Docker: qué es y cómo funciona la contenerización de aplicaciones
El desarrollo y despliegue de aplicaciones en contenedores de software se ha convertido en algo habitual, y por ello, Docker se ha convertido en el Rey de la industria, alcanzando una cuota de uso del 25 % (y creciendo). Con el apoyo de las grandes compañías y la comunidad, poco a poco y casi de forma unánime, se ha ganado el título de la herramienta de contenerización más popular.
Su facilidad de uso, portabilidad y eficiencia han revolucionado la forma en que desarrollamos, desplegamos y escalamos aplicaciones. Docker no solo simplifica el proceso de desarrollo, sino que también garantiza la consistencia entre diferentes entornos, desde la concepción hasta la producción. Si aún no sabes de qué te estamos hablando, en este artículo te lo contamos todo sobre Docker.
¿Qué es Docker y para qué sirve?
Docker es un software de código abierto que ofrece una plataforma de automatización dirigida desarrollar, desplegar y ejecutar aplicaciones en contenedores. Esta permite automatizar los procesos asociados al diseño y gestión de las dependencias de software necesarias para ejecutar una aplicación, asegurando que funcione de manera consistente en cualquier entorno.
Para ello, Docker usa lo que se conoce como contenedores o containers, los cuales permiten a los desarrolladores empaquetar sus aplicaciones junto con todo lo necesario para su buen funcionamiento, librándose en gran parte de la dependencia de la administración de servidores y sus infraestructuras.
Docker simplifica el proceso de creación, distribución y ejecución de software. Desde su lanzamiento en 2013, Docker ha permitido que gran parte de la industria adopte un modelo de desarrollo de software basado en microservicios, dejando atrás los habituales problemas de versiones, conflictos, dependencias, complejidad y configuraciones de aplicaciones monolíticas.
Docker ha democratizado el uso de contenedores. Esto no solo ha facilitado el desarrollo y el despliegue de aplicaciones, sino que también ha mejorado la escalabilidad y la eficiencia en el uso de recursos. Además, la tecnología de contenedores ha permitido una mayor adopción de prácticas DevOps, facilitando la integración y el despliegue continuo (CI/CD) en equipos de desarrollo modernos.
¿Qué es un contenedor Docker?
Los contenedores de Docker son unidades estandarizadas de software que empaquetan el código y todas sus dependencias, permitiendo que las aplicaciones se ejecuten de manera rápida y confiable en diferentes entornos informáticos. Está disponible tanto para Linux como para Windows y Mac, tanto en sus versiones de escritorio como de servidor.
Un contenedor de Docker es una instancia ejecutable y ligera de una imagen de Docker que empaqueta aplicaciones y sus dependencias en un entorno aislado. La principal ventaja de un contenedor es que garantiza que una aplicación se ejecute de manera uniforme y consistente en cualquier sistema, independientemente de las configuraciones locales o del sistema operativo subyacente.
Los contenedores de Docker se basan en una imagen, que es una plantilla inmutable y ligera con todo lo necesario para ejecutar una aplicación: código, bibliotecas, dependencias y configuraciones del sistema. Las imágenes se crean con un archivo llamado Dockerfile, donde se especifican todas las instrucciones necesarias para construir la imagen.
Cada contenedor tiene su propio espacio de nombres y recursos asignados, lo que le da la sensación de ser una máquina virtual independiente, pero sin la sobrecarga de un hipervisor completo.
¿Cuál es la diferencia entre un contenedor Docker y una máquina virtual?
Aunque la dockerización de aplicaciones y la creación de máquinas virtuales pueden parecer conceptos similares, existen diferencias fundamentales entre ambos. La gran diferencia es la forma en la que estos softwares encapsulan y gestionan los recursos del sistema.
Por un lado, las máquinas virtuales permiten crear entornos aislados para la ejecución de aplicaciones, emulando un equipo de computación completo. Cada máquina virtual incluye su propio sistema operativo, hardware virtualizado, bibliotecas y aplicaciones. Esto consume una gran cantidad de recursos.
Sin embargo, un contenedor tan solo encapsula la aplicación y sus dependencias, compartiendo el kernel del sistema operativo host, pero añadiendo una capa de abstracción adicional. Esto hace que los contenedores sean mucho más ligeros y eficientes en términos de recursos. Además, los contenedores se inician más rápidamente y permiten una mayor densidad de aplicaciones por servidor.
Aspecto | Contenedores Docker | Máquinas Virtuales |
|---|---|---|
Peso | Ligero (MB) | Pesado (GB) |
Inicio | Rápido (segundos) | Lento (minutos) |
Sistema Operativo | Comparte el kernel del host | Cada VM tiene su propio OS |
Recursos Asignados | Dinámicos y limitados con cgroups | Fijos y controlados por hipervisor |
Portabilidad | Muy alta (se ejecuta en cualquier entorno) | Menor, requiere hipervisor |
¿Cómo funciona Docker?
