AWS - DOCKER

  

Introducción

En esta práctica aprenderás a instalar y configurar Docker en una máquina Linux que se ejecuta en Amazon Web Services (AWS). Docker es una herramienta poderosa que permite ejecutar aplicaciones en entornos llamados contenedores, los cuales son ligeros, portátiles y muy eficientes. Estos contenedores son ideales tanto para desarrollo como para producción, ya que garantizan que las aplicaciones se comporten de la misma manera, sin importar dónde se ejecuten.

Durante esta actividad, tendrás la oportunidad de familiarizarte con los conceptos básicos de Docker, comprender su funcionamiento y adquirir habilidades prácticas para gestionar contenedores. Trabajarás en una instancia de AWS, un entorno con recursos limitados, lo que te permitirá enfrentar retos reales y desarrollar soluciones efectivas.

¿Qué aprenderás en esta práctica?

1. Instalar Docker: Empezarás configurando Docker en un sistema operativo Linux dentro de una instancia AWS.
2. Comprobar que Docker funciona: Ejecutarás el contenedor de prueba hello-world, lo que te permitirá confirmar que la instalación se realizó correctamente.
3. Configurar permisos de usuario: Aprenderás a dar permisos al usuario clockworker para que pueda usar Docker sin necesidad de sudo, haciendo más práctico el uso del sistema.
4. Instalar Docker Compose: Descubrirás cómo instalar y usar Docker Compose, una herramienta que facilita la gestión de aplicaciones con múltiples contenedores.
5. Descargar y ejecutar contenedores de prueba: Pondrás en práctica lo aprendido al descargar y ejecutar un contenedor de nginx:alpine, una imagen ligera y eficiente, para explorar cómo funcionan los contenedores.
6. Gestionar contenedores: Aprenderás a detener y eliminar contenedores, habilidades fundamentales para administrar los recursos de manera eficiente.
7. Optimizar recursos con Swap: Como las instancias básicas de AWS tienen recursos limitados, configurarás una partición de swap para extender la memoria disponible y mejorar el rendimiento.

¿Por qué es importante esta práctica?

Docker es una herramienta esencial para cualquier profesional que quiera desarrollar y desplegar aplicaciones de manera moderna y eficiente. Al trabajar con Docker en un entorno real como AWS, aprenderás no solo a implementar y gestionar contenedores, sino también a optimizar recursos en máquinas con capacidades limitadas, algo muy común en la práctica diaria. Estas habilidades te prepararán para abordar proyectos más avanzados en administración de sistemas y desarrollo de aplicaciones en la nube.

Al finalizar esta práctica serás capaz de:

• Instalar y configurar Docker y Docker Compose en sistemas Linux.
• Ejecutar y gestionar contenedores básicos de manera efectiva.
• Entender cómo funcionan los contenedores, desde su creación hasta su eliminación.
• Mejorar el rendimiento de sistemas con recursos limitados mediante la configuración de swap.

Esta práctica te dará una base sólida para utilizar Docker en proyectos reales, ayudándote a desarrollar aplicaciones más eficientes y a resolver problemas en entornos de desarrollo y producción. 

Docker es una plataforma de contenedorización de aplicaciones que permite a los desarrolladores y administradores de sistemas empaquetar, distribuir y ejecutar aplicaciones junto con sus dependencias en un entorno aislado llamado contenedor. Esta tecnología facilita la portabilidad, escalabilidad y eficiencia en el desarrollo y despliegue de software.

En términos simples, Docker te permite construir un entorno consistente para tus aplicaciones, sin importar dónde se ejecuten: en tu máquina local, en un servidor, o en la nube.

Características Clave de Docker

1. Aislamiento mediante contenedores:
   Los contenedores encapsulan una aplicación y todas sus dependencias (librerías, configuraciones y archivos necesarios) en un solo paquete. Esto garantiza que la aplicación se ejecute de manera consistente sin importar el entorno del sistema operativo subyacente.

2. Ligereza:
   A diferencia de las máquinas virtuales, los contenedores comparten el núcleo del sistema operativo del host, lo que los hace mucho más ligeros en cuanto al consumo de recursos.

3. Portabilidad:
   Una aplicación contenedorizada con Docker puede ejecutarse en cualquier sistema que tenga Docker instalado, independientemente de si es un servidor físico, una máquina virtual o un servicio en la nube.

4. Escalabilidad:
   Docker facilita el escalado horizontal y vertical de las aplicaciones, lo que resulta fundamental en entornos de producción y aplicaciones basadas en microservicios.

5. Facilidad de gestión:
   Herramientas como Docker Compose permiten definir y administrar múltiples contenedores como parte de un único proyecto, simplificando la gestión de aplicaciones complejas.

Componentes Principales de Docker

1. Docker Engine:
   Es el núcleo de Docker y consta de:
   • Docker Daemon (dockerd): El servicio principal que administra contenedores, imágenes y redes.
   • CLI de Docker (Interfaz de Línea de Comandos): Permite interactuar con Docker mediante comandos.
   • REST API: Proporciona una interfaz programable para controlar Docker.

