Qu’est-ce que Docker ? Notre guide complet

Docker a révolutionné la façon dont les équipes de développement créent, déploient et exécutent leurs applications grâce à une approche innovante : la conteneurisation. Cette approche est devenue incontournable dans le développement logiciel, car elle simplifie considérablement la gestion des environnements et accélère le cycle de développement logiciel.

Dans ce guide complet, découvrez tout ce qu'il faut savoir sur Docker : sa définition, son fonctionnement, ses avantages et son application dans un environnement DevSecOps avec la plateforme de GitLab.

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Docker : définition

Docker est une plateforme de conteneurisation open source qui permet aux équipes de développement d'empaqueter leurs applications et toutes leurs dépendances dans des conteneurs légers et portables. Lancé en 2013, Docker a démocratisé l'utilisation des conteneurs en proposant une solution simple et accessible pour créer des environnements d'exécution isolés.

Qu’est-ce qu’un conteneur Docker ?

Un conteneur Docker représente un environnement d'exécution léger qui encapsule une application avec l'ensemble de ses composants : code source, bibliothèques, dépendances système, variables d'environnement et fichiers de configuration. Il peut parfois être comparé à une machine virtuelle dans le sens où il permet d’héberger des services sur un même serveur physique tout en les isolant les uns des autres. Néanmoins, le fonctionnement d’un conteneur diffère légèrement d’une simple machine virtuelle.

Moins figés qu'une machine virtuelle, en matière de taille de disque et de ressources allouées, les conteneurs partagent le noyau de la machine hôte et isolent les processus, les utilisateurs, etc. Cela les rend très légers et leur permet de fonctionner comme s'ils étaient des machines distinctes. Par conséquent, les applications peuvent être démarrées et arrêtées rapidement.

Comment fonctionne Docker ?

Docker révolutionne la virtualisation en exploitant les capacités natives du noyau Linux pour créer des environnements d'exécution légers et isolés. Contrairement à la virtualisation traditionnelle qui nécessite des machines virtuelles complètes avec leur propre système d'exploitation, Docker utilise la conteneurisation pour partager le noyau de l'hôte tout en maintenant une isolation parfaite entre les applications.

La philosophie de Docker repose sur des technologies Linux avancées telles que les namespaces (qui isolent les processus, le réseau et le système de fichiers) et les cgroups (qui limitent et contrôlent l'utilisation des ressources). Docker encapsule ces fonctionnalités complexes dans une interface simple et portable, permettant aux équipes de développement de créer des environnements cohérents sur n'importe quelle plateforme.

Le processus de conteneurisation avec Docker suit un cheminement précis :

1. Création d'un Dockerfile : ce fichier texte contient les instructions pour construire l'environnement
2. Construction d’une image docker : Docker assemble les composants selon les spécifications du Dockerfile
3. Instanciation du conteneur : l'image devient un conteneur exécutable
4. Gestion du cycle de vie : démarrage, arrêt, surveillance et mise à jour des conteneurs

Pour comprendre pleinement le fonctionnement de Docker, il est essentiel de maîtriser les quatre composants fondamentaux suivants, qui contribuent à créer un écosystème de conteneurisation complet et efficace.

Docker Engine : le cœur du système

Docker Engine est le moteur qui orchestre toutes les opérations de conteneurisation. Cette architecture client-serveur se compose de trois éléments interconnectés qui travaillent en harmonie :

Docker Daemon (dockerd) constitue le service central qui s'exécute en permanence sur le système hôte et gère l'ensemble du cycle de vie des conteneurs. Il supervise la création, l'exécution, la surveillance et la destruction des conteneurs, tout en gérant les images, les réseaux virtuels et les volumes de stockage. Ce daemon écoute en permanence les requêtes et exécute les opérations demandées.

L'API REST Docker est le mode de communication principal avec Docker Daemon. Concrètement, quand vous lancez docker run ou docker build, votre commande est transformée en requête HTTP qui est envoyée au daemon. Cette API permet également aux équipes de développement de créer leurs propres outils ou d'automatiser Docker dans leurs scripts et applications.

