Enllaços Documentació Oficial:

Docker

Docker és una eina que ens ajuda a executar aplicacions dins de contenidors.
Però, què és un contenidor? Hem de pensar en un contenidor com una “caixa virtual” que té tot el que una aplicació necessita per funcionar:

  • Codi.
  • Dependències (com llibreries).
  • Configuracions.

Aquesta “caixa” pot funcionar a qualsevol ordinador que tinga Docker instal·lat, independentment de les diferències entre els sistemes operatius.

Avantatges d’usar Docker

  • Portabilitat: Pots portar la teua aplicació a qualsevol màquina sense preocupar-te si té instal·lades les mateixes dependències.
  • Eficiència: Consumeix molts menys recursos que una màquina virtual.
  • Velocitat: Els contenidors s’inicien en segons.

Per exemple:

Imaginem que tenim una aplicació que necessita una base de dades específica i una versió concreta de Java per funcionar.
En lloc d’instal·lar-ho tot al nostre ordinador, podem posar-ho tot en un contenidor i així aïllar-ho de la resta del sistema, assegurant-nos que funcionarà de la mateixa manera en qualsevol lloc.

També evitarem possibles conflictes amb altres aplicacions o versions de llibreries que ja tenim instal·lades.

1. Instal·lació i configuració de Docker

Per a Linux

Abans de començar, assegura’t de tindre instal·lat:


docker --version
docker compose version
# Si usem una versió antiga de Docker Compose:
 docker-compose --version

en cas contrari:


sudo apt update
sudo apt install docker.io

o manualment:

  1. Docker: Pots descarregar-lo des de Docker.
  2. Docker Compose: Generalment, ve integrat amb Docker. Si no, pots seguir les instruccions d’instal·lació ací.

Per a Windows i macOS

Per aquests sistemes, pots descarregar Docker Desktop, que inclou tot el necessari per començar. Els passos són:

  1. Ves a la pàgina oficial de Docker: https://www.docker.com
  2. Descarrega Docker Desktop.
  3. Segueix les instruccions de la instal·lació.
  4. Un cop instal·lat, comprova que Docker funciona obrint una terminal i escrivint:
docker --version

2. Conceptes bàsics de Docker

Contenidors

Un contenidor és una “instància en execució” d’una imatge. És com un programa que s’està executant a la teua màquina, però de manera aïllada de la resta del sistema.

Un contenidor conté tot el necessari per fer funcionar una aplicació: codi, llibreries, configuracions, etc.

Característiques dels contenidors:

  • Lleugers: Utilitzen els recursos mínims necessaris, a diferència de les màquines virtuals que simulen un sistema operatiu complet.
  • Portables: Pots moure un contenidor d’un ordinador a un altre i s’executarà de la mateixa manera, sempre que tingui Docker instal·lat.
  • Efímers: Es poden crear, destruir i recrear fàcilment.

Exemple:
Executem el següent contenidor:

docker run hello-world

Què fa?

  1. docker run: Indica a Docker que vols executar un contenidor.
  2. hello-world: És el nom d’una imatge oficial de Docker. Aquesta imatge conté un programa senzill que imprimeix un missatge de benvinguda a la terminal.

Quan executem aquesta ordre:

  • Docker descarregarà la imatge hello-world (si no la tens al sistema).
  • Crearà un contenidor amb la imatge.
  • Executarà el codi dins del contenidor i mostrarà un missatge com el següent:
Hello from Docker!
This message shows that your installation appears to be working correctly.

Imatges

Una imatge és com una “plantilla” que utilitzem per crear contenidors. Conté el sistema de fitxers, biblioteques, dependències i tot el que l’aplicació necessita.

Què és una imatge?

  • És immutable: Una vegada creada, no es pot modificar directament.
  • Es pot pensar com un “moment congelat” del sistema que el contenidor utilitzarà.

Exemple: Imatge de Nginx

Nginx és un servidor web. Es fa servir per gestionar peticions d’usuari (com carregar una pàgina web), servir fitxers estàtics (imatges, documents, etc.), i fins i tot com a proxy invers per altres aplicacions.

Per executar un servidor web Nginx amb Docker:

# 1. Descarreguem la imatge d’Nginx:
docker pull nginx

# Això descarregarà la imatge d’Nginx des de Docker Hub (una mena de repositori d'imatges).

# 2. Executem un contenidor amb aquesta imatge:
docker run -d -p 8080:80 nginx

Al codi anterior:

  • -d: Executa el contenidor en segon pla (mode “detached”).
  • -p 8080:80: Mapeja el port 8080 del teu ordinador al port 80 del contenidor. Això vol dir que pots accedir al servidor Nginx escrivint http://localhost:8080 al teu navegador.
  • nginx: És la imatge que utilitza el contenidor.

