Docker-Befehle

Die quelloffene Software Docker hat sich als Standard für die Virtualisierung von Anwendungscontainern durchgesetzt. Die Container-Virtualisierung führte die Entwicklung der virtuellen Maschinen mit einem wichtigen Unterschied fort: anstatt ein komplettes Betriebssystem zu simulieren, wird eine einzelne Anwendung in einem Container virtualisiert.

Docker wird auf dem lokalen System über eine Kommandozeilen-Schnittstelle gesteuert. Die dabei zum Einsatz kommenden Befehle sind essenziell für die Arbeit mit Docker. Wir erklären, wie Docker-Befehle funktionieren und stellen die wichtigsten Befehle vor.

Um besser nachzuvollziehen, was Docker-Befehle sind und wie sie funktionieren, erläutern wir kurz den Aufbau von Docker. Die Docker-Installation auf einem lokalen Host enthält als Kernstück die Docker-Engine. Die Docker-Engine besteht aus drei hauptsächlichen Komponenten:

1. Der Docker-Daemon, welcher als dockerd auf dem Host läuft.
2. Die Docker-API, welche vom Docker-Daemon bereitgestellt wird. Der Docker-Daemon wird über die API angesprochen und gesteuert.
3. Die Kommandozeilen-Schnittstelle („Command line interface“, CLI), welche als docker-Befehl eingesetzt wird, um mit der Docker-API zu kommunizieren.

Um Docker zu steuern, gibt man als Nutzer Docker-Befehle auf der Kommandozeile ein. Die Befehle werden von der Docker-CLI entgegengenommen und verarbeitet. Aus den Befehlen werden entsprechende API-Calls an den Docker-Daemon erzeugt, welcher die eigentliche Arbeit leistet.

Bedingt durch die historische Entwicklung von Docker haben sich zwei Arten von Docker-Befehlen etabliert.

Zum einen gibt es eine Handvoll von Standalone-Befehlen. Diese sind für gewöhnlich Verben und führen beim Aufruf eine bestimmte Aktion aus. Bekannte Beispiele sind 'docker pull' oder 'docker build'. Mit dem Wachstum der Plattform und dem Erscheinen immer neuer Funktionalitäten, wurde es zunehmend schwierig, passende Verben zu finden.

Zum anderen wurden die sogenannten „Docker Management-Befehle“ zur Gruppierung von Befehlen eingeführt, um wieder Ordnung in die ausufernde Befehls-Vielfalt zu bringen. Bei den Docker Management-Befehlen handelt es sich für gewöhnlich um Substantive. Bekannte Beispiele sind 'docker image' und 'docker container'. Die Docker Management-Befehle gruppieren Unterbefehle, welche wiederum Verben sind.

Auf diese Weise lassen sich dieselben Verben in unterschiedlichen Kontexten nutzen, ohne dass es zu Kollisionen der Namen käme. Beispielsweise gibt es den Befehl 'docker image rm' zum Entfernen eines Images, sowie 'docker container rm', zum Entfernen eines Containers.

Unabhängig davon, ob Docker Standalone-Befehle oder Docker Management-Befehle zum Einsatz kommen, erfolgt der Aufruf der Docker-Befehle auf der Kommandozeile. Wie üblich wird der Name des Befehls gefolgt von optionalen Parametern eingegeben. Ggf. folgt dann noch der Name eines oder mehrerer Objekte. Dabei kann es sich um einen Container, ein Image, ein Volumen oder ähnliches handeln.

