Docker tutorial: de container-service installeren en gebruiken

De Docker-hub is een registry-cloud voor software-repositorys, of eenvoudig gezegd: een bibliotheek voor Docker-images. De online service is verdeeld in een public repository en een private repository. In het public repository deel kunnen gebruikers zelf ontwikkelde images uploaden en met de community delen. Hier staan bovendien een aantal officiële images van de Docker-ontwikkelaars en gevestigde open source-projecten ter beschikking. Images die in de private repository van de registry worden geüpload, zijn niet voor iedereen toegankelijk, maar kunnen specifiek met bijvoorbeeld collega's, vrienden en bekenden worden gedeeld. De Docker-hub kun je bereiken via hub.docker.com .

De Docker-engine vormt de kern van het Docker-project. Dit is een open source client/server-applicatie waarvan de actuele versie op alle gevestigde platformen voor gebruikers ter beschikking staat.

De basis van de Docker-engine bestaat uit drie onderdelen: een daemon met server-functies, een application programming interface (API) op basis van representational state transfer (REST) en de terminal van het besturingssysteem (CLI) als client.

• De Docker-daemon: als server wordt bij de Docker-engine van een daemon-proces gebruikgemaakt. De Docker-daemon loopt op de achtergrond van het hostsysteem en zorgt voor de centrale besturing van de Docker-engine. Dit betekent dat de daemon alle images, containers en netwerken creëert en beheert.
• De REST-API: de REST-API specificeert een aantal interfaces waardoor andere programma's met de Docker-daemon kunnen communiceren om aanwijzingen te geven. Een van deze programma's is de terminal van het besturingssysteem.
• De terminal: als client-programma gebruikt Docker de terminal van het besturingssysteem. Deze communiceert met de Docker-daemon via de REST-API en zorgt ervoor dat gebruikers hem met behulp van scripts en gebruikerscommando's kunnen sturen.

Met Docker kunnen gebruikers software-containers direct vanuit de terminal opstarten, stoppen en beheren. De daemon wordt bestuurd met behulp van het commando docker en met commando's zoals build (creëer), pull (download) en run (start op). Client en server kunnen hierbij op hetzelfde systeem staan. Als alternatief kunnen gebruikers een Docker-daemon via een ander systeem gebruiken. Afhankelijk van de soort verbinding die moet worden opgebouwd, verloopt de communicatie tussen client en server via de REST-API, UNIX-sockets of een netwerkinterface.

De grafiek laat zien hoe de afzonderlijke Docker-onderdelen samenwerken. In het voorbeeld worden de commando's docker build, docker pull en docker run gebruikt.

Het commando docker build laat de Docker-daemon een image creëren (gestippelde lijn). Daarvoor moet er een passend Dockerfile beschikbaar zijn. Als het image niet zelf wordt gecreëerd, maar uit een repository in de Docker-hub moet worden gedownload, wordt gebruikgemaakt van het commando docker pull (onderbroken lijn). Als de Docker-daemon via docker run de opdracht krijgt om een container op te starten, controleert het achtergrondprogramma eerst of er lokaal een passend container-image beschikbaar is. Als dit het geval is, wordt de container uitgevoerd (doorgetrokken lijn). Als de daemon het image niet kan vinden, begint hij automatisch deze uit de repository te pullen.

Gebruik het commando docker run met onderstaande opbouw om een Docker-image op te starten:

$ docker run [OPTIONS] IMAGE [:TAG|@DIGEST] [CMD] [ARG...]

Het enige verplichte deel van het commando docker run is de naam van het gewenste Docker-image. Ook als je de container opstart, heb je de mogelijkheid extra opties, TAG's en DIGEST's te definiëren. Bovendien kun je het commando docker run met andere commando's combineren die worden uitgevoerd als de container opstart. In dit geval wordt de CMD (COMMAND, een door de image creator gedefinieerd commando dat bij het starten automatisch wordt uitgevoerd) overschreven. Andere optionele configuraties kun je door aanvullende argumenten (ARG...) definiëren. Hiermee kun je bijvoorbeeld gebruikers toevoegen of omgevingsvariabelen (environment-variables) gebruiken.

Gebruik het commando

$ docker run docker/whalesay cowsay boo

om het als image beschikbare perl-script te downloaden en in een container uit te voeren. Je zult zien dat whalesay op één belangrijk punt verschilt van het oorspronkelijke script.

Als het image docker/whalesay wordt uitgevoerd, geeft het script een ASCII-grafiek in de vorm van een walvis weer in de terminal met het bericht "Boo" dat vanwege het cowsay-commando wordt uitgevoerd.