Quan ho fem, Nginx estarà servint una pàgina web predeterminada que pots veure al navegador.

Per què utilitzar Nginx amb Docker?

Si volem provar com funciona un servidor web per a la nostra aplicació. En lloc de configurar-lo manualment al nostre sistema, podem utilitzar un contenidor amb Nginx. Així evitem fer canvis al nostre ordinador i podem destruir el contenidor quan ja no el necessitem.

Dockerfile

Un Dockerfile és un arxiu de text que conté un conjunt d’instruccions per crear una imatge Docker personalitzada. És com una “recepta” que defineix com serà la imatge.

Exemple bàsic de Dockerfile:
Suposem que volem crear una imatge que continga:

  • Node.js per executar aplicacions.
  • Una aplicació pròpia dins del contenidor.

El Dockerfile seria:

# Utilitza una imatge base amb Node.js
FROM node:14

# Estableix el directori de treball dins del contenidor
WORKDIR /app

# Copia els fitxers de l’aplicació al contenidor
COPY . .

# Instal·la les dependències
RUN npm install

# Comanda que s'executarà quan el contenidor s'iniciï
CMD ["npm", "start"]

Per construir la imatge amb aquest arxiu Dockerfile:

# 1. Situa't al directori on tens el Dockerfile.
# 2. Executa:
docker build -t my-node-app .

Això crearà una imatge anomenada my-node-app.

3. Docker Compose: Gestió d’Aplicacions Multi-Container

Què és Docker Compose?

  • Docker Compose és una eina que ens permet definir i gestionar aplicacions amb múltiples contenidors.
  • En lloc d’executar diversos contenidors individualment amb docker run, utilitzem un únic fitxer anomenat docker-compose.yml per descriure tots els serveis, xarxes i volums que necessita l’aplicació.

Avantatges de Docker Compose

  • Centralitza la configuració: Tot es defineix en un sol fitxer.
  • Facilita l’execució: Pots iniciar o aturar tota l’aplicació amb una sola comanda.
  • És ideal per a entorns de desenvolupament i proves.

Exemple: Servidor web i base de dades

Suposem que volem executar una aplicació que consta de:

  1. Un servidor web (per exemple, Nginx).
  2. Una base de dades (per exemple, MySQL).

Amb Docker Compose, el fitxer de configuració seria així:

Fitxer docker-compose.yml 

version: "3.8" # Versió de Docker Compose

services:
  web:
    image: nginx # Utilitza la imatge oficial de Nginx
    ports:
      - "8080:80" # Mapeja el port 8080 del teu ordinador al port 80 del contenidor

  db:
    image: mysql # Utilitza la imatge oficial de MySQL
    environment:
      MYSQL_ROOT_PASSWORD: root # Defineix la contrasenya de root
      MYSQL_DATABASE: example_db # Crea una base de dades per defecte

Executar l’aplicació amb Docker Compose

  1. Crea un fitxer docker-compose.yml amb el contingut anterior.
  2. A la terminal, situa’t al directori on has creat el fitxer i executa:
docker compose up

La comanda anterior

  • Llegeix el fitxer docker-compose.yml.
  • Descarrega les imatges necessàries (Nginx i MySQL).

  • Crea i inicia els contenidors definits.

  • Accedeix al teu navegador i escriu: 
    http://localhost:8080

    Aquí veuràs la pàgina predeterminada del servidor Nginx.

  • Per aturar els contenidors: 
    docker compose down

Exemple: Aplicació amb codi propi

Suposem que tenim una aplicació Node.js que vol accedir a una base de dades PostgreSQL. Això és com ho configuraries.

Fitxer docker-compose.yml

version: "3.8"

services:
  app:
    build: . # Indica que utilitzarà un Dockerfile al mateix directori
    ports:
      - "3000:3000" # Mapeja el port 3000 del teu ordinador al port 3000 del contenidor
    environment:
      DB_HOST: db
      DB_USER: user
      DB_PASSWORD: password
      DB_NAME: example_db

  db:
    image: postgres # Utilitza la imatge oficial de PostgreSQL
    environment:
      POSTGRES_USER: user
      POSTGRES_PASSWORD: password
      POSTGRES_DB: example_db

Dockerfile per a l’aplicació (al mateix directori)

# Imatge base amb Node.js
FROM node:14

# Estableix el directori de treball
WORKDIR /app

# Copia els fitxers del projecte
COPY package*.json ./

# Instal·la les dependències
RUN npm install

# Copia el codi de l'aplicació
COPY . .

# Exposa el port 3000
EXPOSE 3000

# Comanda d'inici
CMD ["npm", "start"]

Exemple de codi Node.js (fitxer app.js) 

const express = require("express");
const app = express();

app.get("/", (req, res) => {
  res.send("Hola des de Docker amb Node.js i PostgreSQL!");
});

app.listen(3000, () => {
  console.log("Aplicació en marxa al port 3000");
});

