Introdução ao Docker

O conceito de Contêiner

Basicamente, um contêiner é apenas um processo (ou conjunto de processos) especialmente restrito, sob o controle do gerenciador de contêineres. O gerenciador de contêineres em si é apenas um processo (ou conjunto de processos), sob o controle do Sistema Operacional. Embora não haja Sistemas Operacionais convidados com a virtualização de contêineres, o único Sistema Operacional pode ainda ser chamado de “Sistema Operacional hospedeiro”.

Sendo processos, todos os contêineres compartilham o mesmo kernel do Sistema Operacional, o que induz uma sobrecarga menor do que o uso de um SO separado por VM. Assim, os contêineres são geralmente mais eficientes do que as VMs.

A imagem acima mostra uma visão geral de contêineres em um sistema computacional. A imagem foi retirada do material de aula de Jens Lechtenbörger.

Em particular, podemos esperar que um novo contêiner, como processo, possa ser iniciado muito mais rápido do que uma nova VM, que essencialmente inicializa um novo SO.

Nota: Se você não está familiarizado(a) com o conceito de contêiner (ex.: nunca usou a ferramenta Docker), leia o artigo da IBM sobre contêiner antes de continuar esta atividade.

Para isolar diferentes contêineres uns dos outros, múltiplos mecanismos de restrição são aplicados. Primeiramente, diferentes contêineres são gerenciados como processos distintos com espaços de endereço virtuais isolados. Adicionalmente, no caso do kernel Linux, namespaces limitam o que é visível dentro dos contêineres. Grupos de controle limitam os recursos disponíveis dentro dos contêineres. O sistema de arquivos dentro de um contêiner é amplamente independente do sistema de arquivos do hospedeiro, pode consistir em múltiplas camadas, que são sobrepostas umas sobre as outras, com um mecanismo de cópia na gravação que evita a cópia de todos os arquivos para novos contêineres enquanto nenhuma operação de gravação ocorrer.

Com Docker, e outras tecnologias de containerização, imagens servem como plantas para ambientes de execução virtualizados.

Para uso em produção, ambientes de execução virtualizados devem ser implantáveis de forma reproduzível para garantir que o software seja sempre executado em seu ambiente necessário. Em particular, a síndrome “funciona na minha máquina” precisa ser evitada, onde um desenvolvedor instala todos os tipos de bibliotecas e dependências na máquina de desenvolvimento, mas esquece de documentar as peças necessárias. Mais tarde, no ambiente de produção, dependências podem estar faltando ou serem instaladas em versões incompatíveis, potencialmente levando a bugs sutis ou falhas.

Para prevenir tais falhas, cada imagem é descrita por um Dockerfile, que é uma receita de construção em um formato de texto simples. Ele começa com uma imagem base, por exemplo, uma variante do SO, e descreve quais componentes devem ser instalados.

Termos principais:

• Container: Instância em execução de uma imagem; possui namespace isolado (cgroup, PID, UTS) mas compartilha kernel do host.
• Imagem: Camada imutável e portátil que descreve a aplicação + dependências. Cada camada é armazenada em formato tarball com metadados.
• Dockerfile: Arquivo de texto contendo instruções (FROM, RUN, COPY, CMD…) que definem como construir uma imagem.
• Registry: Repositório remoto que armazena e distribui imagens. Pode ser público (DockerHub) ou privado (Harbor, GitLab Container Registry).
• DockerHub (https://hub.docker.com/): Registro público oficial da Docker Inc.; hospeda milhares de imagens oficiais e de terceiros, além de suporte a organizações e repositórios privados.
• Volume: Persistência de dados fora do ciclo de vida do container; mapeamento de diretórios do host para o container.

Referências adicionais:

• Artigo: https://www.datacamp.com/pt/blog/learn-docker
• Vídeo: Aprenda Docker do Zero, por Fernanda Kipper
• Ferramenta: https://labex.io/

Instalação Docker

Siga as instruções em https://docs.docker.com/get-started/get-docker/ ou https://douglasnickson.com.br/2023/05/06/guia-completo-de-instalacao-do-docker/

Usando o terminal:

1. Windows / macOS – Baixe e instale o Docker Desktop a partir do site oficial:
   https://www.docker.com/products/docker-desktop
2. Linux (Ubuntu/Debian) – Execute:

   sudo apt-get update
   sudo apt-get install -y docker.io
   sudo systemctl enable --now docker
   

3. Verifique a instalação:

   docker --version
   

Verifique se a instalação funcionou utilizando docker run hello-world

Comandos Essenciais

Exercício 1: Servidor Web

Crie um contêiner com Nginx que sirva uma página HTML customizada (index.html). Monte um volume local com esse arquivo para que ele apareça na raiz do site (/usr/share/nginx/html). Acesse a página via http://localhost.

Exercício 2: Variáveis de ambiente

Construa um container para o banco de dados postgres (https://hub.docker.com/_/postgres). O container deve receber, por meio de variáveis de ambiente:

• PGUSER – usuário do banco;
• PGPASSWORD – senha desse usuário.

Execute o container em modo interativo (como na Atividade 1) e execute o comando psql para criar um executar comandos no banco de dados (ex.: show databases;)

Exercício 3: Container Interativo

Objetivo: Iniciar um container a partir da imagem oficial Ubuntu 22.04, explorar sua estrutura de diretórios e instalar o utilitário curl via apt, confirmando que a instalação ocorreu com sucesso.

Criação do Container Interativo

docker run -it --name ubuntu-ex03 ubuntu:22.04 bash

Obs.: Ao executar o comando acima você será direcionado para um prompt de shell dentro do container.

Navegação pelo Sistema de Arquivos

No terminal do container, realize as seguintes operações:

# Visualizar arquivos e diretórios no diretório atual
ls

# Mudar para a pasta /etc
cd /etc

# Listar conteúdo da nova localização
ls

# Voltar ao diretório anterior
cd ..

Explicação:

• ls exibe o conteúdo do diretório corrente.
• cd <caminho> altera o diretório de trabalho para <caminho>.
• cd .. volta um nível acima na hierarquia.

Atualização dos Índices e Instalação do curl

# Atualizar a lista de pacotes disponíveis nos repositórios
apt update

# Instalar o pacote curl, aceitando automaticamente todas as solicitações interativas
apt install curl -y

Detalhes

• apt update baixa os indices dos repositórios configurados.
• -y evita que o processo de instalação pause para confirmação manual.

Validação da Instalação

curl --version

A saída deve apresentar a versão do curl, algo similar a:

curl 7.xx.x (x86_64-pc-linux-gnu) libcurl/7.xx.x OpenSSL/1.1.1z zlib/1.2.11 ...

Se o comando retornar a versão, a instalação foi concluída com êxito.

Encerramento

Para sair do container e removê‑lo da memória:

exit          # encerra a sessão Bash
docker rm -f ubuntu-ex03   # remove o container criado

Dica: Se desejar manter o container em execução após fechar o terminal, utilize docker run -d ou acione docker attach.

Exercício 4

Suba um conteiner do EmulatorJS para jogar algum jogo feito pela comunidade (escolha o jogo em https://nes-open-db.github.io/roms/).