Net zoals bij de proefrun zoekt de daemon het gewenste image eerst tussen de lokale bestanden. Omdat er lokaal geen pakket met deze naam te vinden is, begint de daemon een pulling vanuit de Docker-repository. Vervolgens start de daemon het gemodificeerde cowsay-programma op. Als dit is gebeurd, wordt de container automatisch afgesloten.

Net zoals cowsay kun je ook met whalesay van Docker het programmaverloop aanpassen om het bericht in de terminal te veranderen. Deze functie kun je testen door het "Boo" in het oorspronkelijke commando door een willekeurige tekst te vervangen – bijvoorbeeld door een flauwe walvissengrap.

$ sudo docker run docker/whalesay cowsay What did the shark say to the whale? 
What are you blubbering about?

Weet je niet zeker of je een bepaald image al hebt gedownload? Vraag dan een overzicht met alle images op jouw lokale systeem aan. Gebruik daarvoor het commando:

$ sudo docker image

Het commando docker image geeft alle lokale images inclusief bestandsgrootte, tags en image-ID weer.

Als je een container opstart, wordt het image waarop de container zich baseert als kopie uit de repository gedownload en op je computer opgeslagen. Zo spaar je tijd, als je deze later nog eens wilt gebruiken. Het image wordt dan alleen opnieuw gedownload als de image-bron verandert – bijvoorbeeld als in de repository een nieuwe versie ter beschikking staat.

Gebruik het commando docker ps in combinatie met de optie --all (kort: -a), als je een overzicht van alle containers wilt hebben die op je systeem lopen of liepen:

$ sudo docker ps -a

Het terminalbericht omvat informatie zoals de container-ID, de image waarop de betreffende container zich baseert, het commando dat werd gebruikt om de betreffende container op te starten, het tijdstip waarop de betreffende container werd opgestart en de actuele status.

Gebruik het commando docker ps zonder verdere opties als je alleen de containers wilt zien die op dat moment op je systeem worden uitgevoerd:

$ sudo docker ps

Als het goed is, staan er op dit moment nog geen lopende containers op je systeem.

Je weet nu hoe je een image in de Docker-hub vindt, deze downloadt en op ieder systeem uitvoert dat de Docker-engine heeft geïnstalleerd. Maar met Docker heb je tot veel meer diensten toegang dan alleen het omvangrijke app-aanbod. Het platform biedt ook nog uitgebreide mogelijkheden om eigen images te creëren en met andere ontwikkelaars te delen.

In de inleidende hoofdstukken van deze tutorial heb je al gelezen dat het Docker-image zich op een zogenoemd Dockerfile baseert. Dockerfiles zijn een soort van montagehandleiding voor images. Het zijn eenvoudige tekstbestanden met alle stappen die Docker nodig heeft om een image te creëren. Leer met onderstaande stappen hoe je zo'n Dockerfile schrijft en hoe je Docker beveelt om dit als basis voor een eigen image te gebruiken.

1. Nieuwe registry maken: de Docker-ontwikkelaars raden aan om voor iedere Dockerfile een eigen registry aan te maken. Je kunt een registry op Linux eenvoudig via de terminal aanmaken. Gebruik het onderstaande commando om een registry met de naam mydockerbuild aan te maken.

$ mkdir mydockerbuild

2. In de nieuwe registry navigeren: gebruik het commando cd om in de nieuwe werkregistry te navigeren.

$ cd mydockerbuild

3. Nieuw tekstbestand aanmaken: ook tekstbestanden kun je op Ubuntu eenvoudig via de terminal creëren. Gebruik daarvoor een editor zoals Nano of Vim. Creëer in de registry mydockerbuild een tekstbestand met de naam Dockerfile.

$ nano Dockerfile

4. Dockerfile schrijven: het nieuwe tekstbestand is een bauwplan voor je zelfontwikkelde image. Bij deze Docker-tutorial programmeren we een image niet in zijn geheel. In plaats daarvan gebruiken we de demo-image docker/whalesay als patroon. Het image voegen we via het commando FROM aan de Dockerfile toe. Gebruik de tag :latest om naar de nieuwste versie van het image te verwijzen.