Schauen wir uns die allgemeine Struktur eines Docker-Befehls auf der Kommandozeile an. Im einfachsten Fall wird nur das Docker-CLI mit einer angehängten Option aufgerufen:

Bekannte Beispiele sind die Ausgabe der Docker-Version bzw. der Docker-Hilfsinformation:

In den meisten Fällen rufen wir nicht bloß das Docker-CLI auf, sondern übergeben zusätzlichen den Namen eines spezifischen Befehls. Dabei kann es sich um einen Standalone-Befehl oder einen Management-Befehl gefolgt von einem Unterbefehl handeln. Schauen wir uns zunächst das generelle Muster eines Docker Standalone-Befehls an. Auf den Namen 'docker' folgt der Name des Befehls, optionale Parameter, sowie ggf. der Name eines Docker-Objekts:

Zwei bekannte Docker Standalone-Befehle aus dem Produktiveinsatz dienen dem Anzeigen verschiedener Statusinformationen:

Machen wir uns als nächstes mit den Docker Management-Befehlen vertraut. Wie bereits erwähnt, dienen diese dazu, Ordnung in das organisch gewachsene Befehls-Chaos zu bringen. So gab es ursprünglich den Befehl 'docker ls' zum Auflisten der Container auf einem Host und analog dazu den Befehl 'docker images' zum Auflisten der Images. Nicht gerade intuitiv. Auch wenn sich beide Befehle weiterhin nutzen lassen, gibt es heutzutage mit 'docker container ls' und 'docker image ls' konsistente Alternativen.

Das generelle Schema für Docker Management-Befehle beruht auf der bekannten Struktur der Docker Standalone-Befehle. Auf den Namen ‚docker‘ folgt der Name des Management-Befehls samt Unterbefehl. Wir schließen wiederum mit optionalen Parametern, sowie ggf. dem Namen eines Docker-Objekts ab:

Veranschaulichen wir uns das Muster an einem konkreten Beispiel. Hier der Docker-Befehl zum Starten eines neuen Containers aus dem ‚httpd‘-Image im interaktiven Modus:

Vergleichen wir die generelle Struktur für Docker Management-Befehle mit den einzelnen Bestandteilen des vorangegangenen Beispiels:

Wie die meisten Kommandozeilen-Befehle werden Docker-Befehle beim Aufruf über optionale Parameter, sog. „Optionen“ gesteuert. Die Optionen folgen dem Namen des Befehls. Dabei wird zwischen Groß- und Kleinschreibung unterschieden. Für gewöhnlich gibt es für die meisten Optionen zwei Schreibweisen:

1. Kurzform: -<Options-Kürzel>, z.B. 'docker -v'

Die Kurzform ist wenig aussagekräftig. Dafür lassen sich mehrere Optionen zu einer kombinieren, z.B. 'docker run -it' anstatt 'docker -i -t'. Die Reihenfolge ist beim Zusammenfassen beliebig; man kann also ohne Probleme auch 'docker run -ti' schreiben. Gut geeignet ist die Kurzform für das schnelle Arbeiten mit bekannten Befehlen auf der Kommandozeile.

2. Langform: --<Options-Name>, z.B. 'docker --version'

Die Langform ist leicht verständlich, benötigt jedoch mehr Zeit zu tippen und nimmt mehr Platz ein. Gut geeignet ist die Langform für das Erstellen von Scripten; die aussagekräftigen Options-Namen dienen der Dokumentation.

Ein Großteil der existierenden Docker-Befehle dient dem Verwalten von Docker Containern, Docker Images und Docker Volumes. Bevor wir uns im Detail mit den spezifischen Docker-Befehlen befassen, geben wir einen kurzen Überblick, wie die wichtigen Docker-Konzepte Container und Image zusammenhängen.

Ein Docker-Container wird aus einer unveränderlichen Vorlage, dem sog. Image, erzeugt. Ein Docker-Image enthält die zur Erzeugung eines Containers notwendigen Abhängigkeiten und Konfigurationseinstellungen. Wir können nicht nur einen Container aus einem Image erzeugen, sondern auch einen existierenden Container in einem neuen Image abspeichern. Container und Image stehen in etwa so zueinander, wie Henne und Ei:

Docker hat über die vergangenen zehn Jahre eine rasante Entwicklung durchgemacht. Neben der ursprünglichen Container-Virtualisierung umfasst Docker heutzutage weit darüber hinausgehende Funktionen. So lassen sich mit Docker-Compose und Docker-Swarm Container-Verbünden orchestrieren, was traditionell Docker-Alternativen vorbehalten war. Wir gehen im Folgenden auf eine Untermenge der originalen Befehle ein, da eine vollständige Auflistung den Rahmen dieses Artikel sprengen würde.