Para entender cómo funciona Docker es importante comprender cuáles sus componentes principales y cómo interactúan entre sí. Este software utiliza una arquitectura cliente-servidor que se compone de varios elementos.
¿Qué es Docker Engine?
Docker Engine es el motor central de Docker que permite crear y gestionar contenedores. Actúa como el runtime y empaquetador de aplicaciones, gestionando objetos Docker como imágenes, contenedores, redes y volúmenes. El Docker Engine se comunica con el sistema operativo del host para asignar recursos y aislar los contenedores.
El Docker Daemon es el componente central que gestiona y supervisa los contenedores Docker en el sistema. Este proceso en segundo plano maneja todas las solicitudes de la API REST y administra los objetos Docker como imágenes y contenedores. Es responsable de construir, ejecutar y distribuir los contenedores Docker.
¿Qué es el Docker Client?
El Docker Client: es la interfaz principal que los usuarios utilizan para interactuar con Docker. Permite ejecutar comandos en la línea de comandos CLI, como por ejemplo ‘docker build’, ‘docker pull’ y ‘docker run’ para gestionar contenedores e imágenes. El cliente se comunica con el Docker daemon a través de la API REST.
También está disponible la versión con interfaz gráfica a través de Docker Desktop, la cual facilita enormemente la gestión y monitorización de contenedores a través de una interfaz visual intuitiva. Esta versión incluye todas las funcionalidades del CLI pero presentadas de forma más accesible, permitiendo gestionar imágenes, contenedores, volúmenes y redes desde un solo lugar.
Así, Docker Engine y Client forman una arquitectura cliente-servidor que facilita la creación, distribución y gestión de contenedores.
¿Que son las imágenes de Docker?
Las imágenes de Docker (o Docker Images) contienen la aplicación a ejecutar y todas las dependencias necesarias. Son como plantillas que se utilizan para crear contenedores. Cada imagen es una instantánea de un sistema de archivos y metadatos que define el entorno de ejecución de un contenedor. Las imágenes son inmutables, lo que significa que una vez creadas no se pueden modificar, pero sí crear nuevas versiones.
Estas se pueden crear mediante el archivo Dockerfile, tanto desde 0 como reutilizando imágenes existentes del Docker Hub, un repositorio centralizado que aloja miles de imágenes predefinidas y listas para usar. Estas imágenes base pueden ser personalizadas según las necesidades específicas de cada proyecto utilizando dos métodos principales:
Otros componentes de la arquitectura de Docker
- Docker volumes: son mecanismos de almacenamiento persistente que permiten a los contenedores Docker mantener datos incluso después de que el contenedor se detenga o se elimine. Funcionan como sistemas de archivos montables que pueden ser compartidos entre contenedores y el sistema host.
- Dockerfile: es un script de texto en el que se puede definir y personalizar los componentes de una nueva imagen de Docker. Contiene instrucciones para construir una imagen Docker, especificando la imagen base, los comandos a ejecutar y los archivos a incluir.
- Docker Compose: es una herramienta para definir y ejecutar aplicaciones Docker multi-contenedor. Permite configurar servicios, redes y volúmenes en un solo archivo YAML, facilitando la gestión de aplicaciones complejas.
- Docker Registry: es un sistema de almacenamiento y distribución de imágenes Docker. Docker Hub es el registro público más conocido, pero también se pueden configurar registros privados para almacenar y compartir imágenes de forma segura dentro de una organización.
- Docker Networks: son redes virtuales que permiten la comunicación segura entre contenedores. Docker proporciona diferentes tipos de redes (bridge, host, overlay) para adaptarse a distintos casos de uso y necesidades de conectividad.
Todos estos elementos se combinan para producir contenedores autoejecutables que lanzan aplicaciones autocontenidas. Este último punto es muy importante a la hora de desarrollar y desplegar software de forma ágil, ya que permite crear un entorno de ejecución inmutable e independiente de la infraestructura subyacente.
Esto facilita enormemente la portabilidad y la consistencia de las aplicaciones entre diferentes entornos, desde el desarrollo hasta la producción. Además, la naturaleza ligera y eficiente de los contenedores permite una mejor utilización de los recursos del sistema, lo que se traduce en una mayor escalabilidad y rendimiento.
Las 13 ventajas de Docker
- Ligero y rápido: los contenedores Docker comparten el mismo kernel del sistema operativo, por lo que consumen menos recursos que las máquinas virtuales (VMs).
- Arranque instantáneo: los contenedores se inician en segundos, lo que permite un desarrollo y despliegue mucho más ágil.
- Mayor densidad: una sola máquina puede ejecutar muchos contenedores simultáneamente, reduciendo costes de infraestructura.
- Integración con CI/CD: se integra fácilmente con herramientas de integración y entrega continua como Jenkins, GitLab CI o GitHub Actions.
- Entornos consistentes: asegura que las aplicaciones se ejecuten de manera idéntica en desarrollo, pruebas y producción, eliminando problemas como el famoso «en mi máquina funciona».
