Comprendre Docker : La puissance des conteneurs par rapport aux machines virtuelles

Le développement et le déploiement de logiciels ont connu une évolution fulgurante ces dix dernières années. L'un des changements les plus marquants a été l'essor de la technologie des conteneurs, avec Docker en chef de file. Les conteneurs ont transformé la manière dont les développeurs conçoivent, déploient et exécutent des applications, en offrant une alternative légère aux machines virtuelles (VM) traditionnelles. Cet article explore la notion de Docker, les raisons de l'utilisation généralisée des conteneurs, compare ces derniers aux VM et explique comment créer et déployer des images Docker à l'aide de pipelines CI/CD dans un cluster Kubernetes.

Qu'est-ce que Docker et pourquoi les conteneurs sont-ils populaires ?

Docker est une plateforme open source qui automatise le déploiement d'applications dans des conteneurs légers et portables. Un conteneur Docker regroupe une application et toutes ses dépendances, bibliothèques et fichiers de configuration dans une seule unité pouvant s'exécuter de manière cohérente dans différents environnements informatiques.

Pourquoi les conteneurs sont largement utilisés

• Portabilité : Les conteneurs fonctionnent de la même manière sur n'importe quel système sur lequel Docker est installé, qu'il s'agisse de l'ordinateur portable d'un développeur, d'un serveur de test ou d'un environnement cloud.

• Efficacité : Les conteneurs partagent le noyau du système d'exploitation hôte, ce qui les rend beaucoup plus légers et plus rapides à démarrer que les machines virtuelles.

• Cohérence : Les développeurs peuvent être sûrs que l'application se comporte de la même manière en développement, en test et en production.

• Isolation : Les conteneurs isolent les applications les unes des autres, empêchant ainsi les conflits entre les dépendances.

• Évolutivité : les conteneurs peuvent être facilement répliqués et orchestrés, ce qui les rend idéaux pour les microservices et les applications natives du cloud.

  
  

Ces avantages ont fait des conteneurs Docker un outil standard pour le développement et le déploiement de logiciels modernes.

Comparaison entre les conteneurs Docker et les machines virtuelles

Les conteneurs Docker et les machines virtuelles offrent tous deux des environnements isolés pour l'exécution d'applications, mais ils le font de manière fondamentalement différente.

Aspect	Conteneurs Docker	Machines virtuelles
Architecture	Noyau du système d'exploitation hôte partagé, espaces utilisateur isolés	Exécuter un système d'exploitation invité complet sur du matériel virtualisé
Taille	Léger, généralement de plusieurs mégaoctets	Plus volumineux, souvent plusieurs gigaoctets
Temps de démarrage	Quelques secondes ou moins	Minutes
Utilisation des ressources	Faible, partage les ressources du système d'exploitation	Élevé, nécessite des ressources système d'exploitation dédiées
Niveau d'isolement	Isolation au niveau du processus	Isolation renforcée grâce à un système d'exploitation distinct.
Portabilité	Hautement portable sur différents systèmes grâce à Docker	Portable mais nécessite un hyperviseur compatible
Cas d'utilisation	Microservices, déploiement rapide, pipelines CI/CD	Exécution de plusieurs types de systèmes d'exploitation, applications héritées

Avantages des conteneurs Docker par rapport aux machines virtuelles

• Démarrage et arrêt plus rapides : les conteneurs se lancent quasiment instantanément.

• Consommation de ressources réduite : les conteneurs utilisent moins de processeur, de mémoire et de stockage.

• Gestion simplifiée : Applications plus faciles à créer, à déployer et à mettre à jour.

• Idéal pour les microservices : les conteneurs conviennent parfaitement aux services petits et modulaires.

  
  

Inconvénients des conteneurs Docker

• Isolation plus faible : les conteneurs partagent le noyau du système d’exploitation hôte, ce qui peut engendrer des risques de sécurité.

• Prise en charge limitée des systèmes d'exploitation : les conteneurs exécutent généralement des conteneurs Linux ou Windows sur des hôtes compatibles.

• Moins adapté à l'exécution de plusieurs systèmes d'exploitation : les machines virtuelles peuvent exécuter différents systèmes d'exploitation sur le même matériel.

  
  

Création d'une image Docker

La création d'une image Docker est la première étape pour empaqueter votre application dans un conteneur. Une image Docker contient tout le nécessaire pour exécuter l'application : code, environnement d'exécution, bibliothèques et variables d'environnement.

Étapes pour créer une image Docker

1. Créez un Dockerfile : ce fichier texte contient les instructions pour assembler l’image. Il spécifie l’image de base, copie les fichiers, installe les dépendances et définit la commande de démarrage.