Ein Docker-Container umfasst die folgenden Komponenten. Zur Steuerung stehen entsprechende Befehle zur Verfügung:

1. Container-Betriebssystem und Union-Dateisystem
2. Software-Komponenten und Konfiguration
3. Umgebungsvariablen und Laufzeit-Konfiguration
4. Ports und Volumen
5. Prozesse und Logs

Vorweg: die meisten Docker-Funktionalitäten lassen sich heutzutage mit Docker Management-Befehlen steuern. Auch wenn die ursprünglichen Befehle weiterhin funktionieren, gibt es aussagekräftigere Äquivalente:

Es gibt jedoch immer noch eine Handvoll von Docker Standalone-Befehlen. Diese lassen sich nicht durch Docker Management-Befehle ersetzen, da sie sich auf die Docker-Installation als Ganzes beziehen:

Anders als bei der Virtualisierung mit virtuellen Maschinen, enthält ein Docker-Container kein eigenes Betriebssystem. Stattdessen greifen alle auf einem Docker-Host laufenden Container auf denselben Betriebssystem-Kernel zu. Jedem Container wird bei der Ausführung per Befehl eine gewisse Menge an System-Ressourcen zugewiesen. Dazu gehören Arbeitsspeicher, CPU-Kerne, Massenspeicher und (virtuelle) Netzwerk-Geräte. Hier zwei Beispiele:

Docker-Container beim Start einen CPU-Kern und 10 Megabyte Speicher zuweisen:

TCP-Port 80 des Docker-Hosts auf Port 80 des Docker-Containers mappen:

Auf einem Host lassen sich Container starten, stoppen und entfernen. Ferner lassen sich die innerhalb eines Containers laufenden Prozesse steuern. Dementsprechend befassen sich viele der Docker Container-Befehle mit diesen Aufgaben:

Anders als bei Images virtueller Maschinen der Fall, ist ein Docker-Image im Normalzustand keine einzelne Datei. Stattdessen handelt es sich um einen Verbund mehrerer Komponenten:

• Image-Layers: enthalten durch Operation auf dem Dateisystem hinzugefügte Daten. Layers werden überlagert und durch ein Union-Dateisystem auf eine konsistente Ebene reduziert.
• Parent-Image: stellt Grundfunktionen des Images bereit und verankert das Image im Stammbaum des Docker-Ökosystems.
• Image-Manifest: beschreibt den Verbund und identifiziert die darin enthaltenen Image-Layers.

Ein Docker-Image enthält schreibgeschützte Schichten, auf Englisch „Layers“ genannt. Jeder Layer beschreibt sukzessive Änderungen am Dateisystem des Images. Für jede Operation, welche zu einer Änderung am Dateisystem des Images führen würde, wird ein neuer Layer angelegt. Die folgenden Befehle dienen zum Interagieren mit Images auf dem Host:

Ein Docker-Container enthält eine von der Außenwelt isolierte Anwendung. In vielen Fällen ist es jedoch sinnvoll, Dateien zwischen dem Container und dem Host-System zu teilen. Zu diesem Zweck kennt Docker verschiedene Typen von Volumes. Die Unterschiede zwischen den Volume-Typen sind subtil; die Wahl des passenden Typs hängt stark vom jeweiligen Einsatzszenario ab:

• Benannte Volumes — empfohlen
• Anonyme Volumes — gehen beim Entfernen des Containers verloren
• Bind Mounts — historisch bedingt und nicht empfohlen; performant
• Tmpfs Mounts — liegen im Arbeitsspeicher; nur unter Linux

Zur Interaktion mit Volumes steht eine Handvoll an Docker-Befehlen zur Verfügung: