I container e docker | teoria ed esempio

Introduzione alla Containerizzazione

La containerizzazione è una tecnologia che consente di creare, distribuire e gestire applicazioni in maniera rapida e portatile. Essa si basa sulla concettualizzazione dei container, che rappresentano un’unità di esecuzione isolata e leggera che contiene tutto il necessario per eseguire un’applicazione, inclusi il codice, le librerie, le dipendenze e le variabili di ambiente.

Una delle principali caratteristiche della containerizzazione è l’isolamento dei processi. I container forniscono un ambiente virtualizzato leggero che contiene tutti i componenti necessari per eseguire un’applicazione, tra cui il codice, le librerie, le dipendenze e le variabili di ambiente. Questi componenti vengono confezionati insieme all’interno del container, creando un’unità portatile e autosufficiente.

A differenza delle tradizionali macchine virtuali, che richiedono l’installazione di un intero sistema operativo, i container condividono il kernel del sistema operativo dell’host. Questo riduce l’overhead di risorse e consente l’esecuzione di un numero molto maggiore di container su un singolo host, rispetto alle macchine virtuali.

Il concetto di immagine di container è centrale nella containerizzazione. Un’immagine di container è un pacchetto leggero e autonomo che contiene tutti i file e le configurazioni necessarie per eseguire un’applicazione. L’immagine può includere il codice sorgente dell’applicazione, le dipendenze di runtime, le librerie di sistema e le variabili di configurazione. L’immagine di container è costruita a partire da un file di definizione chiamato “Dockerfile”, che specifica le istruzioni per creare l’immagine.

Le immagini di container possono essere distribuite e condivise tramite registri, come ad esempio Docker Hub. I registri consentono agli sviluppatori di caricare, scaricare e gestire le immagini di container in un repository centralizzato. Ciò semplifica la distribuzione delle applicazioni containerizzate tra diversi ambienti, come sviluppo, test e produzione.

Un altro vantaggio significativo della containerizzazione è la portabilità. Poiché i container includono tutto ciò di cui hanno bisogno per eseguire un’applicazione, sono altamente portabili tra ambienti diversi. Ciò significa che un’applicazione containerizzata può essere eseguita in modo coerente e affidabile su diversi sistemi operativi e infrastrutture, indipendentemente dalle differenze di configurazione.

La containerizzazione offre anche un alto grado di flessibilità e scalabilità. È possibile creare istanze multiple dello stesso container per gestire il carico di lavoro su più host, consentendo una distribuzione rapida e scalabile delle applicazioni. Inoltre, è possibile assegnare risorse specifiche, come CPU e memoria, a ciascun container in base alle esigenze dell’applicazione, garantendo prestazioni ottimali.

Infine, la containerizzazione favorisce la riproducibilità e la gestione delle versioni. Poiché l’intera applicazione è confezionata all’interno di un container, è possibile versionare l’immagine di container e distribuirla come un pacchetto atomico. Ciò garantisce che l’applicazione venga eseguita in modo coerente su diversi ambienti, evitando problemi di compatibilità o dipendenze mancanti.

Container e sistema host

I container operano all’interno di un sistema host e utilizzano le risorse del sistema in modo efficiente, grazie all’isolamento e alla gestione delle risorse forniti dal motore di containerizzazione, come ad esempio Docker.

Quando un container viene avviato, esso condivide il kernel del sistema operativo dell’host, il che significa che non è necessario eseguire un’istanza completa del sistema operativo per ogni container. Questo approccio riduce significativamente l’overhead delle risorse rispetto alle macchine virtuali tradizionali, in cui ogni macchina virtuale richiede il proprio sistema operativo.

Nel contesto dei container, le risorse vengono divise e assegnate in base alle specifiche dell’applicazione o dei container stessi. Le risorse principali che vengono divise tra i container includono:

CPU: Il motore di containerizzazione regola l’allocazione della CPU tra i container. Puoi specificare le risorse della CPU assegnate a un container in base alle esigenze dell’applicazione. Ad esempio, puoi limitare l’utilizzo della CPU di un container al 50% del totale disponibile, garantendo che altri container o processi dell’host abbiano ancora risorse a disposizione.

Memoria: Anche la memoria viene divisa tra i container. È possibile specificare la quantità di memoria RAM assegnata a ciascun container in base alle esigenze dell’applicazione. Questo assicura che i container non superino la quantità di memoria assegnata e evita che un container influenzi negativamente le prestazioni degli altri.

Spazio su disco: Ogni container ha il proprio spazio su disco isolato. Questo significa che i file e le directory create all’interno del container non interferiscono con gli altri container o con l’host. Ogni container può avere i propri file system montati in modo indipendente, che possono essere persistiti o effimeri, a seconda delle necessità.

Rete: I container possono essere collegati a reti virtuali isolate, consentendo la comunicazione tra di loro e con l’host. I container possono avere le proprie interfacce di rete e indirizzi IP, fornendo una separazione dei flussi di rete. Puoi definire regole di rete per consentire o limitare la comunicazione tra i container o tra i container e l’host.

Inoltre, il motore di containerizzazione fornisce funzionalità per monitorare le risorse utilizzate da ogni container, come l’utilizzo della CPU, la memoria e il traffico di rete. Questo consente di monitorare e gestire le risorse in modo più efficiente, identificando eventuali problemi di utilizzo e ottimizzando le prestazioni complessive del sistema.