2. Imágenes:
   Las imágenes son plantillas inmutables que contienen todo lo necesario para ejecutar una aplicación (sistema de archivos, bibliotecas, configuraciones, etc.). Estas imágenes se almacenan en Docker Hub o en registros privados.

3. Contenedores:
   Son instancias ejecutables de una imagen. Cada contenedor opera de manera aislada, pero puede interactuar con otros a través de redes o volúmenes compartidos.

4. Redes:
   Docker proporciona capacidades de red para que los contenedores se comuniquen entre sí o con sistemas externos de forma segura y eficiente.

5. Volúmenes:
   Permiten a los contenedores almacenar datos persistentes fuera de su sistema de archivos efímero.

Beneficios de Docker

1. Consistencia:
   Los contenedores aseguran que las aplicaciones funcionen de la misma manera en entornos de desarrollo, prueba y producción.

2. Rápido Tiempo de Inicio:
   Comparado con las máquinas virtuales, los contenedores arrancan en segundos, lo que acelera los ciclos de desarrollo y despliegue.

3. Reducción de Conflictos:
   Al empaquetar todas las dependencias, Docker elimina problemas como "funciona en mi máquina, pero no en el servidor".

4. Menor Uso de Recursos:
   Al compartir el núcleo del sistema operativo, los contenedores consumen menos CPU, memoria y almacenamiento que las máquinas virtuales.

5. Facilita el Desarrollo Basado en Microservicios:
   Docker permite dividir una aplicación en componentes pequeños e independientes (microservicios), lo que mejora la mantenibilidad y escalabilidad.

Casos de Uso de Docker

1. Desarrollo Local:
   Los desarrolladores pueden crear entornos idénticos al de producción, lo que simplifica las pruebas y despliegues.

2. Despliegue en la Nube:
   Docker facilita el despliegue de aplicaciones en servicios de la nube como AWS, Google Cloud o Azure.

3. Aplicaciones Basadas en Microservicios:
   Docker permite dividir aplicaciones monolíticas en componentes independientes, que se ejecutan en contenedores separados.

4. Automatización de Pruebas:
   Docker permite crear entornos de prueba desechables y replicables, mejorando la calidad del software.

5. CI/CD (Integración y Despliegue Continuo):
   Docker se integra con herramientas como Jenkins, GitLab CI/CD o GitHub Actions para automatizar pipelines de desarrollo.

Docker ha revolucionado la manera en que se desarrollan, implementan y ejecutan las aplicaciones al ofrecer un entorno portátil, eficiente y fácil de gestionar. Su adopción en el mundo de la tecnología es cada vez más amplia debido a las ventajas que aporta tanto en términos de productividad como de optimización de recursos.

En la práctica que desarrollaremos, aprenderás a utilizar Docker desde su instalación hasta la gestión de contenedores, proporcionando una base sólida para abordar proyectos en entornos reales.

El Docker Compose Plugin es una herramienta que extiende las capacidades de Docker, permitiendo definir y gestionar aplicaciones compuestas por múltiples contenedores a través de un archivo de configuración. Este plugin reemplaza al antiguo binario independiente de Docker Compose (docker-compose) y está completamente integrado con el CLI (Interfaz de Línea de Comandos) de Docker.

El Docker Compose Plugin facilita la administración de aplicaciones complejas que requieren varios contenedores trabajando juntos, como aplicaciones basadas en microservicios, donde cada componente (por ejemplo, base de datos, servidor web y balanceador de carga) se ejecuta en un contenedor separado.

Características del Docker Compose Plugin

1. Integración con el CLI de Docker:
   El plugin se instala como parte de Docker, lo que permite utilizar comandos de docker compose en lugar del binario independiente docker-compose. Esto asegura una experiencia más fluida al trabajar con Docker.

2. Definición declarativa de servicios:
   Utiliza un archivo de configuración docker-compose.yml, donde se especifican los servicios, redes y volúmenes necesarios para una aplicación. Este enfoque declarativo simplifica la gestión de múltiples contenedores.

3. Gestión centralizada:
   Todos los contenedores, redes y volúmenes de una aplicación se administran a partir de un único comando o archivo, lo que reduce la complejidad operativa.

4. Compatibilidad multiplataforma:
   Es compatible con distintas plataformas de contenedores, como Docker Swarm y Kubernetes, facilitando el despliegue en diferentes entornos.

5. Automatización de tareas:
   Permite automatizar procesos como la creación de redes, la vinculación entre servicios y el montaje de volúmenes, sin necesidad de configuraciones manuales para cada contenedor.

¿Cómo Funciona Docker Compose Plugin?

