Docker-Images zum Ausführen von Docker-Images

Einführung

Dieser umfassende Leitfaden führt Sie durch die Welt der Docker-Images und vermittelt Ihnen das Wissen und die Fähigkeiten, um Docker-Images effektiv in Ihren containerisierten Anwendungen zu "run docker image". Vom Verständnis der Grundlagen von Docker-Images bis zum Erstellen benutzerdefinierter Images, der Verwaltung von Registries und der Behebung häufiger Probleme deckt dieser Leitfaden alle wesentlichen Aspekte der Arbeit mit Docker-Images ab.

Einführung in Docker und Docker-Images

Docker ist eine leistungsstarke Plattform, die die Art und Weise, wie Anwendungen entwickelt, gepackt und bereitgestellt werden, revolutioniert hat. Im Herzen von Dockers Ökosystem stehen Docker-Images, die als Grundlage für die Ausführung containerisierter Anwendungen dienen.

Was ist ein Docker-Image?

Ein Docker-Image ist ein leichtgewichtiges, eigenständiges und ausführbares Softwarepaket, das alles enthält, was zum Ausführen einer Anwendung benötigt wird – den Code, die Laufzeitumgebung, Systemtools, Bibliotheken und Einstellungen. Docker-Images werden mithilfe einer Reihe von Anweisungen in einer Dockerfile erstellt, die das Basis-Image, die notwendigen Softwarekomponenten und die Konfiguration für die Ausführung der Anwendung spezifizieren.

Docker-Image-Architektur

Docker-Images bestehen aus mehreren Schichten, die jeweils eine Reihe von Änderungen am Basis-Image darstellen. Diese Schichten sind gestapelt, wobei die oberste Schicht den aktuellen Zustand des Images darstellt. Diese geschichtete Architektur ermöglicht eine effiziente Imageverwaltung, da nur die Änderungen zwischen den Schichten gespeichert werden müssen, wodurch die Gesamtgröße des Images reduziert wird.

Vorteile von Docker-Images

Docker-Images bieten mehrere Vorteile:

• Konsistenz: Docker-Images stellen sicher, dass die Anwendung und ihre Abhängigkeiten zusammen gepackt werden, wodurch eine konsistente Laufzeitumgebung über verschiedene Bereitstellungsumgebungen hinweg bereitgestellt wird.
• Portabilität: Docker-Images können einfach geteilt, verteilt und auf jedem System mit installiertem Docker ausgeführt werden, unabhängig von der zugrunde liegenden Infrastruktur.
• Effizienz: Die geschichtete Architektur von Docker-Images ermöglicht eine effiziente Speicherung und Verteilung, da nur die Änderungen zwischen den Schichten übertragen werden müssen.
• Skalierbarkeit: Docker-Images können einfach skaliert werden, wodurch eine effiziente Ressourcenauslastung und eine schnelle Bereitstellung von Anwendungen ermöglicht wird.

Anwendungsfälle von Docker-Images

Docker-Images werden in verschiedenen Szenarien eingesetzt, darunter:

• Microservices und containerisierte Anwendungen: Docker-Images bilden die Grundlage für die Ausführung von Microservices und anderen containerisierten Anwendungen, wodurch eine einfache Bereitstellung, Skalierung und Verwaltung ermöglicht wird.
• Continuous Integration und Deployment: Docker-Images sind ein entscheidender Bestandteil moderner CI/CD-Pipelines, um eine konsistente und zuverlässige Anwendungsbereitstellung zu gewährleisten.
• Entwicklung und Tests: Docker-Images bieten eine konsistente und isolierte Umgebung für Entwickler, um ihre Anwendungen zu erstellen, zu testen und zu debuggen.
• Cloud- und Infrastruktur-Automatisierung: Docker-Images werden häufig in Cloud- und Infrastruktur-Automatisierungslösungen eingesetzt, um die schnelle Bereitstellung und Skalierung von Anwendungen zu ermöglichen.

In den folgenden Abschnitten werden wir die verschiedenen Aspekte der Arbeit mit Docker-Images untersuchen, einschließlich des Abrufs, der Suche, der Inspektion, des Buildens, des Teilens und der Wartung.

