Despliegue con contenedores

Introducción a los contenedores

Los contenedores son una herramienta para el despliegue de proyectos que permite una gran versatilidad.

Uno de los puntos fuertes del uso de contenedores es la posibilidad de utilizar múltiples versiones de un mismo software al mismo tiempo, permitiendo un alto grado de control por parte de los desarrolladores respecto a los componentes de software utilizados.

Los contenedores trabajan en base a direcciones IPs y puertos para relacionarse unos con otros.

Gestores y Orquestadores

Tanto los programas gestores de contenedores como los programas orquestadores de contenedores permiten crear, configurar y controlar los contenedores. Sin embargo están pensados con distintos requisitos.

Los gestores de contenedores tienen por objetivo el despliegue en un único servidor, el cual puede ser un equipo local o puede ser también un servidor en internet. El gestor de contenedores dominante es Docker, la cual es privativa y tiene la marca registrada. Una alternativa muy similar a Docker respecto al uso, sintaxis y recursos es Podman, el cual es soportado por RedHat y trata de cumplir con los requisitos de la Open Container Initiative (OCI).

Por otra parte, los orquestadores tienen por propósito el despliegue en redes de servidores, los cuales son coordinados por el programa orquestador para crear y sostener los contenedores ,implementando mecanismos de confiabilidad y redundancia para asegurar una alta disponibilidad de los servicios. El orquestador más popular es Kubernetes, también llamado K8S, el cual fue desarrollado por Google. Éste tiene varias alternativas reducidas como KinD, K3S, Minikube, etc. Docker Compose y sus clones son considerados también como orquestadores pero con prestaciones reducidas, los cuales facilitan el despliegue por parte de los gestores de contenedores.

Elementos

El gestor de contenedores maneja varios tipos de elementos complementarios para poder realizar el despliegue de los proyectos.

Contenedores (`containers`)

Los contenedores son máquinas virtuales hiper simplificadas, las cuales son desplegadas en un entorno controlado, aislados del sistema anfitrión.

Imágenes (`images`)

Las imágenes de los contenedores son los equivalentes a las imágenes de instalación de los sistemas operativos. Son los "sistemas operativos" de los contenedores sobre los cuales se instalan los programas.

Capas (`layers`)

Los archivos de las imágenes se distribuyen en capas (layers), las cuales pueden ser reutilizadas por mútiples imágenes con el fin de reducir el espacio total ocupado en el almacenamiento. Las capas son controladas por el programa gestor/orquestador.

Volumenes (`volumes`)

Los volumenes son almacenamientos persistentes a los que los contenedores pueden acceder. Son equivalentes a los almacenamientos extraíbles de los equipos físicos

Los volumenes pueden ser rutas específicas del sistema anfitrión a la cual el gestor tiene acceso o pueden ser elementos abstractos creados en una carpeta especial por el programa gestor.

Redes (`networks`)

Las redes son elementos auxiliares que se usan para conectar a los contenedores entre sí en aquellos casos que sea necesario.

Cada network equivale a una red privada donde a cada contenedor con acceso tiene una IP privada que lo diferencia del resto.

IPs clase A

Las redes creadas típicamente son clase A de ahí que la IP interna de cada contenedor tenga la forma 10.x.x.x

Opciones y herramientas

Hay varias opciones y herramientas proporcionadas por los gestores de contenedores para trabajar con los contenedores.

Comandos

Los comandos son la forma más engorrosa de trabajar con contenedores y sus auxiliares, sin embargo son útiles para diagnósticos, correcciones sobre la marcha, etc.

Los comandos se escriben desde la terminal.

Dockerfile

Los archivos Dockerfile son los archivos encargados de configurar la creación de las imágenes necesarias para los contenedores, determinando la imagen de base, instalando componentes necesarios, copiando las rutinas, etc.

Estos archivos pueden ser ejecutados por comandos (docker build) o ser invocados indirectamente desde el archivo docker-compose.yml.

En los archivos Dockerfile siempre se asume que existe una imagen previa, con la cual se construye una nueva con más componentes.

Docker Compose

Los archivos docker-compose.yml son archivos que facilitan configurar todos los parámetros de los contenedores del proyecto y sus elementos auxiliares en un archivo YAML, permitiendo el despliegue (deploy) con un sólo comando en la terminal.

Las secciones habituales de este archivo son:

services: los servicios son los contenedores del proyecto, cada uno con sus parámetros, un nombre de 'servicio' y su IP interna;
volumes: volumenes del proyecto. y sus opciones
networks: redes usadas en el proyecto y sus configuraciones.

Formato típico:

services:

  servicio-1:
    image: imagen-1


  servicio-1:
    image: imagen-2


volumes:
  volumen-1:
  volumen-2:
    external: true


networks:
  red_1:

Nombre de servicio vs nombre de contenedor

En el archivo Compose el nombre de servicio toma la apariencia de un alias para el nombre de contenedor. Sin embargo, son dos atributos distintos:

El nombre del servicio equivale a un nombre de dominio con el cual puede ser consultado por otros servicios del proyecto mediante el protocolo IP.
El nombre del contenedor sirve para ser accedido desde el gestor de contenedores mediante la shell. Puede ser definido por el usuario mediante el atributo container_name.

Ejemplo:

services:

    database:                       # nombre de servicio
        image: postgres:latest
        container_name: postgres-db # nombre de contenedor

Compose

Para realizar el despliegue automático en Docker sólo hay que ubicarse con la terminal en la carpeta donde se ubica el archivo docker-compose.yml y ejecutar el comando compose:

docker compose up

Hay que esperar hasta que se complete la puesta en marcha, la cual puede requerir varios minutos la primera vez; mientras tanto, la shell irá mostrando los reportes del proceso. Docker descargará las imágenes faltantes de manera automática y generará las imágenes derivadas a partir de los archivos Dockerfile cuyas rutas se indica en el archivo docker-compose.yaml. El funcionamiento se interrumpe con Ctrl+C.

El despliegue independiente se consigue agregando la opción -d:

docker compose up -d

y para el cierre y eliminación del despliegue actual se usa:

docker compose down

Imágenes previas

En caso de realizar modificaciones en el código fuente, es prudente eliminar las imágenes creadas automáticamente con los archivos Dockerfile antes de invocar al comando compose. De otra manera, puede pasar que se sigan usando las versiones antiguas de las imágenes creadas y por ello el comportamiento del sistema no cambie nunca.