   
   

Exemple de Dockerfile pour une application Node.js :

   -->dockerfile
   FROM node:16-alpine
   WORKDIR /app
   COPY package.json .
   RUN npm install
   COPY . .
   CMD ["node", "index.js"]

Création de l'image : utilisez la commande de l'interface de ligne de commande Docker pour créer l'image à partir du Dockerfile.

-->bash
docker build -t my-node-app:latest .

Testez l'image localement : exécutez le conteneur pour vérifier son bon fonctionnement.

-->bash
docker run -p 3000:3000 my-node-app:latest

Envoyer l'image vers un registre : Téléversez l'image vers un registre de conteneurs comme Docker Hub ou un registre privé.

-->bash
docker tag my-node-app:latest myrepo/my-node-app:latest
docker push myrepo/my-node-app:latest

Déploiement d'images Docker dans Kubernetes à l'aide de l'intégration continue et de la livraison continue (CI/CD)

Kubernetes est une plateforme d'orchestration de conteneurs très répandue qui automatise le déploiement, la mise à l'échelle et la gestion des applications conteneurisées. L'intégration de Docker avec Kubernetes et les pipelines CI/CD simplifie la livraison de logiciels.

Aperçu du processus de déploiement

1. Intégration continue (CI) : les développeurs envoient les modifications de code à un système de contrôle de version (par exemple, Git ). Un serveur CI (comme Jenkins, GitLab CI ou GitHub Actions ) construit automatiquement l’image Docker, exécute les tests et envoie l’image à un registre.

   
   

2. Déploiement continu (CD) : Une fois l'image enregistrée, le pipeline CD met à jour le cluster Kubernetes pour utiliser la nouvelle version de l'image.

   
   

Étapes détaillées

• Configurer un pipeline CI :

- Configurez le pipeline pour qu'il se déclenche lors des commits de code.

- Inclure les étapes de construction de l'image Docker, d'exécution des tests unitaires et d'intégration.

- Transférer l'image testée vers un registre de conteneurs.

• Préparer les manifestes Kubernetes :

- Définir les fichiers YAML de déploiement spécifiant l'image du conteneur, les réplicas, les ports et les variables d'environnement.

- Exemple d'extrait de déploiement :

-->yaml

    apiVersion: apps/v1
    kind: Deployment
    metadata:
      name: my-node-app
    spec:
      replicas: 3
      selector:
        matchLabels:
          app: my-node-app
      template:
        metadata:
          labels:
            app: my-node-app
        spec:
          containers:
          - name: node-container
            image: myrepo/my-node-app:latest
            ports:
            - containerPort: 3000

Automatisez le déploiement avec les outils CD :

• Utilisez des outils comme Argo CD, Flux ou les commandes Kubernetes natives dans le pipeline.

- Le pipeline applique les manifestes mis à jour au cluster, déclenchant des mises à jour progressives.

Surveillance et restauration :

• Surveillez l'état des applications à l'aide des sondes et de la journalisation Kubernetes.

- Revenir aux versions précédentes en cas de problème.

Exemple pratique : Du code à Kubernetes

Imaginez une équipe qui développe une application web. Elle utilise GitHub pour la gestion des versions et GitHub Actions pour l'intégration et la livraison continues (CI/CD).

• Lorsqu'un développeur envoie du code, GitHub Actions crée une image Docker.

• Le pipeline exécute des tests à l'intérieur du conteneur.

• Si les tests sont concluants, l'image est envoyée sur Docker Hub.

• Le pipeline met ensuite à jour le manifeste de déploiement Kubernetes avec la nouvelle étiquette d'image.

• Enfin, le pipeline applique le manifeste au cluster Kubernetes, déployant ainsi la nouvelle version sans interruption de service.

  
  

Ce processus réduit les interventions manuelles, accélère les mises en production et garantit la cohérence entre les environnements.

Résumé

Les conteneurs Docker offrent une solution légère et portable pour empaqueter et exécuter des applications. Comparés aux machines virtuelles, les conteneurs démarrent plus rapidement et consomment moins de ressources, ce qui les rend idéaux pour les flux de travail de développement modernes et les microservices. Cependant, les conteneurs offrent une isolation moindre et dépendent du noyau du système d'exploitation hôte.

La création d'images Docker implique la rédaction d'un fichier Dockerfile, la construction et le test de l'image, puis son envoi vers un registre. Le déploiement de ces images dans un cluster Kubernetes via des pipelines CI/CD automatise la livraison et la mise à l'échelle, améliorant ainsi la fiabilité et la rapidité.