Erforschung von Docker-Image-Schichten und -Architektur

Verständnis von Docker-Image-Schichten

Wie bereits erwähnt, bestehen Docker-Images aus mehreren Schichten, die jeweils eine Reihe von Änderungen am Basis-Image darstellen. Diese Schichten sind gestapelt, wobei die oberste Schicht den aktuellen Zustand des Images repräsentiert.

Jede Schicht wird durch einen eindeutigen Hash-Wert identifiziert, und die Schichten werden in einem inhaltsadressbaren Speichersystem gespeichert, was eine effiziente Speicherung und Abfrage von Bilddaten ermöglicht.

Detaillierte Betrachtung der Image-Schichten

Sie können die Schichten eines Docker-Images mit dem Befehl docker image inspect untersuchen. Dieser Befehl liefert detaillierte Informationen über das Image, einschließlich der Schichtdetails.

$ docker image inspect nginx:latest

Die Ausgabe des Befehls docker image inspect enthält einen Abschnitt „Layers“, der die Hash-Werte der einzelnen Schichten auflistet, aus denen das Image besteht.

Gemeinsame Nutzung und Optimierung von Schichten

Ein wesentlicher Vorteil der geschichteten Architektur ist die Möglichkeit, gemeinsame Schichten zwischen Images zu teilen. Wenn Sie ein neues Image auf Basis eines bestehenden Images erstellen, verwendet Docker die gemeinsamen Schichten wieder, wodurch die Gesamtgröße des Images reduziert und die Download- und Bereitstellungszeiten verbessert werden.

Dieser Mechanismus der Schichtfreigabe ermöglicht auch effiziente Image-Updates, da nur die geänderten Schichten aktualisiert werden müssen, anstatt das gesamte Image neu zu erstellen.

Erforschung der Image-Historie

Sie können auch die Historie eines Images mit dem Befehl docker image history anzeigen. Dieser Befehl zeigt die einzelnen Schichten, aus denen das Image besteht, sowie die Befehle, die zum Erstellen jeder Schicht verwendet wurden.

$ docker image history nginx:latest

Die Ausgabe des Befehls docker image history liefert wertvolle Informationen über die Erstellung des Images, die für die Fehlerbehebung, Optimierung und das Verständnis der Image-Zusammensetzung hilfreich sein können.

Durch das Verständnis der geschichteten Architektur von Docker-Images und der Mechanismen zur Inspektion und Verwaltung dieser Schichten können Sie effektiv mit Docker-Images arbeiten und deren Nutzung in Ihren Anwendungen optimieren.

Abrufen, Suchen und Untersuchen von Docker-Images

Abrufen von Docker-Images

Um einen Docker-Container auszuführen, müssen Sie zuerst das entsprechende Docker-Image auf Ihrem System verfügbar haben. Sie können Docker-Images von verschiedenen Registern, wie dem Docker Hub, mit dem Befehl docker pull abrufen.

$ docker pull nginx:latest

Dieser Befehl ruft die neueste Version des Nginx Docker-Images vom Docker Hub-Register ab.

Suchen nach Docker-Images

Wenn Sie sich nicht sicher sind, welches Image Sie benötigen, können Sie nach verfügbaren Images auf dem Docker Hub suchen, indem Sie den Befehl docker search verwenden.

$ docker search nginx

Die Ausgabe des Befehls docker search zeigt eine Liste verfügbarer Nginx-bezogener Images zusammen mit deren Beschreibungen, Sternenbewertungen und anderen Metadaten an.

Untersuchen von Docker-Images

Sobald Sie ein Docker-Image haben, können Sie dessen Details mit dem Befehl docker image inspect untersuchen.

$ docker image inspect nginx:latest

Die Ausgabe des Befehls docker image inspect liefert detaillierte Informationen über das Image, einschließlich seiner Schichten, Konfiguration und Metadaten.

Auflisten lokaler Docker-Images

Sie können alle derzeit auf Ihrem lokalen System verfügbaren Docker-Images mit dem Befehl docker image ls auflisten.

