحی شده موجود در کانتینرها آغاز کنند.

این برنامه‌های از قبل طراحی شده موجود در کانتینرها همچنین در آینده به عنوان قسمتی از نرم‌افزار مورد استفاده قرار می‌گیرد. این ویژگی داکر موجب انعطاف بیشتر تیم عملیات شده و نیاز به دیگر سیستم‌ها را کمتر می‌کند. از آن‌جایی که کانتینرها نقشی اساسی و پررنگ در پلتفرم Docker دارند، بهتر است کمی بیشتر درباره کانتینرها بدانیم.

به شکلی خلاصه، داکر قادر است برنامه‌هایی که درحال اجرا هستند را نسبت به دیگر فناوری‌ها بر روی سخت‌افزار اجرا کند. که این امر باعث مدیریت هرچه بهتر و آسان‌تر می‌شود.

کانتینر در داکر Docker Container

کانتینر یک واحد استاندارد اپلیکیشن است که وظیفه جمع‌آوری پیش‌نیازها و کدها را جهت توسعه و اجرای بهتر نرم‌افزارها را بر عهده دارد. این وظیفه مهم و حیاتی همچنین باعث می‌شود تا اجرا به شکلی مطمئن و سریع انجام شود. Container اپلیکیشن را از محیط میزبان خود ایزوله می‌کند و اطمینان خاطر پیدا می‌کند تا نرم‌افزار موردنظر علی‌رغم تفاوت در سیستم عامل‌های میزبان، به طور یکسان و مشابه اجرا شود.

کانتینرهای داکر، بخشی از اپلیکیشن را در یک سیستم فایل به صورت کامل بارگذاری می‌کند. این کار به‌شکلی انجام می‌شود که شامل تمامی نیازهای اجرا مانند تنظیمات و ابزارهای سیستم و کد زمان اجرا، و هر پارامتر دیگری که قابلیت نصب بر سرور را دارد، می‌باشد. در این حالت اجرای ثابت برنامه در هر محیطی تضمین شده‌است.

قابلیت کانتینر در داکر

همانطور که اشاره کردیم، کانتینر در داکر وظیفه مهم و حیاتی‌ای را برعهده دارد. حال به این نکته اشاره خواهیم کرد که کانتینر در داکر چه قابلیت‌های مهم دیگری دارد.

همانطور که می‌دانید داکر کمی شبیه به ماشین مجازی است. اما تفاوت اصلی آن که دومین قابلیت کارآمد کانتینر را نمایان می‌کند، این است که کانتینرها سریع و سبک هستند. بدین شکل که خلاف بر ماشین‌های مجازی، این کانتینرها مستقیما بر روی هسته کرنل کامپیوتر سرویس دهنده اجرا می‌شود. به همین دلیل مهم، توسعه‌دهندگان قادرند تا تعداد خیلی بیشتری کانتینر روی سیستم میزبان اجرا کنند.

همانطور که پیشتر اشاره‌کردیم، داکر این قابلیت را برای ما فراهم آورده‌است تا با استفاده‌ از کانتینر، ایزوله و اجرا کنیم. همین عمل ایزوله کردن موجب شده تا امنیت کانتینرها به شکل قابل توجهی افزایش یابد. همچنین این پلتفرم داکر قابلیت استفاده داکر در ماشین مجازی را نیز فراهم کرده.

کانتینر یک نمونه‌ی قابل اجرا Image است. به کمک Docker API قادریم تا یک کانتینر را متوقف، اجرا، یا حتی حذف کنیم.

در داکر، دیگر کانتینرها نسبت به هم نیز کاملا ایزوله هستند. البته این میزان ایزوله بودن قابل تغییر و تنظیم است. شما قادرید تا میزان ایزوله بودن این کانتینرها را در مواردی مانند سیستم‌های پایه‌ای، میزان دسترسی شبکه‌ای، و همچنین حافظه مورد استفاده آن‌ها را به دلخواه تغییر دهید.

موتور داکر

این موتور با یک تکنولوژی به نام Containerize ساخته‌شده‌ است که برای تهیه و اجرای بهتر کانتینر نرم‌افزارها به‌کار گرفته‌می‌شود. این موتور پیشرفته تمام اعمال خود را تحت عنوان یک نرم‌افزار کلاینت-سرور به انجام می‌رساند.

نحوه استفاده مفید برای توسعه‌دهندگان

استفاده‌های Docker برای توسعه‌دهندگان:

• ایجاد محیط توسعه یکپارچه: Docker این امکان را فراهم می‌کند تا توسعه‌دهندگان بتوانند محیط‌های توسعه یکپارچه و یکسان برای توسعه نرم‌افزارها ایجاد کنند، که این امر باعث افزایش سرعت فرآیند توسعه می‌شود.
• آزمون و تست سریع: با استفاده‌ از کانتینرهای Docker، تست و آزمون نرم‌افزارها بسیار سریعتر و کارآمدتر می‌شود؛ زیرا همه چیز در یک محیط کانتینریزه می‌شود و قابلیت ایجاد و از نابودی محیط‌های تستی به راحتی و سریع امکان‌پذیر است.
• استفاده از محیط‌های ایزوله برای توسعه پروژه‌ها: استفاده از کانتینرهای Docker به توسعه‌دهندگان کمک می‌کند تا پروژه‌های خود را در محیط‌های ایزوله و جداگانه اجرا و مدیریت کنند.
• استفاده از Docker Compose برای مدیریت پروژه‌های چند سرویسی: ابزار Docker Compose به توسعه‌دهندگان کمک می‌کند تا پروژه‌های چند سرویسی را با استفاده از یک فایل تنظیمات مدیریت کرده و به راحتی اجرا کنند.

