Docker

Introduzione

Docker è un progetto open source nato con lo scopo di automatizzare la distribuzione di applicazioni sotto forma di “contenitori” leggeri, portabili e autosufficienti che possono essere eseguiti su cloud (pubblici o privati) o in locale.

I “contenitori” di Docker, d’ora in poi chiamati con il termine inglese Container, sono quindi l’insieme dei dati di cui necessita un’applicazione per essere eseguita: librerie, altri eseguibili, rami del file system, file di configurazione, script, ecc..

Il processo di distribuzione di un’applicazione si riduce quindi alla semplice creazione di una Immagine Docker, ovvero di un file contenente tutti i dati di cui sopra. L’immagine viene utilizzata da Docker per creare un Container, un’istanza dell’immagine che eseguirà l’applicazione in essa contenuta.

I container sono quindi autosufficienti perché contengono già tutte le dipendenze dell’applicazione e non richiedono quindi particolari configurazioni sull’host, ma sono soprattuto portabili perché essi sono distribuiti in un formato standard (le immagini appunto), che può essere letto ed eseguito da qualunque server Docker.

Inoltre, i container sono leggeri perché sfruttano i servizi offerti dal kernel del sistema operativo ospitante, invece di richiedere l’esecuzione di un kernel virtualizzato come avviene nel caso delle VM. Ciò permette di ospitare un gran numero di container nella stessa macchina fisica.

Data la sua stretta relazione con il kernel Linux, Docker è nativamente disponibile in ambiente GNU/Linux. Tuttavia, essendo uno strumento concepito per gli sviluppatori, si è resa necessaria la possibilità di eseguirlo direttamente sulle workstation, senza imporre limiti sul sistema operativo in uso. Docker è pertanto disponibile anche in ambiente macOS e Windows. In entrambi i casi, si ricorre ad una tecnologia di virtualizzazione per eseguire un kernel Linux al quale si appoggia l’engine Docker.

Funzionamento

Il modello di esecuzione basato su container si fonda su una serie di funzionalità sviluppate nel kernel Linux e successivamente adottate anche da altre piattaforme, espressamente studiate per questo scopo.

Un sistema basato su container inteso come alternativa alla virtualizzazione deve garantire prestazioni superiori pur offrendo le stesse caratteristiche in termini di flessibilità nella gestione delle risorse e di sicurezza.

L’incremento prestazionale è dovuto essenzialmente all’eliminazione di uno strato: a differenza di quanto avviene quando un processo viene eseguito all’interno di una macchina virtuale, i processi eseguiti da un container sono di fatto eseguiti dal sistema ospitante, usufruendo dei servizi offerti dal kernel che esso esegue. Viene quindi eliminato l’overhead dovuto all’esecuzione di ogni singolo kernel di ogni VM.

I requisiti di flessibilità e sicurezza in un sistema virtualizzato sono a carico dell’Hypervisor, lo strato software in esecuzione nella macchina ospitante che si occupa di gestire le risorse allocate a ciascuna VM e che adotta (anche con l’ausilio dell’hardware) tutte le politiche necessarie per isolare i processi in esecuzione su VM differenti.

In un ambiente basato su container, dove quindi non è presente un Hypervisor, queste funzionalità sono assolte dal kernel del sistema operativo ospitante. Linux dispone di due caratteristiche progettate proprio per questo scopo: Control Groups (o cgroups) e Namespaces.