$ docker image ls

Dieser Befehl zeigt eine Tabelle mit Informationen zu jedem Image an, wie z. B. Repository, Tag, Image-ID, Erstellungzeitpunkt und Größe.

Löschen von Docker-Images

Wenn Sie ein Docker-Image nicht mehr benötigen, können Sie es von Ihrem lokalen System entfernen, indem Sie den Befehl docker image rm verwenden.

$ docker image rm nginx:latest

Dieser Befehl entfernt das angegebene Image aus Ihrer lokalen Docker-Umgebung.

Durch das Verständnis, wie man Docker-Images abruft, sucht, untersucht und verwaltet, können Sie effektiv mit der Docker-Plattform arbeiten und sicherstellen, dass die notwendigen Images für Ihre containerisierten Anwendungen verfügbar sind.

Ausführen von Docker-Containern aus Images

Starten eines Docker-Containers

Sobald Sie ein Docker-Image haben, können Sie einen Container basierend auf diesem Image mit dem Befehl docker run starten.

$ docker run -d --name my-nginx-container nginx:latest

Dieser Befehl startet einen neuen Docker-Container mit dem Image nginx:latest und weist dem Container den Namen my-nginx-container zu.

Die Option -d führt den Container im detachierten Modus aus, d. h. der Container läuft im Hintergrund.

Exponieren von Container-Ports

Wenn Ihre containerisierte Anwendung von außerhalb des Containers erreichbar sein muss, müssen Sie die Ports des Containers mit dem Host-System-Ports mithilfe der Option -p abbilden.

$ docker run -d -p 8080:80 --name my-nginx-container nginx:latest

Dieser Befehl ordnet den Container-Port 80 dem Host-Port 8080 zu, sodass Sie auf den im Container laufenden Nginx-Webserver vom Host-System aus zugreifen können.

Anfügen an einen laufenden Container

Sie können sich mit einem laufenden Container verbinden und mit ihm interagieren, indem Sie den Befehl docker attach verwenden.

$ docker attach my-nginx-container

Dies verbindet Ihren Terminal mit dem laufenden Container, sodass Sie die Ausgabe des Containers anzeigen und mit ihm interagieren können.

Ausführen von Befehlen in einem Container

Sie können auch Befehle innerhalb eines laufenden Containers ausführen, indem Sie den Befehl docker exec verwenden.

$ docker exec -it my-nginx-container bash

Dieser Befehl startet eine neue Bash-Sitzung innerhalb des Containers my-nginx-container, sodass Sie Befehle ausführen und mit der Umgebung des Containers interagieren können.

Die Optionen -it stellen sicher, dass der Befehl im interaktiven Modus mit einem Terminal ausgeführt wird.

Beenden und Entfernen von Containern

Wenn Sie mit einem Container fertig sind, können Sie ihn mit dem Befehl docker stop beenden und mit dem Befehl docker rm entfernen.

$ docker stop my-nginx-container
$ docker rm my-nginx-container

Diese Befehle beenden zuerst den laufenden Container und entfernen ihn anschließend vom System.

Durch das Verständnis, wie man Docker-Container ausführt, verwaltet und mit ihnen interagiert, können Sie Ihre containerisierten Anwendungen effektiv bereitstellen und verwalten.

Erstellen benutzerdefinierter Docker-Images mit Dockerfile

Verständnis von Dockerfiles

Ein Dockerfile ist ein textbasiertes Skript, das eine Reihe von Anweisungen zum Erstellen eines benutzerdefinierten Docker-Images enthält. Diese Anweisungen definieren das Basis-Image, den Anwendungscode, die notwendigen Abhängigkeiten und die Laufzeitkonfiguration, die zum Ausführen der Anwendung erforderlich sind.

Dockerfile-Syntax und -Struktur

Ein Dockerfile besteht typischerweise aus folgenden wichtigen Anweisungen:

• FROM: Gibt das Basis-Image für den Build an.
• COPY: Kopiert Dateien oder Verzeichnisse vom Host-System in den Container.
• RUN: Führt einen Befehl im Container während des Build-Prozesses aus.
• WORKDIR: Legt das Arbeitsverzeichnis für den Container fest.
• CMD: Gibt den Standardbefehl an, der beim Start des Containers ausgeführt werden soll.
• EXPOSE: Deklariert die Ports, auf denen der Container lauschen wird.