نکات مهم برای توسعه‌دهندگان:

• آشنایی با Dockerfile: آشنایی و تسلط بر روی Dockerfile کمک می‌کند تا توسعه‌دهندگان بتوانند کانتینرهای سفارشی و با نیازهای خاص خود را ایجاد کنند.
• مدیریت منابع و شبکه: درک و مدیریت منابع سیستم و شبکه در کانتینرهای Docker می‌تواند به توسعه‌دهندگان کمک کند تا بهینه‌سازی و بهبود عملکرد نرم‌افزارهای خود را انجام دهند.
• استفاده‌از Docker Hub: استفاده‌کردن از Docker Hub به توسعه‌دهندگان کمک می‌کند تا کانتینرهای آماده‌ای که توسط دیگران ساخته‌شده‌اند را استفاد‌ه‌و از آن‌ها به عنوان پایه برای پروژه‌های خود استفاده‌کنند.

نصب داکر بر روی سیستم

روش‌های مختلفی برای نصب داکر بر روی سیستم وجود دارد. روش بهتری که در این زمینه توصیه‌می‌شود این است که بسته‌ی نصبی داکر را از مخزن اصلی توزیع سیستم عامل لینوکس دریافت کنید و سپس آن را با کمک Package Manager بر روی سیستم نصب کنید.

همچنین محتوای کامل آموزش نصب داکر در وب سایت داکر نیز موجود است. اما درحالت معمول این نصب به 3 روش صورت پذیر است:

نصب از طریق اسکریپت‌های موجود در Convenience

نصب Manual به کمک دانلود DEB Package

نصب از طریق مخزن اصلی Docker

مزایا و معایب Docker

مزایا:

• قابلیت ایزوله کردن برنامه‌ها: Docker به شما این امکان را می‌دهد تا برنامه‌های خود را در کانتینرهای جداگانه اجرا کنید، که باعث ایزوله شدن آن‌ها از یکدیگر و جلوگیری از تداخل در اجرای آن‌ها می‌شود.
• پرتابلیت و انعطاف‌پذیری: کانتینرهای Docker قابلیت حمل و نقل آسان بین محیط‌های مختلف را دارند، از جمله محیط‌های توسعه، آزمایشی و تولید.
• سرعت و کارایی: Docker به عنوان یک تکنولوژی سبک وزن، به سرعت اجرای برنامه‌ها کمک می‌کند و مصرف منابع سیستم را به حداقل می‌رساند.
• مدیریت آسان منابع: امکان مدیریت و کنترل منابع مورد نیاز برنامه‌ها با استفاده از Docker Compose و Docker Swarm.

معایب:

• پیچیدگی در پیکربندی اولیه: برای کسانی که تازه وارد Docker هستند، پیکربندی اولیه و فهمیدن مفاهیم ممکن است کمی پیچیده‌باشد.
• مصرف منابع: اگرچه Docker به صورت کلی منابع کمتری را مصرف می‌کند، اما هر کانتینر همچنان نیاز به منابع می‌دارد که ممکن است در مجموع، منابع سیستم را به طور گسترده‌تر مصرف کند.
• محدودیت‌های شبکه: ممکن است در مواردی مشکلاتی مرتبط با شبکه در کانتینرهای Docker وجود داشته باشد که نیازمند مدیریت و رفع مشکلات جدی باشد.

سوالات متداول

نتیجه گیری و آینده داکر

با توجه رشد روزافزون تکنولوژی و جایگاه‌های شغلی مرتبط با برنامه نویسی، نیاز به یادگیری این مهارت امری ضروری بنظر می‌رسد. در طی این زمان نیز داکر بسیار موفقیت آمیز عمل کرده و قادر بوده تا رضایت کاربران خود را بدست آورد.

DataDog که یک سیستم مانیتورینگ ابری می‌باشد، پیشتر اعلام کرده بود که در ماه مارس 2016 حدود 14 درصد از مشتریانش داکر را به شکل گسترده‌ای پذیرفته‌اند. نکته قابل توجه این است که این عدد در سال 2017 به 19 درصد رسید. که همین امر نشان دهنده آینده مطلوب برای این پلتفرم است.

شایان ذکر است که شرکت‌های شناخته‌شد‌ه و قدرتمندی مانند مایکروسافت و اوراکل نیز پلتفرم داکر را پذیرفته و مورد استفاد‌ه قرار می‌دهند. مطمئنا دیگر توسعه‌دهندگان نیز توانایی‌ها و قابلیت‌های پلتفرم داکر را تایید و تقدیر می‌کنند و از آن برای تسریع و سهولت در فرآیند ساخت نرم‌افزار بهره زیادی می‌برند.