Wykorzystanie platformy Docker w architekturze mikrousług

Docker i mikrousługi

Architektura mikrousług stała się coraz bardziej popularna w ostatnich latach, ponieważ oferuje znaczące korzyści w zakresie skalowalności, elastyczności i konserwacji aplikacji. W swojej istocie mikrousługi to wzorzec architektoniczny, w którym pojedyncza aplikacja składa się z kolekcji małych, niezależnych usług, z których każda odpowiada za określoną funkcjonalność i komunikuje się ze sobą za pośrednictwem interfejsów API. Taka modułowość pozwala na szybki rozwój, wdrażanie, łatwiejsze testowanie i wygodne skalowanie aplikacji.

W tym kontekście Docker jawi się jako potężne narzędzie do pracy z mikrousługami. Docker to platforma open-source, która ułatwia tworzenie, wdrażanie i zarządzanie aplikacjami poprzez konteneryzację. Umożliwia ona deweloperom pakowanie aplikacji i ich zależności w lekkie, przenośne kontenery, zapewniając spójne działanie aplikacji w różnych środowiskach i na różnych etapach rozwoju. Wykorzystując Dockera, deweloperzy mogą skutecznie usprawnić proces tworzenia, zarządzania i skalowania mikrousług.

Dlaczego warto korzystać z platformy Docker w architekturze mikrousług?

Docker i mikrousługi to naturalne połączenie z kilku kluczowych powodów.

Znormalizowane środowisko

Docker umożliwia deweloperom tworzenie ustandaryzowanego środowiska aplikacji poprzez pakowanie wszystkich niezbędnych komponentów, w tym samej aplikacji, bibliotek i zależności, w jedną, samodzielną jednostkę zwaną kontenerem. Standaryzacja ta zmniejsza ryzyko niespójności środowiskowych, które mogą wystąpić między środowiskami programistycznymi, przejściowymi i produkcyjnymi, zapewniając, że mikrousługi zachowują się zgodnie z oczekiwaniami.

Przyspieszony rozwój

Korzystanie z kontenerów Docker znacznie przyspiesza procesy rozwoju mikrousług. Ponieważ każdy kontener jest izolowanym środowiskiem, deweloperzy mogą pracować nad poszczególnymi usługami, nie martwiąc się o konflikt zależności lub bibliotek. Co więcej, obrazy Docker mogą być łatwo udostępniane członkom zespołu, umożliwiając im szybkie wdrażanie i uruchamianie aplikacji na ich lokalnych maszynach, przyspieszając rozwój i współpracę.

Zwiększona przenośność

Kontenery utworzone za pomocą Dockera są wysoce przenośne, umożliwiając programistom łatwe przenoszenie aplikacji między różnymi środowiskami i platformami. Ta przenośność zapewnia, że mikrousługi mogą być wdrażane i uruchamiane w sposób spójny na różnych systemach, niezależnie od podstawowej infrastruktury. W rezultacie zespoły programistów mogą skupić się na tworzeniu najlepszych możliwych aplikacji, nie martwiąc się o niuanse specyficzne dla systemu.

Mniejsze zużycie zasobów systemowych

Architektura mikrousług może potencjalnie prowadzić do zwiększonego zużycia zasobów, ponieważ każda usługa może działać na oddzielnych maszynach, powodując obciążenie zasobów systemowych. Docker rozwiązuje tę kwestię, tworząc lekkie kontenery, które współdzielą podstawowe zasoby systemu hosta, zmniejszając ogólne zużycie zasobów w porównaniu do uruchamiania wielu maszyn wirtualnych.

Uproszczone zarządzanie mikrousługami

Docker upraszcza zarządzanie i monitorowanie mikrousług, zapewniając spójne środowisko do wdrażania i uruchamiania kontenerów. Programiści mogą używać narzędzi takich jak Docker Compose do definiowania całego stosu aplikacji, w tym poszczególnych mikrousług i ich zależności, co ułatwia spójne wdrażanie usług i zarządzanie nimi.

Konteneryzacja mikrousług za pomocą platformy Docker

Konteneryzacja mikrousług za pomocą Dockera polega na utworzeniu pliku Dockerfile zawierającego instrukcje tworzenia obrazu Docker. Ta sekcja poprowadzi Cię przez proces konteneryzacji przykładowej mikrousługi przy użyciu Dockera.

Tworzenie pliku Dockerfile

Plik Dockerfile to skrypt zawierający instrukcje tworzenia obrazu Docker. Plik Dockerfile definiuje obraz bazowy, kod źródłowy aplikacji, zależności i konfiguracje potrzebne do uruchomienia usługi. Utwórz nowy plik o nazwie `Dockerfile` w katalogu głównym swojej mikrousługi.