Hier ist ein Beispiel-Dockerfile, das ein benutzerdefiniertes Nginx-Image erstellt:

FROM nginx:latest
COPY ./app /usr/share/nginx/html
RUN chmod -R 755 /usr/share/nginx/html
WORKDIR /usr/share/nginx/html
EXPOSE 80
CMD ["nginx", "-g", "daemon off;"]

Erstellen eines benutzerdefinierten Docker-Images

Um ein benutzerdefiniertes Docker-Image mit einem Dockerfile zu erstellen, können Sie den Befehl docker build verwenden.

$ docker build -t my-custom-nginx .

Dieser Befehl erstellt ein neues Docker-Image mit dem Namen my-custom-nginx mithilfe des Dockerfiles im aktuellen Verzeichnis.

Optimieren von Dockerfile-Schichten

Beim Erstellen eines Docker-Images ist es wichtig, das Dockerfile zu optimieren, um die Anzahl der Schichten zu minimieren und den Build-Prozess zu verbessern. Dies kann erreicht werden durch:

• Kombinieren mehrerer RUN-Befehle zu einem einzigen Befehl.
• Gruppieren verwandter COPY- oder ADD-Anweisungen.
• Verwenden von mehrstufigen Builds, um die Build- und Laufzeitumgebungen zu trennen.

Caching von Dockerfile-Schichten

Docker verwendet einen Caching-Mechanismus, um den Build-Prozess zu beschleunigen. Wenn Sie docker build ausführen, prüft Docker den Cache für jede Anweisung im Dockerfile. Wenn sich die Anweisung und ihre Abhängigkeiten nicht geändert haben, verwendet Docker die zwischengespeicherte Schicht anstelle der erneuten Erstellung.

Das Verständnis, wie man Dockerfiles effektiv verwendet, um benutzerdefinierte Images zu erstellen, ist eine wichtige Fähigkeit für die Arbeit mit Docker und die Bereitstellung containerisierter Anwendungen.

Freigeben und Verwalten von Docker-Images in Registries

Verständnis von Docker-Registries

Docker-Registries sind zentrale Repositories, in denen Docker-Images gespeichert und geteilt werden. Das beliebteste öffentliche Registry ist Docker Hub, aber Sie können auch ein eigenes privates Registry für Ihre Organisation einrichten.

Verschieben von Docker-Images in ein Registry

Um ein Docker-Image mit anderen zu teilen, müssen Sie es in ein Registry pushen. Sie können dies mit dem Befehl docker push tun.

$ docker push my-custom-nginx:latest

Dieser Befehl verschiebt das Image my-custom-nginx:latest in das Standard-Docker-Registry, das Docker Hub ist.

Abrufen von Docker-Images aus einem Registry

Um ein Docker-Image zu verwenden, das in einem Registry gespeichert ist, können Sie es mit dem Befehl docker pull abrufen.

$ docker pull my-custom-nginx:latest

Dieser Befehl ruft das Image my-custom-nginx:latest aus dem Standard-Docker-Registry ab.

Verwalten von Docker-Images in Registries

Docker-Registries bieten verschiedene Funktionen zur Verwaltung von Docker-Images, wie z. B.:

• Authentifizierung und Autorisierung: Registries können so konfiguriert werden, dass eine Authentifizierung erforderlich ist und der Zugriff auf Images kontrolliert wird.
• Image-Tagging und Versionsverwaltung: Images können mit verschiedenen Versionen oder Labels versehen werden, um Änderungen zu verwalten und nachzuverfolgen.
• Image-Scanning und Sicherheit: Registries können Images auf bekannte Sicherheitslücken scannen und Sicherheitsrichtlinien durchsetzen.
• Image-Mirroring und -Replikation: Registries können so konfiguriert werden, dass Images an mehreren Standorten gespiegelt oder repliziert werden, um die Verfügbarkeit und Leistung zu verbessern.