FROM docker/whalesay:latest

Tot nu functioneerde docker/whalesay zo, dat je zelf kon aangeven wat de walvis zegt. In de terminal verschijnt precies de tekst die je daarvoor in combinatie met het commando om de container op te starten hebt gebruikt. Maar het is natuurlijk veel interessanter als het script automatisch steeds nieuwe teksten zou genereren. Dit kun je bijvoorbeeld met het programma fortunes realiseren dat op ieder Linuxsysteem beschikbaar is. De basisfunctie van fortunes is het genereren van filosofische uitspraken en grappige aforismen. Gebruik onderstaand commando om je lokale pakket-index te actualiseren en fortunes te installeren:

RUN apt-get -y update && apt-get install -y fortunes

Vervolgens definieer je een CMD-statement. Dit wordt na het commando RUN uitgevoerd, als er niet tijdens het openen (docker run image CMD) overheen is geschreven. Gebruik

CMD /usr/games/fortune -a | cowsay

Vervolgens definieer je een CMD-statement. Dit wordt na het commando RUN uitgevoerd, als er niet tijdens het openen (docker run image CMD) overheen is geschreven. Gebruik

CMD /usr/games/fortune -a | cowsay

om het programma fortunes met de optie -a ("kies uit alle databases") uit te voeren en de mededelingen via het programma cowsay in de terminal te laten zien.

Je Dockerfile moet er nu als volgt uitzien:

FROM docker/whalesay:latest
RUN apt-get -y update && apt-get install -y fortunes
CMD /usr/games/fortune -a | cowsay

Let op: commando's binnen een Dockerfile bestaan altijd uit alleen maar één regel en beginnen altijd met een sleutelwoord. De syntaxis van het systeem is case-insensitive - het maakt dus niet uit of je hoofdletters of kleine letters gebruikt. Het is echter gebruikelijk om sleutelwoorden altijd met hoofdletters te schrijven.

5. Tekstbestand opslaan: sla je bestand op. Gebruik de toetsencombinatie [CTRL] + [O] als je de editor Nano gebruikt en bevestig met [ENTER]. Nano meldt nu dat drie regels in het gekozen bestand zijn geschreven. Beëindig de teksteditor met de toetsencombinatie [CTRL] + [X].

6. Image vanuit Dockerfile creëren: om een image vanuit een Dockerfile aan te maken, moet je eerst naar de registry navigeren, waarin je het tekstbestand hebt opgeslagen. Je creëert een image met het commando docker build. Als je het image individueel een naam of tag wilt geven, moet je gebruikmaken van de optie -t en vervolgens de gewenste combinatie van naam en tag toevoegen. Gebruik de standaardopbouw .

Bij het actuele voorbeeld is het de bedoeling een image met de naam docker-whale aan te maken:

$ docker build -t docker-whale .

De afsluitende punt geeft aan dat de Dockerfile die als basis dient, in de gekozen registry te vinden is. Als alternatief is het mogelijk om een bestandspad of URL naar het bronbestand aan te geven.  

Het build-proces begint zodra je het commando met [ENTER] hebt bevestigd. Eerst controleert de Docker-daemon of alle bestanden ter beschikking staan die hij nodig heeft om een image aan te maken. In de Docker-terminologie worden deze samengevat onder het begrip ‘context’. In de terminal verschijnt de statusmelding:

Sending build context to Docker daemon 2.048 kB

Vervolgens wordt het image docker/whalesay met de tag :latest gelokaliseerd:

Step 1/3 : FROM docker/whalesay:latest
---> 6b362a9f73eb

Als de context die nodig is om het image te creëren in zijn geheel beschikbaar is, start de Docker-daemon het via FROM toegevoegde image-patroon in een tijdelijke container op en gaat naar het volgende commando in de Dockerfile. Bij het actuele voorbeeld gaat het om een RUN-commando waardoor het programma fortunes wordt geïnstalleerd.

Step 2 : RUN apt-get -y update && apt-get install -y fortunes
---> Running in 80b81eda1a11
…etc.

Aan het einde van iedere stap die wordt gezet om een image te maken, geeft Docker je een ID voor de layer (laag) die tijdens deze stap is aangemaakt. Iedere regel in de Dockerfile die als basis dient, is in dit geval een layer van het image dat daarop is opgebouwd.

Als het RUN-commando is beëindigd, stopt de Docker-daemon de daarvoor gecreëerde container, verwijdert hem en start een nieuwe tijdelijke container op voor de layer van het CMS-statement.

Step 3/3 : CMD /usr/games/fortune -a | cowsay
---> Running in c3ac46675e7a
---> 4419af61d32d
Removing intermediate container c3ac46675e7a

Wanneer je aan het einde komt van het proces waarin je een image creëert, wordt ook de tijdelijke container, die in stap 3 is aangemaakt, afgesloten en verwijderd. Docker geeft de ID van de nieuwe image aan:

Successfully built 4419af61d32d

Je nieuwe image vind je onder de naam docker-whale in het overzicht van je lokaal opgeslagen images.

