Category Archives: Linux

Docker nasıl ortaya çıkmıştır?

Docker container teknolojisi, Linux işletim sisteminin çekirdeğine 2008 yılında eklenen Linux Containers (LXC) özelliği ile birlikte doğmuş bir fikirdir. LXC, Linux işletim sistemindeki control groups (cgroups) ve namespaces özellikleri kullanılarak uygulandı ve herhangi bir patch gerektirmeden tek bir Linux çekirdeği üzerinden çalıştırıldı.

Namespaces özelliği, işletim sistemi üzerinde birden fazla process yada uygulama birbirinden izole bir şekilde uygulanbilirliği sağlar. Örneğin Network, Mount, User, Control Group gibi birden fazla namespace bulunabilmektedir.

Control Groups (cgroups) özelliği ise google mühendisleri tarafından linux işletim sistemine eklenmiş bir özelliktir. Bu özellik sayesinde namespace ile izole edilen process’lere ya da uygulamalara CPU, I/O, memory, network gibi kaynak sınırlaması getirilebilmektedir.

Bu gelişmeler ile birlikte Linux işletim sisteminde çalışan iki farklı A ve B uygulamlarını Linux namespaces özelliği ile izeole edip, control groups özelliği ile de A uygulamasına 4Gb Ram, 2 CPU ve B uygulamasına da 2Gb Ram, 1CPU kullanım sınırlaması gibi yapılandırmalar sağlanabilir hale geldi.

Uygulamaların izolasyonu sayesinde her uygulama için bir sanal makine açmak yerine, bir LXC açarak daha ölçeklenebilir bir mimari tasarlanmıştır. Çünkü her uygulama için açılan sanal makinede kullanılamayan atıl kapasiteler meydana gelmektedir. Container yapısı sayesinde atıl kapasiteler daha uygun bir biçimde bölüştürülerek daha fazla uygulamaya hizmet verebilecek hale gelmiştir.

Linux Container ile uygulamaların izolasyonu için ayarlamaların yapılması, paket halinde sunulmuş bir çözüm değildi. Bu nedenle uygulamalarını izole etmek isteyen developer’lar için LXC kullanmak biraz zahmetliydi. Bunun çözümünü 2013 yılında San Francisco’da dotClud firması, Docker isimli açık kaynak kodlu biz çözüm geliştirerek kullanıcılara sunmuştur. Bu gelişme ile birlikte developer ve mühendisler, Docker teknolojisi ile çalışarak, uygulama izolasyonunu kolay bir şekilde sağlayabilmiş ve bu nedenle Docker teknolojisi çok hızlı bir biçimde yaygınlaşmıştır.

Docker her ne kadar açık kaynak ve ücretsiz olsa da, 2014 yıllarında Docker firması şirketlerin ihtiyaçlarını karşılayacak ürünler geliştirerek Docker Enterprise versiyonunu da piyasaya sunmuştur.

Docker nasıl çalışır?

Docker’ın çalışabilmesi için öncelikle siteme bir docker engine kurulmalıdır. Docker engine, aşağıdaki üç temel bileşeni kullanarak uygulamaları geliştirmenize, birleştirmenize, göndermenize ve çalıştırmanıza imkan sağlar. (https://www.docker.com üzerinden indirilerek kurulum yapılabilir.)

Docker Daemon: Docker imajları, container’ları, ağları ve depolama birimlerini oluşturup yöneten bileşendir.

Docker Engine REST API: Docker daemon servisine dışarıdan CLI veya uygulamalar tarafından Rest API aracılığı ile erişerek komutlar verebilmeyi sağlayan bileşendir.

Docker CLI: Docker daemon ile iletişim kurmayı sağlayan komut satırı ya da konsol arayüz bileşenidir.

Docker sayesinde tek bir işletim sistemi üzerinde birden fazla uygulama birbirinden izole bir şekilde çalışabilmektedir.

Windows Üzerinde Docker Kullanımı

Docker kurulabilmesi için Windows’un sanallaştırma özelliğinin açılması istenir. Docker mimarisi Linux üzerinde inşa edildiğinden dolayı Windows işletim sisteminde de kurulan Docker desktop uygulaması, Windows işletim sistemi üzerinde bir Linux sanal makine oluşturmaktadır. Bu sanal makine üzerine docker kurulmaktadır.