Resum de comandes útils de Docker Compose

  • Iniciar serveis: 
    docker compose up
  • Aturar serveis: 
    docker compose down
  • Veure els logs dels contenidors: 
    docker compose logs
  • Reiniciar només un servei concret: 
    docker compose restart <nom_del_servei>

4. Volums i Persistència de Dades

Què són els volums?
Un volum és una manera de guardar dades fora del sistema de fitxers intern d’un contenidor. Això significa que, fins i tot si el contenidor s’elimina o reinicia, les dades es mantenen.

Els volums s’utilitzen per:

  • Persistència: Les dades no es perden quan s’elimina un contenidor.
  • Compartició: Pots compartir dades entre múltiples contenidors.
  • Separació de dades i aplicació: Mantens el codi i les dades aïllats per facilitar la gestió.

Crear un volum manualment

Pots crear un volum de manera senzilla amb Docker.

  1. Crea un volum anomenat my-data: 
    docker volume create my-data
  2. Executa un contenidor i associa-li aquest volum: 
    docker run -d -v my-data:/data busybox
    • -v my-data:/data: Mapeja el volum my-data al directori /data dins del contenidor.
    • busybox: És una imatge minimalista que pots utilitzar per provar coses senzilles.
  3. Comprova que el volum existeix: 
    docker volume ls

Volums amb Docker Compose

Els volums es poden definir fàcilment en un fitxer docker-compose.yml.

Exemple: Base de dades MySQL amb volum

version: "3.8"

services:
  db:
    image: mysql
    environment:
      MYSQL_ROOT_PASSWORD: root
      MYSQL_DATABASE: example_db
    volumes:
      - db-data:/var/lib/mysql # Associa un volum per guardar les dades

volumes:
  db-data: # Defineix el volum

5. Xarxes en Docker

En Docker, els contenidors utilitzen xarxes per comunicar-se entre ells o amb l’exterior. Docker proporciona diferents tipus de xarxes que pots utilitzar segons les necessitats de la teua aplicació.

Tipus de xarxes en Docker:

  1. bridge (predeterminada): Permet que els contenidors del mateix host es comuniquin entre ells.
  2. host: Comparteix la mateixa xarxa que el sistema operatiu host (sense aïllament).
  3. none: El contenidor no té accés a cap xarxa.
  4. custom: Xarxes personalitzades que pots definir per controlar com es comuniquen els contenidors.

Xarxa predeterminada (bridge)

Per defecte, quan crees contenidors sense especificar cap xarxa, Docker utilitza una xarxa de tipus bridge.

Exemple:

  1. Executa un contenidor: 
    docker run --name my-container -d nginx
  2. Comprova la xarxa: 
    docker network inspect bridge

Xarxes personalitzades

Pots crear una xarxa personalitzada per connectar contenidors de manera controlada.

  1. Crea una xarxa anomenada my-network: 
    docker network create my-network
  2. Executa dos contenidors a la mateixa xarxa: 
    docker run --name container1 --network my-network -d nginx
docker run --name container2 --network my-network -d busybox sleep 3600
  3. Prova la comunicació entre contenidors:
    Accedeix al contenidor container2: 
    docker exec -it container2 sh

Prova si pots “veure” el container1:

ping container1

6. Optimització d’Imatges amb Dockerfile

Els Dockerfile són essencials per crear imatges personalitzades, però també poden ser ineficients si no els estructurem correctament. Aquí tens algunes pràctiques recomanades per optimitzar-los:

Reduir la mida de les imatges

  • Utilitza imatges base lleugeres: Per exemple, en lloc d’utilitzar node:14, utilitza node:14-alpine. 
    FROM node:14-alpine
  • Elimina arxius innecessaris: Si instal·les paquets, elimina les memòries cau després de la instal·lació. 
    RUN apt-get update && apt-get install -y \
  build-essential \
  && rm -rf /var/lib/apt/lists/*

Aprofitar la memòria cau de Docker

Docker utilitza una memòria cau per evitar tornar a executar passos innecessaris. Per aprofitar-la:

  • Col·loca les instruccions que canvien poc (com RUN apt-get install) al principi.
  • Col·loca les instruccions que canvien sovint (com COPY . .) al final.