- Despliegues rápidos y automatizados: Gracias a las imágenes inmutables, es sencillo automatizar despliegues y rollback ante fallos.
- Portabilidad entre entornos: los contenedores son independientes de la infraestructura subyacente, lo que permite mover aplicaciones entre diferentes SO, nubes públicas o privadas y entornos on-premise y de desarrollo local. Esto facilita la adopción de arquitecturas híbridas y multi-cloud.
- Escalabilidad y flexibilidad: permite escalar aplicaciones fácilmente tanto vertical como horizontalmente.
- Fácil gestión: funciona bien con herramientas de orquestación como Kubernetes o Docker Swarm para gestionar múltiples contenedores y garantizar alta disponibilidad.
- Seguridad mejorada: permite aislar aplicaciones en contenedores individuales, reduciendo los riesgos de seguridad.
- Colaboración mejorada: equipos de desarrollo, QA y operaciones pueden usar el mismo entorno reproducible, lo que facilita la colaboración.
- Adopción de microservicios: es una herramienta ideal para arquitecturas basadas en microservicios, permitiendo que cada componente se ejecute en su propio contenedor.
- Monitorización: es compatible con herramientas de monitorización y observabilidad como Prometheus, Grafana y DataDog, permitiendo supervisar el rendimiento y la salud de los contenedores en tiempo real.
Docker y Kubernetes: una alianza poderosa en el mundo de la contenerización
A pesar de que Docker ofrece su propio orquestador de contenedores, conocido como Docker Swarm, Kubernetes se ha convertido en el estándar de facto para la orquestación de contenedores a gran escala.
Kubernetes proporciona una plataforma robusta para automatizar el despliegue, escalado y gestión de aplicaciones contenerizadas. La combinación de Docker y Kubernetes ofrece una solución completa para el desarrollo y operación de aplicaciones modernas, permitiendo a las organizaciones aprovechar al máximo los beneficios de la contenerización.
Es esta alianza la que permite gestionar grandes volúmenes de contenedores Docker de manera eficiente y escalable. Con Docker proporcionando la tecnología de contenedores y Kubernetes manejando la orquestación, las empresas pueden desplegar y gestionar aplicaciones complejas basadas en microservicios con facilidad. Gracias a ello, las aplicaciones modernas son fácilmente escalables, flexibles, resilientes, rentables y eficientes.
Esta combinación permite a las organizaciones adaptarse rápidamente a las demandas cambiantes del mercado, optimizar el uso de recursos y mantener una alta disponibilidad de sus servicios. Además, facilita la implementación de prácticas DevOps, mejorando la colaboración entre equipos de desarrollo y operaciones.
Diferencias entre Docker y Kubernetes
Característica | Docker | Kubernetes |
|---|---|---|
Propósito | Crear y ejecutar contenedores | Orquestar y gestionar contenedores a gran escala |
Gestión de Clústeres | No soporta clústeres por sí mismo (excepto Docker Swarm) | Gestiona clústeres completos de contenedores |
Escalado | Manual (escalado de contenedores individuales) | Automático y distribuido en todo el clúster |
Gestión de Contenedores | Ejecuta contenedores en una sola máquina | Ejecuta y gestiona contenedores en múltiples nodos |
Complejidad | Relativamente simple de usar y aprender | Más complejo debido a la gestión a gran escala |
Herramientas | Docker CLI, Docker Compose, Docker Hub | kubectl, API de Kubernetes, Helm |
Docker y nube pública
De la misma forma, gran parte de la industria de desarrollo de software ha adquirido esta práctica para usar Docker en la nube pública. Esto permite maximizar las ventajas de la contenerización, mientras se aprovechan las capacidades avanzadas de escalabilidad, gestión y seguridad que ofrecen los proveedores de nube.
Tanto AWS como Azure y Google Cloud Platform ofrecen servicios especializados para ejecutar y gestionar contenedores Docker. Estos servicios, como Amazon ECS, Azure Container Instances y Google Kubernetes Engine, simplifican la implementación y el escalado de aplicaciones contenerizadas en la nube. Esta integración permite a las empresas aprovechar lo mejor de ambos mundos: la flexibilidad de Docker y la potencia de la infraestructura en la nube.
Millones de aplicaciones en todo el mundo se ejecutan en contenedores Docker, aprovechando su portabilidad y eficiencia. Desde startups hasta grandes corporaciones, la adopción de Docker ha transformado la forma en que se desarrolla, despliega y escala el software. Esta tecnología no solo ha simplificado los procesos de desarrollo, sino que también ha mejorado la colaboración entre equipos
Si estás a punto de iniciar un proyecto basado en contenedores en la nube como si quieres optimizar tus procesos de desarrollo y despliegue existentes, en Ausum Cloud contamos con expertos en Docker, Kubernetes y tecnologías cloud que pueden ayudarte a sacar el máximo partido a estas herramientas.
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