Zdefiniuj obraz bazowy

Określ obraz bazowy dla swojej mikrousługi, dodając polecenie `FROM` do pliku Dockerfile. Obraz bazowy jest podstawą kontenera, zapewniając niezbędne środowisko uruchomieniowe. Wybór odpowiedniego obrazu bazowego dla mikrousługi jest niezbędny, podobnie jak oficjalny, minimalny obraz dostarczony przez Docker lub niestandardowy obraz dostosowany do twoich potrzeb. Przykładowo, jeśli mikrousługa została opracowana w Node.js, można użyć następującego wiersza w pliku Dockerfile:

FROM node:14

Ustawianie katalogu roboczego

Ustaw katalog roboczy kontenera za pomocą polecenia `WORKDIR`. Katalog ten będzie używany do przechowywania kodu źródłowego aplikacji i zależności.

WORKDIR /app

Kopiowanie kodu źródłowego i zależności

Skopiuj kod źródłowy i wszelkie wymagane pliki z komputera lokalnego do kontenera za pomocą polecenia `COPY`. Dodatkowo zainstaluj niezbędne zależności za pomocą menedżerów pakietów, takich jak npm, pip lub Maven.

COPY package*.json ./ RUN npm install COPY . .

Ujawnienie portu usługi

Ujawnij port, na którym mikrousługa będzie dostępna za pomocą polecenia `EXPOSE`. Umożliwi to komunikację z mikrousługą z innych kontenerów lub usług zewnętrznych.

Try AppMaster no-code today!

Platform can build any web, mobile or backend application 10x faster and 3x cheaper

Start Free

EXPOSE 8080

Uruchom aplikację

Uruchom mikrousługę za pomocą polecenia `CMD`, określając polecenie wymagane do wykonania aplikacji.

CMD ["npm", "start"]

Po utworzeniu pliku Dockerfile należy zbudować obraz Docker, uruchamiając następujące polecenie w tym samym katalogu co plik Dockerfile:

docker build -t your-image-name .

Na koniec uruchom kontener Docker przy użyciu nowo utworzonego obrazu:

docker run -p 8080:8080 your-image-name

Twoja mikrousługa jest teraz skonteneryzowana i uruchomiona w kontenerze Docker. Proces ten można powtórzyć dla każdej mikrousługi w aplikacji, umożliwiając opracowywanie, testowanie i wdrażanie mikrousług w usprawniony, wydajny i spójny sposób.

Wdrażanie i orkiestracja kontenerów Docker

Wdrażanie i orkiestracja kontenerów Docker jest istotną częścią zarządzania architekturami mikrousług. Narzędzia do orkiestracji kontenerów automatyzują wdrażanie, zarządzanie i skalowanie poszczególnych kontenerów, zapewniając wydajną współpracę mikrousług. Dwie popularne platformy orkiestracji kontenerów to Kubernetes i Docker Swarm.

Kubernetes

Kubernetes to platforma orkiestracji kontenerów o otwartym kodzie źródłowym, która automatyzuje wdrażanie, skalowanie i zarządzanie konteneryzowanymi aplikacjami. Jest ona powszechnie stosowana ze względu na swoje zaawansowane funkcje i potężny ekosystem. Niektóre kluczowe zalety Kubernetes obejmują:

• Skalowalność: Kubernetes wykorzystuje deklaratywną konfigurację do zarządzania skalowaniem kontenerów, ułatwiając skalowanie aplikacji w oparciu o zapotrzebowanie.
• Wysoka dostępność: Kubernetes zapewnia wysoką dostępność poprzez dystrybucję kontenerów na różnych węzłach i automatyczne zarządzanie restartami kontenerów w przypadku awarii.
• Równoważenie obciążenia: Kubernetes może równoważyć żądania między wieloma instancjami mikrousługi, zwiększając wydajność i odporność na awarie.
• Rejestrowanie i monitorowanie: Kubernetes integruje się z różnymi narzędziami do rejestrowania i monitorowania, upraszczając śledzenie kondycji i wydajności aplikacji.

Docker Swarm

Docker Swarm to natywne rozwiązanie do klastrowania i orkiestracji kontenerów Docker. Jest on zintegrowany bezpośrednio z platformą Docker, co czyni go prostym i intuicyjnym wyborem dla użytkowników Dockera. Docker Swarm oferuje następujące korzyści:

• Łatwa konfiguracja: Docker Swarm nie wymaga rozbudowanej instalacji ani konfiguracji. Działa płynnie z Docker CLI i API, dzięki czemu wdrażanie i zarządzanie kontenerami jest proste.
• Skalowanie: Docker Swarm umożliwia użytkownikom szybkie i wydajne skalowanie usług poprzez dostosowanie liczby replik kontenerów dla każdej usługi.
• Równoważenie obciążenia: Docker Swarm automatycznie rozdziela żądania pomiędzy kontenery, poprawiając wydajność i odporność aplikacji.
• Wykrywanie usług: Docker Swarm zawiera wbudowany serwer DNS do wykrywania usług, umożliwiając kontenerom wykrywanie i komunikowanie się ze sobą.

