Евгений Штольц - Из разработчика в архитекторы. Практический путь

Когда проект начинает расти и перестаёт быть отдельными страницами с "JS вставками", а становится SPA (Single Page Application, одно страничными веб приложениями), где всё создаётся js, и уже сборщиков (Galp, Grunt), менеджеров пакетов и NodeJS не собирается, сложностей становится всё больше. Все эти программы бесплатные и изначально разрабатывались для Linux, предназначены для работы из консоли Bash и под Windows ведёт себя не всегда хорошо и трудно автоматизируются в графических интерфейсах, не смотря на старания IDE разработчиков. Поэтому, многие Web разработчики перешли с MS Windows на MacOS, который является ответвление UNIX систем, в него изначально встроен bash.

Docker как легковесные виртуальные машины

Изначально, проблема изоляции положений и проектов решалась виртуализацией – системным программный обеспечением, которое эмулирует на определённом уровне среду, которой может быть аппаратное обеспечение (компьютер как набор компонентов, таких как процессор, оперативная память, сетевое устройство и другие при необходимости) или, реже, операционная система. Системный администратор выбирает объём оперативной памяти (не более свободной), процессор, сетевое устройство. Устанавливает операционную систему и, при необходимости, драйвера, устанавливает необходимые программы. Если нужно рабочее место для второго разработчика – совершает те же действия. Для установки программ смотрит в каталог /bin первого и устанавливает недостающие. И тут возникает первая тихая проблема, пока не проявившаяся, что программы устанавливаются разных версий, но это будет головной болью уже разработчиков, если у одного разработчика наработает, а у другого нет, или головной болью этого сисадмина – если у разработчика работает, на продакшне – нет.

С ростом числа рабочих мест, добавляются следующие проблемы:

* Вам доступно менее 30 % производительности от родительской системы, ведь все команды, которые должен выполнять

процессор, выполняются программой виртуализации. Повысить производительность позволяет режим процессора VT-X, при

котором процессор напрямую выполняет команды из виртуального окружения, а в случаи несовместимости – кидает

исключение. Правда эти броски в сотни раз затратнее обычных команд, поэтому взрослые системы виртуализации

(VirtualBox, VMVare, и другие) стараются отфильтровать и модифицировать потенциально несовместимые команды, что

позволяет существенно повысить производительность.

* Каждое рабочее место приходится создавать заново, для этого системный администратор пишет скрипт

автоматизирующий этот процесс, но он естественно не идеален, и его приходя постоянно актуализировать, вносить

патчи несовместимостей того, что устанавливали программисты.

* Линейное увеличение занимаемого дискового пространства от числа контейнеров, и экспоненциальное от версий

продукта, при том, что один инстанс занимает очень много места. То есть, каждая песочница содержит инстанс

эмуляции программы, образ операционной системы, все установленные программы и код разработчика, что весьма

немало. Единственное, что одно – установка самой виртуальной машины, и то, только в рамках одного физического

сервера. Например, если разработчиков у нас 10, то и размер будет в 10 раз больше, при 3 версиях продукта – в

30.

Все эти недостатки для Web призван решить Docker. Здесь и далее мы будем говорить о Docker для Linux, и не будем рассматривать несколько отличающиеся реализацию ядра у FreeBSD, и реализацию для Windows 10 Professional, внутри которой закупается либо урезанное ядро Linux, либо независимая разработка контейнеризации Windows. Основная идея заключается не в создании прослойки (виртуализации аппаратного обеспечения, своей ОС и гипервизора), а в разграничении прав. Вы не множите поставить в контейнер MS Windows, но можете поставить и RedHut и Debian, так как ядро одно, а отличии в файлах, создавая песочницу (отдельный каталоги и запрещая выходить за его приделы) с этими файлами. Также, мы говорим о Web решениях, так как для нативных решений могут возникнуть проблемы, когда программе не обходимо иметь монопольный доступ из контейнера (песочницы Docker) к ядру ОС, например, для нативной отрисовки окон. Также можно ограничить объём памяти, процессорного времени, количества процессов.

Легковесная виртуализация или невесомая изоляция – взгляд на реализацию Docker

Давайте взглянем на историю появления предпосылок появления Docker, именно предпосылок, так как сам Docker не реализует ни изоляции, ни тем более виртуализации, а организует работу с ней с первой. В отличии от виртуализации напоминающей ангар со своим миром и своим фундаментом на который можно наложить, что душе пожелает, например, выдаём и лужайку, то для изоляции можно провести аналогию с забором. Изоляция появлялась в ядре Linux постепенно, частями, отвечающих за разные уровни, а параллельно появлялись программы обеспечивающие интерфейс и концепцию применения этой изоляции в реальных проектах. Изоляция состоит из 6 типов ограничения ресурсов.