Le client Docker CLI représente l'interface en ligne de commande que les utilisateurs emploient quotidiennement. Chaque commande docker (run, build, push, pull) transite par ce client qui communique avec le daemon via l'API REST.

Images Docker : les modèles d'exécution

Une image Docker constitue un modèle immuable et en lecture seule qui encapsule l'ensemble des éléments nécessaires à l'exécution d'une application. Cette image contient le système de fichiers complet, incluant le code source, les bibliothèques système, les dépendances, les variables d'environnement et les métadonnées de configuration.

L'architecture en couches des images Docker représente l'une des innovations les plus importantes de cette technologie. Chaque instruction dans un Dockerfile crée une nouvelle couche et Docker utilise un système de cache intelligent pour réutiliser les couches communes entre différentes images. Cette approche optimise considérablement l'espace de stockage et accélère les processus de construction et de téléchargement.

Les images sont identifiées par des tags qui combinent un nom et une version (comme nginx:latest, ubuntu:20.04 ou node:18-alpine). Ces tags permettent aux équipes de développement de spécifier précisément quelle version d'une image utiliser dans leurs déploiements.

Dockerfile : automatiser la construction

Le Dockerfile représente bien plus qu'un simple script d'instructions : il constitue la recette complète pour reproduire fidèlement un environnement d'exécution. Ce fichier texte utilise une syntaxe déclarative simple pour définir chaque étape de la construction d'une image.

Un Dockerfile typique commence par spécifier une image de base (instruction FROM), puis enchaîne les opérations : installation de dépendances (RUN), copie de fichiers (COPY ou ADD), configuration d'environnement (ENV), exposition de ports (EXPOSE), et définition de la commande par défaut (CMD ou ENTRYPOINT).

Cette approche Infrastructure as Code garantit la reproductibilité parfaite des environnements et s'inscrit parfaitement dans les pratiques DevOps actuelles. En documentant explicitement toutes les étapes de configuration dans un fichier versionable, le Dockerfile facilite la collaboration entre les équipes de développement et les opérateurs.

Docker Registry : partager et distribuer

Les registres Docker fonctionnent comme des dépôts centralisés qui permettent de stocker, versioner et distribuer des images Docker de manière sécurisée. Ils constituent l'épine dorsale de l'écosystème Docker en facilitant la collaboration et le partage d'images.

Docker Hublot demeure le registre public officiel, hébergeant des millions d'images communautaires et officielles. Les équipes de développement peuvent y trouver des images prêtes à l'emploi : bases de données, serveurs web, etc.

Les entreprises peuvent également déposer leurs images dans des registres privés garantissant la sécurité et le contrôle des accès. Ces registres privés peuvent être auto hébergés (on-premise) ou dans le cloud.

Pourquoi utiliser Docker ?

Le développement d'applications fait face à des défis croissants : multiplication des environnements de déploiement, diversité des technologies utilisées, cycles de livraison accélérés et exigences de fiabilité toujours plus élevées. Les équipes de développement jonglent quotidiennement avec des problématiques complexes qui ralentissent leur productivité et augmentent les risques d'erreur.

En ce sens, Docker répond directement ou indirectement à ces problématiques récurrentes dans le développement logiciel.

Uniformisation des environnements : Docker élimine le fameux « ça marche sur ma machine » en garantissant que l'application s'exécute de manière identique sur tous les environnements, du poste de développement à la production.

Simplification des déploiements : l'empaquetage de l'application et de ses dépendances dans un conteneur unique simplifie considérablement les processus de déploiement et réduit les risques d'erreur.

Isolation des applications : chaque conteneur dispose de son propre espace d'exécution, évitant les conflits entre différentes versions de bibliothèques ou de dépendances.

Accélération du développement : les équipes de développement peuvent rapidement lancer des environnements complexes sans configuration manuelle fastidieuse.

Optimisation des ressources informatiques : Docker permet une utilisation plus efficace des ressources serveur comparé aux machines virtuelles traditionnelles. Plusieurs conteneurs peuvent partager le même noyau système tout en maintenant leur isolation, réduisant ainsi l'empreinte mémoire et CPU.