El Docker Compose Plugin se basa en un archivo docker-compose.yml donde se describe la aplicación, incluyendo:

• Servicios: Los contenedores que componen la aplicación, especificando imágenes, puertos, variables de entorno y dependencias.
• Redes: Las conexiones entre los servicios, asegurando que puedan comunicarse entre sí de forma segura.
• Volúmenes: Los datos persistentes que se comparten entre contenedores o se mantienen después de que un contenedor se detiene.

Diferencias entre Docker Compose Plugin y el binario clásico docker-compose

Beneficios del Docker Compose Plugin

1. Facilidad de uso:
   Simplifica la ejecución de aplicaciones complejas mediante un solo archivo de configuración y comandos claros.

2. Productividad mejorada:
   Automatiza tareas comunes como la configuración de redes y la conexión entre contenedores, permitiendo a los usuarios enfocarse en el desarrollo de la aplicación.

3. Escalabilidad:
   Facilita la ampliación de aplicaciones, ya sea agregando más servicios o escalando los existentes.

4. Portabilidad:
   Una vez configurada, la aplicación puede ejecutarse en cualquier entorno que soporte Docker y el Docker Compose Plugin.

El Docker Compose Plugin es una herramienta indispensable para gestionar aplicaciones que constan de múltiples contenedores, permitiendo una configuración y administración sencilla. Su integración con el CLI de Docker lo convierte en una solución moderna, eficiente y preparada para entornos de desarrollo y producción.

SWAP

Una unidad swap, o simplemente swap, es un espacio de almacenamiento en disco que el sistema operativo utiliza como una extensión de la memoria RAM. Cuando el sistema se queda sin memoria física (RAM) disponible para ejecutar procesos, utiliza el swap para almacenar temporalmente datos que no se están utilizando activamente en ese momento. Esto permite al sistema continuar operando aunque la memoria RAM esté saturada, aunque a un costo de rendimiento.

Funcionamiento de la Unidad Swap

El sistema operativo gestiona la memoria a través de un proceso conocido como paginación, donde los datos se dividen en "páginas" y se almacenan en la RAM. Cuando la RAM está completamente ocupada, el sistema mueve páginas inactivas o menos utilizadas al espacio de swap, liberando memoria física para tareas más prioritarias.

El intercambio entre la RAM y el swap se realiza automáticamente mediante el gestor de memoria del sistema operativo, que evalúa qué datos son menos críticos en un momento dado.

Tipos de Unidad Swap

1. Partición Swap:
   Es una partición dedicada en el disco duro que se reserva exclusivamente para swap. Este tipo suele ser más eficiente debido a que no compite con otros sistemas de archivos.

2. Archivo Swap:
   Es un archivo ubicado en un sistema de archivos existente que el sistema operativo utiliza como espacio de swap. Este método es más flexible, ya que permite ajustar su tamaño fácilmente sin modificar particiones del disco.

Ventajas de la Unidad Swap

1. Evitar fallos por falta de memoria:
   Cuando la RAM está llena, el swap actúa como una red de seguridad para evitar que el sistema colapse debido a la falta de memoria.

2. Soporte para aplicaciones intensivas en memoria:
   Aplicaciones que requieren grandes cantidades de memoria pueden funcionar mejor con un espacio de swap, incluso si la RAM es limitada.

3. Mejor rendimiento en multitarea:
   En sistemas que ejecutan múltiples procesos, el swap permite mantener en funcionamiento aplicaciones de menor prioridad mientras se da prioridad a las tareas activas en la RAM.

Desventajas de la Unidad Swap

1. Rendimiento más lento:
   El acceso al disco es mucho más lento que el acceso a la RAM, por lo que el rendimiento general del sistema puede verse afectado cuando se usa el swap intensivamente.

2. Desgaste del disco:
   En el caso de discos SSD, un uso frecuente del swap puede acelerar el desgaste del dispositivo debido a la escritura constante de datos.

3. Dependencia del almacenamiento:
   El espacio de swap utiliza almacenamiento del disco, lo que puede ser problemático en sistemas con poco espacio disponible.

¿Cuándo es necesario usar Swap?

1. En sistemas con poca RAM:
   El swap es indispensable para sistemas con poca memoria física, ya que ayuda a evitar fallos cuando la RAM está saturada.

2. En servidores o máquinas virtuales:
   En entornos de recursos limitados, como las instancias de AWS, configurar swap es esencial para manejar picos de uso de memoria.

3. Para tareas intensivas en memoria:
   Aplicaciones como bases de datos o análisis de datos que consumen grandes cantidades de RAM pueden beneficiarse del swap en situaciones de alta carga.

La unidad swap es una herramienta fundamental en la gestión de memoria del sistema operativo, proporcionando una extensión de la RAM para garantizar la estabilidad y continuidad del sistema. Aunque su uso implica una disminución en el rendimiento, es un recurso vital en sistemas con recursos limitados o cuando se ejecutan aplicaciones con altos requerimientos de memoria. Configurar adecuadamente el swap es clave para optimizar el rendimiento de cualquier sistema.