Private Docker-Registries

Neben dem öffentlichen Docker Hub können Sie auch ein eigenes privates Docker-Registry einrichten, um die benutzerdefinierten Docker-Images Ihrer Organisation zu hosten. Dies kann nützlich sein, um die Kontrolle über Ihre Image-Assets zu behalten und die Sicherheit und Zuverlässigkeit Ihrer Image-Distribution sicherzustellen.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, ein privates Docker-Registry einzurichten, darunter die Verwendung des Open-Source-Docker-Registry-Projekts oder verwaltete Dienste wie AWS Elastic Container Registry (ECR) oder Azure Container Registry (ACR).

Durch das Verständnis der Arbeit mit Docker-Registries können Sie Ihre benutzerdefinierten Docker-Images innerhalb Ihrer Organisation oder mit der größeren Community effektiv teilen, verwalten und verteilen.

Optimierung und Wartung von Docker-Images

Optimierung der Docker-Image-Größe

Ein wichtiger Vorteil von Docker ist die Möglichkeit, kleine und effiziente Images zu erstellen. Doch mit wachsendem Anwendungscode und Abhängigkeiten kann die Imagegröße ebenfalls zunehmen. Um die Größe Ihrer Docker-Images zu optimieren, können Sie folgende Strategien anwenden:

1. Verwendung eines kleineren Basis-Images: Wählen Sie ein möglichst minimales Basis-Image, wie z. B. alpine oder scratch, um den anfänglichen Speicherbedarf zu reduzieren.
2. Minimierung der Anzahl der Schichten: Kombinieren Sie mehrere RUN, COPY und ADD-Anweisungen in Ihrem Dockerfile, um die Anzahl der Schichten zu verringern.
3. Mehrstufige Builds nutzen: Verwenden Sie mehrstufige Builds, um Build- und Laufzeitumgebungen zu trennen und das finale Image so klein wie möglich zu halten.
4. Entfernen nicht benötigter Daten: Verwenden Sie den Befehl docker image prune, um nicht benötigte Docker-Images und -Schichten zu entfernen und so Speicherplatz freizugeben.

Sicherstellung der Sicherheit von Docker-Images

Die Sicherheit Ihrer Docker-Images ist entscheidend, insbesondere in Produktionsumgebungen. Hier sind einige Best Practices für die Sicherstellung der Docker-Image-Sicherheit:

1. Verwendung vertrauenswürdiger Basis-Images: Verwenden Sie immer Basis-Images aus vertrauenswürdigen Quellen, wie z. B. den offiziellen Docker Hub-Repositories.
2. Images aktuell halten: Aktualisieren Sie Ihre Docker-Images regelmäßig auf die neuesten Versionen, die möglicherweise Sicherheitsupdates und Fehlerbehebungen enthalten.
3. Suche nach Sicherheitslücken: Verwenden Sie Tools wie Snyk, Trivy oder die integrierte Docker Scan-Funktion, um Ihre Docker-Images auf bekannte Sicherheitslücken zu prüfen.
4. Implementierung der Image-Signierung: Signieren Sie Ihre Docker-Images mit Tools wie Docker Content Trust, um die Integrität Ihrer Images sicherzustellen.
5. Durchsetzung von Sicherheitsrichtlinien: Implementieren Sie Sicherheitsrichtlinien in Ihrer Organisation, um sicherzustellen, dass alle Docker-Images Ihren Sicherheitsstandards entsprechen.

Verwaltung des Docker-Image-Lebenszyklus

Die effektive Verwaltung des Lebenszyklus Ihrer Docker-Images ist unerlässlich für eine stabile und zuverlässige containerisierte Umgebung. Berücksichtigen Sie folgende Praktiken:

1. Versionierung und Tagging: Verwenden Sie aussagekräftige Versions-Tags für Ihre Docker-Images, um Änderungen zu verfolgen und Rollbacks zu ermöglichen.
2. Automatische Builds und Updates: Richten Sie automatisierte Build-Prozesse ein, um sicherzustellen, dass Ihre Docker-Images regelmäßig aktualisiert und neu erstellt werden.
3. Entfernen veralteter Images: Legen Sie einen Prozess fest, um alte Docker-Images zu entfernen, die nicht mehr benötigt werden.
4. Sicherung und Wiederherstellung: Implementieren Sie eine Sicherung- und Wiederherstellungsstrategie für Ihre Docker-Images, insbesondere für kritische Anwendungen.