Źródło obrazu: Docker Docs

Zarówno Kubernetes, jak i Docker Swarm są popularnymi narzędziami orkiestracji do zarządzania kontenerami Docker w architekturach mikrousług. Wybór odpowiedniego narzędzia zależy od konkretnych wymagań aplikacji oraz istniejącej infrastruktury i doświadczenia zespołu.

Tworzenie aplikacji Dockerized Microservices

Prześledźmy kroki tworzenia aplikacji mikrousługowej w architekturze Docker:

1. Projektowanie mikrousług: Podziel swoją aplikację na wiele małych, modułowych usług, które mogą być niezależnie rozwijane, wdrażane i skalowane. Każda mikrousługa powinna mieć dobrze zdefiniowaną odpowiedzialność i komunikować się z innymi za pośrednictwem interfejsów API lub kolejek komunikatów.
2. Tworzenie plików Docker: Dla każdej mikrousługi utwórz plik Dockerfile, który określa obraz bazowy, kod aplikacji, zależności i konfigurację wymaganą do zbudowania obrazu Docker. Obraz ten jest używany do wdrażania mikrousług jako kontenerów.
3. Tworzenie obrazów Docker: Uruchom polecenie Docker build, aby utworzyć obrazy Docker dla każdej mikrousługi, postępując zgodnie z instrukcjami zdefiniowanymi w odpowiednich plikach Dockerfile.
4. Tworzenie sieci: Utwórz sieć między kontenerami, aby umożliwić komunikację między mikrousługami. Tworzenie sieci można wykonać za pomocą Docker Compose lub narzędzia do orkiestracji kontenerów, takiego jak Kubernetes lub Docker Swarm.
5. Konfiguracja równoważenia obciążenia: Skonfiguruj load balancer do dystrybucji żądań pomiędzy instancjami mikrousług, zapewniając optymalną wydajność i odporność na błędy. Skorzystaj z narzędzi takich jak Kubernetes Ingress lub wbudowany load balancing Docker Swarm.
6. Wdrażanie mikrousług: Wdrażaj swoje mikrousługi jako kontenery Docker przy użyciu wybranej platformy orkiestracji kontenerów. Stworzy to środowisko, w którym mikrousługi mogą działać, komunikować się ze sobą i skalować na żądanie.

Po wykonaniu wszystkich tych kroków aplikacja mikrousług będzie gotowa do działania, a każda mikrousługa zostanie wdrożona jako kontener Docker.

Monitorowanie i skalowanie mikroserwisów Dockerized

Monitorowanie i skalowanie są niezbędne do zapewnienia wydajności, niezawodności i efektywności aplikacji mikrousługowej Dockerized. Oto kilka kluczowych strategii do rozważenia:

Monitorowanie

Narzędzia do monitorowania pomagają śledzić kondycję i wydajność kontenerów Docker, zapewniając optymalne działanie mikrousług. Niektóre z popularnych narzędzi do monitorowania to

• Prometheus: Potężny zestaw narzędzi open-source do monitorowania i alertowania dla środowisk kontenerowych, w tym integracja z Grafana do wizualizacji i alertowania.
• Datadog: Kompleksowa platforma obserwacyjna, która może agregować metryki kontenerów, dzienniki i ślady, zapewniając wgląd w wydajność aplikacji w czasie rzeczywistym.
• ELK Stack: Połączenie Elasticsearch, Logstash i Kibana, wykorzystywane do scentralizowanego wyszukiwania, analizy i wizualizacji logów z kontenerów Docker.

Try AppMaster no-code today!

Platform can build any web, mobile or backend application 10x faster and 3x cheaper

Start Free

Upewnij się, że Twoja konfiguracja monitorowania zbiera odpowiednie metryki, dzienniki i dane dotyczące wydajności, aby zidentyfikować potencjalne problemy i skutecznie je rozwiązać.

Skalowanie

Skalowanie mikrousług Docker obejmuje dostosowanie liczby kontenerów uruchamiających każdą usługę w celu dostosowania do zmieniających się obciążeń i wymagań. Platformy orkiestracji kontenerów, takie jak Kubernetes i Docker Swarm, ułatwiają automatyczne skalowanie, pozwalając skupić się na ulepszaniu funkcjonalności aplikacji.

• Skalowanie poziome: Skalowanie poziome polega na zwiększaniu lub zmniejszaniu liczby instancji dla każdej mikrousługi w zależności od zapotrzebowania. Można to osiągnąć poprzez dostosowanie pożądanych replik dla każdej usługi w konfiguracji platformy orkiestracji.
• Skalowanie pionowe: Skalowanie pionowe obejmuje dostosowanie zasobów przydzielonych do poszczególnych kontenerów, takich jak limity procesora i pamięci. Zapewnia to optymalne wykorzystanie zasobów i może być zarządzane poprzez konfigurację platformy orkiestracji.