Docker Mimarisi

Docker mimarisi, client-server modelini kullanır ve Docker Client, Docker Host, Network, Storage ve Docker Registery/Hub bileşenlerinden oluşur.

Docker Client

Kullanıcıların Docker Daemon ile iletişim kurabilmesini sağlar. Bir client aynı hostta bulunan Daemon ile veya uzaktaki bir hostta bulunan Daemon ile bağlantı kurabilir. Docker client, kullanıcılara sunduğu komut satırı arabirimi (CLI) ile daemon üzerinde build, run, stop gibi komutlar ile işlemler yapabilmeyi sağlar. Temel amacı, imajların regestry kaynağından çekilerek host’ta çalışmasını sağlamaktır. Genel client komutları:

docker build
docker pull
docker run

Docker Host

Uygulamaları çalıştırmak ve yürütmek için sunulan ortamdır. Host bileşenleri; Docker Daemon, Imaj, Container, Nerwork ve Storage şeklindedir. Docker daemon bütün komutları CLI üzerinden Rest API aracılığı ile alır. Gerektiğinde hizmetlerini yürütebilmek için diğer daemon’lar ile iletişim kurabilir. Daemon, client tarafından istenen container imajlarını çeker ve build eder. Client tarafından istenen imajı çektikten sonra build file(Dockerfile) olarak adlandırılan dosyadaki talimatları uygulayarak container için çalışan bir model oluşturur. Dockerfile içerisinde, container çalıştırılmadan önce Daemon tarafından yüklenmesi gereken bileşenlere ait yönergeler veya container çalıştırıldıktan sonra komut satırından çalıştırılacak talimat ve komutlar bulunmaktadır.

Docker Objects

Uygulamanın container üzerinde ayağa kaldırılması sırasında birçok obje kullanılır. Bunlar:

• Image
• Container
• Network
• Storage

Image

Image nesnesi, container oluşturmak için kullanılan salt okunur bir binary şablondur. Container ihtiyaçlarını ve yeteneklerini açıklayan meta veriler içerir. Temel olarak uygulamaları depolamak ve taşımak için kullanılır. Örneğin bir asp.net uygulaması yazdığınızda, bu uygulama için oluşturulan container image nesnesi, uygulamanın bütün bağımlılıklarını ve runtime ortamını içeren bir paket şablon oluşturulur. Bu imajlar, şirket içerisinde özel olarak veya dış dünya ile genel olarak Docker Hub gibi genel kayıt alanlarına aktarılarak paylaşılabilir.

Container

Imaj ile planlanmış ve hazırlanmış uygulamanın çalışan haline container denir. Bir imajdan container oluşturulurken network ve storage gibi ek sınırlamalar belirlenebilir. Container çalıştırıldıktan sonra, çalışan container’a bağlanarak içerisinde konfigurasyon ayarları yapmak ta mümkündür. Ancak bu pek önerilen bir işlem değildir. Bunun yerine imaj içerisinde gerekli düzenlemeler yaparak yeniden bir container oluşturmak daha iyi bir yöntemdir. Çünkü container’lar kullan at mantığında çalıştırılan objeler olduğu için, container içerisinde bir problemin çözülmesi durumunda o anlık çözüm oluşturulmuş olur. Container yeniden oluşturulduğunda aynı problem ile ayağa kalkacaktır.

Bir imajdan bir container oluşturulurken ek erişim belirtilmedikçe container sadece imajda belirlenen kaynaklara erişebilir. Container’lar sanal makinelerden çok daha küçük boyutta olduğundan dolayı saniyeler içinde ayağa kalkabilirler. Aynı imajdan birden fazla container oluşturmak da mümkündür.