Durch die Optimierung, Sicherung und effektive Verwaltung Ihrer Docker-Images können Sie die Zuverlässigkeit, Leistung und Sicherheit Ihrer containerisierten Anwendungen gewährleisten.

Fehlerbehebung bei gängigen Docker-Image-Problemen

Fehler beim Abrufen von Docker-Images

Wenn beim Abrufen eines Docker-Images Probleme auftreten, sollten Sie die folgenden Schritte zur Fehlerbehebung durchführen:

1. Überprüfen Sie Ihre Netzwerkverbindung: Stellen Sie sicher, dass Sie eine stabile Internetverbindung haben und der Docker-Daemon auf das Registry zugreifen kann.
2. Überprüfen Sie den Namen und das Tag des Images: Überprüfen Sie den Namen und das Tag des Images, das Sie abrufen möchten, um sicherzustellen, dass sie korrekt sind.
3. Überprüfen Sie Ihre Registry-Anmeldeinformationen: Wenn das Image in einem privaten Registry gehostet wird, stellen Sie sicher, dass Sie die richtigen Anmeldeinformationen für den Zugriff haben.
4. Prüfen Sie die Registry-Logs: Wenn das Problem weiterhin besteht, überprüfen Sie die Logs des Registry-Servers auf Fehlermeldungen oder Hinweise auf das Problem.

Build-Fehler bei Dockerfiles

Beim Erstellen eines benutzerdefinierten Docker-Images mit einem Dockerfile können verschiedene Probleme auftreten. Hier sind einige häufige Probleme und deren Lösung:

1. Syntaxfehler: Überprüfen Sie Ihr Dockerfile sorgfältig auf Syntaxfehler, z. B. fehlende oder falsche Anweisungen.
2. Fehlende Abhängigkeiten: Stellen Sie sicher, dass alle notwendigen Abhängigkeiten, Dateien und Ressourcen vorhanden sind und im Dockerfile korrekt referenziert werden.
3. Berechtigungsfehler: Überprüfen Sie die Dateiberechtigungen in Ihrem Dockerfile, insbesondere für die COPY- und ADD-Anweisungen.
4. Caching-Probleme: Wenn Probleme mit dem Build-Cache auftreten, versuchen Sie, die Option --no-cache zu verwenden, um einen vollständigen Rebuild durchzuführen.

Laufzeitprobleme mit Docker-Containern

Nachdem Sie ein Docker-Image erfolgreich erstellt und einen Container gestartet haben, können Laufzeitprobleme auftreten. Hier sind einige häufige Probleme und deren Lösung:

1. Fehler beim Container-Start: Überprüfen Sie die Container-Logs auf Fehlermeldungen oder Hinweise auf den Startfehler.
2. Netzwerkprobleme: Stellen Sie sicher, dass die Ports des Containers korrekt gemappt sind und die Netzwerkkonfiguration korrekt ist.
3. Ressourcenüberlastung: Überwachen Sie die Ressourcenverwendung des Containers (CPU, Speicher, Festplatte) und stellen Sie sicher, dass genügend Ressourcen für den Betrieb vorhanden sind.
4. Unerwartetes Verhalten: Wenn sich der Container nicht wie erwartet verhält, versuchen Sie, den laufenden Container anzuschließen und seinen Status und die Logs zu überprüfen.

Durch das Verständnis häufiger Docker-Image-Probleme und der entsprechenden Fehlerbehebungstechniken können Sie Probleme in Ihren containerisierten Anwendungen effektiv identifizieren und lösen.

Zusammenfassung

Am Ende dieses Tutorials verfügen Sie über ein tiefes Verständnis von Docker-Images und deren Verwendung zum Erstellen, Bereitstellen und Verwalten Ihrer containerisierten Anwendungen. Sie werden in der Lage sein, Docker-Images effektiv in Ihren Entwicklungs- und Produktionsumgebungen zu verwenden, um die Konsistenz, Portabilität und Skalierbarkeit Ihrer Anwendungen sicherzustellen.