Exemple de Dockerfile optimitzat:

# Imatge base
FROM node:14

# Instal·la les dependències
WORKDIR /app
COPY package.json ./
RUN npm install

# Copia el codi de l'aplicació
COPY . .

# Inicia l'aplicació
CMD ["npm", "start"]

Comprimir imatges

Pots utilitzar eines com Docker Slim per reduir encara més la mida de les imatges, eliminant fitxers no necessaris.

7. Desplegament d’Aplicacions en Producció

Quan estàs preparat per portar una aplicació a producció, cal considerar diversos aspectes:

Imatges optimitzades per a producció

  • Utilitza versions mínimes i segures de les teues dependències.
  • Afegeix només les eines necessàries per executar l’aplicació (no incloguis eines de desenvolupament).

Gestió de secrets

Mai incloguis secrets (com contrasenyes o claus d’API) directament en un Dockerfile o en un fitxer docker-compose.yml. Utilitza eines com Docker Secrets o variables d’entorn.

Exemple senzill amb variables d’entorn:

services:
  app:
    image: my-app
    environment:
      - APP_SECRET=${APP_SECRET}

Defineix la variable al teu sistema abans d’executar docker compose up:

export APP_SECRET=my-super-secret
docker compose up

Servei de proxy invers

Quan tens diverses aplicacions, pots utilitzar un servidor com Nginx per gestionar les peticions externes.

Exemple: Proxy invers amb Nginx

  1. Defineix el servei nginx al docker-compose.yml:
    ```yaml services: nginx: image: nginx ports:
    • “80:80” volumes:
    • ./nginx.conf:/etc/nginx/nginx.conf ```
  2. Crea el fitxer nginx.conf: 
    server {
 listen 80;

 location / {
     proxy_pass http://app:3000;
 }
}
  3. Ara http://localhost redirigeix automàticament les peticions al servei app.

8. Resum Docker i Docker Compose

A continuació, es mostra una taula amb les ordres principals de Docker i Docker Compose, classificades per categoria i amb una breu descripció de la seva funcionalitat.

Ordres Principals de Docker

Categoria Comanda Descripció Exemple
Gestió d’Imatges docker build Crea una imatge Docker a partir d’un Dockerfile. docker build -t app:latest .
  docker images Llista totes les imatges locals disponibles. docker images
  docker rmi Elimina una imatge de Docker local. docker rmi app:latest
  docker pull Descarrega una imatge del registre de Docker Hub. docker pull ubuntu:latest
  docker push Puja una imatge al registre (Docker Hub, etc.). docker push user/app:latest
Contenidors docker run Executa un contenidor a partir d’una imatge. docker run -d -p 80:80 nginx
  docker ps Llista els contenidors en execució. docker ps
  docker ps -a Llista tots els contenidors (actius i aturats). docker ps -a
  docker start Inicia un contenidor aturat. docker start container_id
  docker stop Atura un contenidor en execució. docker stop container_id
  docker restart Reinicia un contenidor aturat. docker restart container_id
  docker kill Finalitza de forma forçada un contenidor. docker kill container_id
  docker rm Elimina un contenidor. docker rm container_id
Gestió de Volums docker volume create Crea un volum de Docker. docker volume create myvol
  docker volume ls Llista els volums de Docker. docker volume ls
  docker volume rm Elimina un volum de Docker. docker volume rm myvol
Gestió de Xarxes docker network create Crea una xarxa personalitzada de Docker. docker network create mynet
  docker network ls Llista les xarxes de Docker. docker network ls
  docker network rm Elimina una xarxa de Docker. docker network rm mynet
Altres docker exec Executa una comanda dins d’un contenidor actiu. docker exec -it container_id bash
  docker logs Mostra els registres d’un contenidor. docker logs container_id
  docker inspect Mostra informació detallada d’un contenidor o imatge. docker inspect container_id
  docker system prune Elimina imatges, contenidors i volums no utilitzats. docker system prune -f

Ordres Principals de Docker Compose

Categoria Comanda Descripció Exemple
Inici i Parada docker compose up Crea i inicia els serveis definits a docker-compose.yml. docker compose up -d
  docker compose down Atura i elimina els serveis definits a docker-compose.yml. docker compose down
  docker compose start Inicia els serveis aturats. docker compose start
  docker compose stop Atura els serveis en execució. docker compose stop
  docker compose restart Reinicia els serveis en execució. docker compose restart
Gestió de Serveis docker compose ps Llista l’estat dels serveis definits. docker compose ps
  docker compose build Crea les imatges definides a docker-compose.yml. docker compose build
  docker compose pull Descarrega les imatges definides a docker-compose.yml. docker compose pull
  docker compose push Puja les imatges al registre Docker. docker compose push
Execució de Comandes docker compose exec Executa comandes dins d’un contenidor actiu. docker compose exec web bash