$ sudo docker images

Om een container uit je nieuwe image op te starten, gebruik je het commando sudo docker run in combinatie met de naam van de image.

$ sudo docker run docker-whale

Als het image foutloos vanuit de Dockerfile is aangemaakt, is je walvis nu in staat om filosofische en grappige uitspraken te maken. Let op: iedere keer dat je de container opnieuw start, wordt een andere uitspraak gegenereerd.

Als je je zelfgemaakte image docker-whale in de hub wilt uploaden, zodat de community of werkgroepen er toegang tot hebben, moet je hem eerst verbinden met een gelijknamige repository in je persoonlijke namespace. In de Docker-terminologie wordt deze stap tagging genoemd.

Volg onderstaande stappen om een image via de Docker-hub te publiceren:

1. Repository creëren: meld je met je Docker-ID en je persoonlijke wachtwoord aan bij de Docker-hub en creëer een public repository met de naam docker-whale.

2. Image-ID vastleggen: bepaal de ID van je zelfgemaakte image docker-whale met het commando docker images.

$ sudo docker images
REPOSITORY IMAGE ID CREATED SIZE
docker-whale 4419af61d32d 22 hours ago 275 MB
hello-world 48b5124b2768 6 weeks ago 1.84 kB
docker/whalesay latest 6b362a9f73e 21 monthsago 247MB

In ons geval is de Image-ID 4419af61d32d. Het ID hebben we nodig voor het tagging tijdens de volgende stap.

3. Image taggen: tag je image docker-whale met het commando docker tag en de onderstaande opbouw:

$ sudo docker tag [Image-ID][Docker-ID]/[Image-Name]:[TAG]

Met ons voorbeeld is het commando voor het taggen:

$ sudo docker tag 4419af61d32d myfreedockerid/docker-whale:latest

Controleer je overzicht via docker images om te zien of je image juist is getagd. Je Docker-ID moet nu ook in de naam van de repository staan.

4. Image uploaden: om je image te uploaden, moet je je eerst bij de Docker-hub aanmelden. Dit doe je via het commando docker login.

 $ sudo docker login

De terminal vraagt je om je gebruikersnaam (de Docker-ID) en je wachtwoord in te typen.

Zodra je succesvol bent aangemeld, kun je het commando docker push gebruiken om je image in de nieuw aangemaakte repository te uploaden.

$ sudo docker push myfreedockerid/docker-whale

Het uploaden duurt slechts enkele seconden. De actuele status kun je in de terminal zien.

Meld je via de browser bij de Docker-hub aan om de geüploade image te zien.

Onder het tabblad ‘Tags’ in de Docker-hub-repository verschijnt een overzicht van de verschillende image-versies.

Als je meer dan één image per repository wilt uploaden, moet je verschillende tags gebruiken om verschillende versies van je image aan te bieden. Bijvoorbeeld:

myfreedockerid/docker-whale:latest
myfreedockerid/docker-whale:version1
myfreedockerid/docker-whale:version2

Er wordt aangeraden om images van verschillende projecten in afzonderlijke repository’s aan te bieden.

Na de upload hebben alle Docker-gebruikers via de public repository toegang tot je zelfgemaakte image.

5. Proefrun: controleer of je bestand juist is geüpload door het betreffende image te downloaden.

Je moet de lokale versie van het image eerst verwijderen, voordat je een kopie met dezelfde tag kunt downloaden. Anders vermeldt Docker dat de actuele versie van de gewenste image reeds beschikbaar is.

Gebruik het commando docker rmi in combinatie met het betreffende image-ID om lokale Docker-images te verwijderen. Het ID kun je zoals eerder beschreven via docker images opzoeken. Als Docker een probleem vermeldt – bijvoorbeeld omdat een image-ID wordt gebruikt in verschillende repository’s of in een container – kun je het commando met de optie --force (kort: -f) afdwingen, om het bestand alsnog te verwijderen.

sudo docker rmi -f 4419af61d32d

Controleer opnieuw het overzicht van alle lokale images:

$ sudo docker Images

De verwijderde bestanden staan nu niet meer in het terminal-bericht. Gebruik nu het in de repository aangegeven pull-commando om een nieuwe kopie van het image uit de Docker-hub te downloaden:

$ sudo docker pull myfreedockerid/docker-whale