Network

Docker uygulama odaklı bir biçimde ağ oluşturmayı sağlar ve geliştiricilere ağ ayarlarını belirleme imkanı sunar. Temel olarak Default Doceker Network ve User Defined Network olmak üzere iki türlü ağ kullanılabilmektedir. Varsayılan olarak Default kurulumunda None, Bridge ve Host olmak üzere üç farklı ağ tanımlıdır. None ve Host ağları Docker’daki ağ yığınının bir parçasıdır. Bridge ise otomatik olarak bir gateway ve IP subnet oluşturur ve bu ağa dahil tüm container’lar IP adresleme yoluyla birbirleri ile konuşabilirler. Ancak default bridge network iyi ölçeklenemediği ve ağ kullanılabilirliği açısından kısıtlamaları olduğu için pek tercih edilmez.

Dİğer bir tür ise user-defined ağlardır. Yöneticiler, birden çok kullanıcı tanımlı ağı yapılandırabilir. Bunlar:

• Bridge Network: Default bridge network ile benzer şekilde çalışır ancak farklı olarak ağ içindeki konteynerlerin birbirleriyle iletişim kurmaları için port yönlendirmeye gerek yoktur. Diğer fark, otomatik ağ keşfi için tam desteğe sahip olmasıdır.
• Overlay Network: Container’ların farklı host’larda barındırıldığı durumda overlay network (yerel paylaşım ağı) kullanılır. Burada dikkat edilmesi gereken şey, Docker engine’lerin swarm modunun cluster için etkinleştirilmesi gerekir.
• Macvlan Network: Bridge ve Overlay ağlarını kullanırken, container ile host arasında bir köprü bulunur. Bir Macvlan ağı bu köprüyü kaldırarak, port yönlendirme ile uğraşmadan container kaynaklarını harici ağlara gösterme imkanı sağlar. Bu işlem, IP adresleri yerine MAC adresleri kullanılarak gerçekleştirilir.

Storage

Container içerisinde veri saklayabilmek için bir writable layer bulunur. Container silindiğinde bu writable-layer da silineceğinden dolayı veri kaybı yaşanır. Örneğin bir postgresql container oluşturulup içerisine veriler kaydedildikten sonra container silinirse veritabanına kaydedilen bütün bilgiler de silinmiş olur. Kalıcı veri depolaması için Docker dört seçenek sunar.

• Data Volumes: Kalıcı bir depolama birimi oluşturma, birim ismini değiştirme, birimleri listeleme ve ayrıca birim ile ilişkili container’ları listelemeyi sağlar. Depolama birimi(volume) host dosya sistemi üzerinde oluşturulur. Veriler container dışına aktarıldığı için container silindiğinde kaybolmaz. Yeni oluşturulan container için aynı dosya yolu berlilendiğinde yeni container da aynı yere yazabilir.
• Data Volume Container: Özel bir container üzerine bir depolama birimi oluşturularak diğer container’ların da buraya yazması sağlanabilir. Bu sayede volume container ile application container birbirinden bağımsız olur ve bu sayade birden fazla container ile paylaşılabilir.
• Directory Mounts: Host’ta bulunan bir dizinin bir container’a monte edilmesidir. Önceki bahsedilen durumlarda depolama birimlerin(Volume) Docker birimleri klasörü içinde olması gerekirken, directory mout söz konusu olduğunda, host’taki herhangi bir dizin birim için kaynak olarak kullanılabilir.
• Storage Plugins: Harici depolama platformlarına bağlanma yeteneği sağlar. Bu eklentiler, depolamayı ana bilgisayardan bir depolama dizisi veya bir cihaz gibi harici bir kaynağa eşler. Docker’ın Eklenti sayfasında bir depolama eklentisi listesi bulunabilir.
  • HPE 3PAR
  • EMC (ScaleIO, XtremIO, VMAX, Isilon)
  • NetApp
  • Azure File Storage
  • Google Compute Platform

Docker Registries

Imajları depolayabileceğiniz ve indirebileceğiniz konumlar sağlayan hizmetlerdir. Başka bir deyişle, bir Docker registry, bir veya daha fazla Docker imajını barındıran Docker depolarını içerir. Public regitery’ler Docker Hub ve Docker Cloud ortamlarıdır. Genel registery komutları:

docker push
docker pull
docker run

Kaynaklar

• https://www.aquasec.com/cloud-native-academy/docker-container/docker-architecture
• https://docs.docker.com/get-started/overview