1.1.1. Docker como tecnología de contenedores
Docker permite empaquetar las aplicaciones en contenedores que incluyen todo lo necesario para que se puedan ejecutar en un entorno de manera aislada. Cada contenedor almacena el código fuente de la aplicación, los archivos de configuración y todas las dependencias software que necesita. Esta estrategia permite que las aplicaciones se puedan ejecutar de la misma manera sobre cualquier infraestructura que tenga soporte para Docker, tanto de forma local como en la nube.
Con la tecnología de contenedores para aplicaciones, ya no es necesario preocuparse por el software que está instalado en la máquina donde se ejecuta el contenedor, porque todo lo que necesita la aplicación está incluido dentro del propio contenedor. Esta forma de trabajar resuelve el problema de «it works on my machine», donde una aplicación puede funcionar correctamente en el entorno de desarrollo, pero tiene errores en el entorno de producción, porque los dos entornos no son idénticos y contienen versiones de software diferentes.
Cada vez hay más equipos de desarrollo y operaciones que están utilizando la tecnología de contenedores Docker en sus flujos de trabajo. Esto ha permitido acelerar el proceso de desarrollo de las aplicaciones, ha facilitado la forma de distribuirlas y ha acelerado la automatización del despliegue en producción.
1.1.2. Docker, Inc.
Docker, Inc. es una empresa tecnológica estadounidense que fue fundada por Solomon Hykes en 2008 como dotCloud. En sus orígenes, ofrecía servicios de PaaS (Platform as a Service) y, en marzo de 2013, liberó como un proyecto open source un componente de su plataforma al que llamó Docker. Este proyecto tuvo una gran aceptación y supuso un cambio significativo en la forma de desarrollar, distribuir y desplegar software.
En octubre de 2013, dotCloud pasó a llamarse Docker, Inc. y, a partir de ese momento, fue cuando la empresa decidió centrarse en el desarrollo de su tecnología de contenedores.
1.2. ¿Qué ventajas nos aporta el uso de Docker?
Las principales ventajas que nos aporta el uso de Docker son las siguientes:
1.3. Breve historia de las tecnologías de aislamiento
Antes de Docker, ya existían implementaciones de aislamiento de recursos, como chroot (1982), FreeBSD jail (2000), Solaris Zones (2004), cgroups (2006) o Linux Containers (LXC), en el año 2008.
En primer lugar, apareció la llamada del sistema chroot, que fue desarrollada para la versión 7 de UNIX (1979) y, posteriormente, se incorporó a la versión 4 de BSD (1980). Esta operación permite cambiar el directorio raíz del sistema de archivos de un proceso y de sus procesos hijos aislando, de esta manera, su ejecución e impidiendo que puedan acceder a los archivos que están por encima del nuevo directorio raíz.
Años más tarde, FreeBSD se basó en la idea de chroot para desarrollar FreeBSD jail (2000), una implementación que permitía dividir un sistema en varios subsistemas llamados «jaulas» o jails. Todas las jaulas comparten el mismo kernel del sistema operativo anfitrión. Cada jaula puede tener un directorio raíz aislado del resto de sistema de archivos, su propio grupo de usuarios, su propio nombre de host y su propia dirección IP.
En 2004, se liberó el proyecto Solaris Zones, que permitía aislar la ejecución de los procesos del resto del sistema metiéndolos en zonas o sandboxes. Cada zona se comporta como un servidor virtual completamente aislado.
En 2006, los ingenieros de Google empezaron a trabajar en lo que más tarde se llamaría cgroups o «grupos de control». Los grupos de control son un mecanismo que permiten controlar la asignación de recursos a los procesos. Permiten definir jerarquías en las que se agrupan los procesos y establecer cuáles serán los límites de uso de los recursos del sistema (CPU, memoria, red, etc.). Esta funcionalidad se integró en el kernel de Linux en la versión 2.6.24 aunque, años más tarde, fue rediseñada y la versión que se encuentra actualmente en el kernel es conocida como cgroup v2.
Linux Containers, o LXC (2008), es un método de virtualización a nivel de sistema operativo que permite ejecutar aplicaciones en entornos aislados que comparten el kernel de Linux del sistema operativo anfitrión. Utiliza las características del kernel de cgroups para controlar la asignación de recursos a los procesos y namespaces para supervisar a qué recursos pueden acceder los procesos.
Las primeras versiones de Docker utilizaban LXC para ejecutar contenedores, pero fue reemplazado por una herramienta interna a la que llamaron libcontainer. Actualmente, libcontainer forma parte de runc, un runtime de contenedores que cumple con las especificaciones OCI (Open Container Initiative) del que hablaremos más adelante.
1.4. ¿Qué es una máquina virtual?
Una «máquina virtual» o virtual machine (VM) es un entorno que emula la misma funcionalidad de una máquina física. Una máquina virtual hace uso de los recursos que se le hayan asignado; cuenta con su propia CPU, memoria, interfaz de red, almacenamiento y su propio sistema operativo.
Las máquinas virtuales se crean y ejecutan sobre un software llamado «hipervisor» o virtual machine monitor (VMM). El hipervisor se ejecuta sobre una máquina física y actúa como una capa intermedia entre el hardware de la máquina anfitriona o host y la máquina virtual. El hipervisor se encarga de gestionar y distribuir los recursos de la máquina física (CPU, memoria, almacenamiento, etc.) entre las máquinas virtuales.
Es posible crear varias máquinas virtuales sobre una misma máquina física. Cada una de las máquinas virtuales estará aislada del resto, tendrá sus propios recursos y contará con su propio sistema operativo, que no tiene por qué ser el mismo que el de la máquina anfitriona.
1.5. ¿Qué es un contenedor?
Un «contenedor» se puede definir como una unidad estándar de software que permite empaquetar el código fuente de una aplicación y todas sus dependencias, para que se pueda distribuir y ejecutar de forma rápida y fiable en diferentes entornos.
También se puede definir como un proceso que ha sido aislado de todos los demás procesos de la máquina anfitriona donde se está ejecutando. Aunque es posible tener más de un proceso en un contenedor, las buenas prácticas nos recomiendan ejecutar solo un proceso por contenedor.
1.6. Analogía con los contenedores de transporte