Skuteczne monitorowanie i skalowanie aplikacji mikrousługowych Docker pozwala zmaksymalizować wydajność i zapewnić wysoką dostępność, wydajność i odporność.

Najlepsze praktyki dla Dockera i mikrousług

Korzystanie z Dockera w architekturze mikrousług oferuje liczne korzyści, ale aby zmaksymalizować jego potencjał i zapewnić płynny proces rozwoju i wdrażania, konieczne jest przestrzeganie kilku najlepszych praktyk:

1. Minimalizacja rozmiaru obrazów Docker: Utrzymywanie małych obrazów Docker pomaga skrócić czas kompilacji i zużycie zasobów, co jest szczególnie ważne w architekturze mikrousług. Korzystaj z wieloetapowych kompilacji, używaj małych i odpowiednich obrazów bazowych i usuwaj niepotrzebne pliki z ostatecznego obrazu.
2. Architektura warstwowa dla obrazów Docker: Strukturyzuj obrazy Docker przy użyciu architektury warstwowej, aby przyspieszyć czas kompilacji. Warstwy są buforowane przez Docker podczas procesu kompilacji, co oznacza, że jeśli zawartość warstwy nie uległa zmianie, nie zostanie ona odbudowana. Zorganizuj swój plik Docker, aby skorzystać z tej funkcji, umieszczając często zmieniane warstwy na końcu pliku.
3. Spójne oznaczanie i wersjonowanie obrazów: Prawidłowo oznaczaj i wersjonuj swoje obrazy, aby łatwo śledzić zmiany i w razie potrzeby przywracać poprzednie wersje. Pomaga to w utrzymaniu stabilności aplikacji i upraszcza rozwiązywanie problemów.
4. Wdrożenie rejestrowania i monitorowania: Wdrożenie rozwiązań do rejestrowania i monitorowania w celu efektywnego zarządzania i obserwowania mikroserwisów w kontenerach. Docker zapewnia natywne sterowniki logowania, ale można również zintegrować narzędzia innych firm, które są przeznaczone dla architektur mikrousług, takie jak Elasticsearch, Logstash i Kibana (ELK Stack) lub Prometheus.
5. Przyjęcie platform orkiestracji kontenerów: Korzystaj z narzędzi do orkiestracji kontenerów, takich jak Kubernetes lub Docker Swarm, aby zautomatyzować zadania związane z wdrażaniem, skalowaniem i zarządzaniem. Narzędzia te obsługują złożone zadania, takie jak równoważenie obciążenia, aktualizacje kroczące i automatyczne skalowanie, zapewniając wydajne i skuteczne działanie mikrousług.
6. Zwiększenie bezpieczeństwa: Popraw bezpieczeństwo swoich konteneryzowanych mikrousług, stosując zasadę najmniejszych uprawnień, używając bezpiecznych obrazów bazowych i minimalizując powierzchnię ataku poprzez ograniczenie liczby zainstalowanych pakietów. Włącz segmentację sieci między usługami i skanuj obrazy Docker w poszukiwaniu luk w zabezpieczeniach.
7. Używaj zmiennych środowiskowych do konfiguracji: Oddziel konfigurację od obrazów Docker i użyj zmiennych środowiskowych, aby lepiej oddzielić obawy. Zapewnia to, że pojedynczy obraz Docker może być skonfigurowany w różny sposób dla różnych środowisk, zwiększając elastyczność i ograniczając powielanie.

Podsumowanie

Wykorzystanie Dockera w architekturze mikrousług pozwala programistom i organizacjom czerpać pełne korzyści z konteneryzacji, prowadząc do bardziej zwinnych, wydajnych i skalowalnych aplikacji. Postępując zgodnie z najlepszymi praktykami opisanymi powyżej, można płynnie zintegrować Dockera z procesami tworzenia i wdrażania w architekturze mikrousług, zmieniając sposób tworzenia i utrzymywania aplikacji.

Co więcej, integracja Dockera z platformami typu no-code, takimi jak AppMaster, może pomóc podnieść jakość tworzenia aplikacji. AppMaster umożliwia użytkownikom wizualne tworzenie aplikacji internetowych, mobilnych i backendowych, a wygenerowany kod źródłowy może być konteneryzowany i zarządzany za pomocą Dockera w celu płynnego i skalowalnego wdrażania. Połączenie mocy Dockera i AppMaster może znacznie usprawnić proces tworzenia aplikacji, czyniąc go bardziej wydajnym, opłacalnym i szybszym niż kiedykolwiek wcześniej.