Cette efficacité se traduit par :

• Des temps de démarrage considérablement réduits
• Une densité d'applications plus élevée par serveur
• Une consommation énergétique optimisée
• Des coûts d'infrastructure réduits

Quels sont les avantages de Docker ?

Maintenant que nous avons vu pourquoi Docker est si populaire, intéressons-nous davantage aux avantages qu'il apporte concrètement aux équipes de développement.

Portabilité et cohérence

Docker garantit que les applications fonctionnent de manière identique quel que soit l'environnement d'exécution. Cette portabilité facilite :

• La migration d'applications entre différents fournisseurs cloud
• Le déploiement sur des architectures hybrides (on-premise et cloud)
• La création d'environnements de test fidèles à la production
• La distribution d'applications complexes

Scalabilité et performance

Les conteneurs Docker offrent une flexibilité exceptionnelle pour adapter les ressources aux besoins applicatifs :

• Montée en charge horizontale : ajout rapide de nouvelles instances de conteneurs selon la demande
• Optimisation des ressources : allocation précise des ressources CPU et mémoire par conteneur
• Démarrage instantané : les conteneurs se lancent en quelques secondes contre plusieurs minutes pour les machines virtuelles
• Efficacité réseau : gestion sophistiquée des réseaux virtuels entre conteneurs

Facilitation du DevOps

Docker s'intègre naturellement dans les pratiques DevOps en :

• Automatisant les processus de compilation et de déploiement
• Facilitant l'intégration et le déploiement continus (CI/CD)
• Permettant des tests reproductibles dans des environnements isolés
• Accélérant les cycles de développement et de livraison

Écosystème et communauté

L'écosystème Docker bénéficie d'une communauté active qui développe :

• Des milliers d'images officielles et communautaires sur Docker Hub
• Des outils d'orchestration de conteneurs comme Docker Swarm (natif à Docker) et Kubernetes
• Des solutions de monitoring et de logging adaptées aux conteneurs
• Des intégrations avec les principales plateformes cloud

Quelles sont les limites de Docker ?

Comme nous venons de le voir, Docker présente de nombreux avantages, mais aussi certains inconvénients, dont il convient de prendre connaissance avec de plonger dans l’écosystème Docker.

Limitation à un seul système d'exploitation

Docker crée plusieurs conteneurs sur un seul système d'exploitation. Si cette approche offre des avantages en termes de vitesse de démarrage et de traitement, elle peut également présenter des inconvénients. Par exemple, si vous souhaitez tester votre application dans un environnement Windows alors que votre machine hôte fonctionne sous Linux, vous devrez préparer une machine ou une machine virtuelle séparée.

Surcharge lors du développement à grande échelle

Docker est léger en lui-même, mais lorsqu'il est étendu à un système de grande envergure, la charge de gestion de Docker entre en jeu. Docker peut faire fonctionner de nombreux conteneurs sur un seul serveur, mais d'un autre côté, cela nécessite une gestion et une orchestration qui peuvent générer une surcharge. Il peut également devenir difficile de tout gérer en utilisant Docker seul sans recourir à des outils d’orchestration comme Docker Swarm ou encore Kubernetes.

Courbe d'apprentissage exigeante

Docker utilise une méthode différente pour créer des environnements virtuels par rapport aux autres machines virtuelles. Cela signifie que les équipes de développement doivent apprendre et appréhender tous ces nouveaux concepts. Utiliser Docker sans bien comprendre son fonctionnement peut entraîner des problèmes par la suite. Il est important d'étudier Docker de manière approfondie avant de commencer à l'utiliser.

Vulnérabilités de sécurité potentielles

Docker utilise une architecture basée sur les conteneurs. Comme plusieurs conteneurs fonctionnent sur une seule machine, il faut faire attention aux vulnérabilités qui peuvent en découler. Par exemple, s'il y a une vulnérabilité dans un conteneur, elle pourrait affecter tous les autres conteneurs qui partagent les ressources du système d'exploitation hôte et le noyau.

Difficultés dans la coopération entre conteneurs

Lorsque vous envisagez l'intégration entre plusieurs conteneurs, diverses configurations peuvent être difficiles, ce qui peut conduire à des problèmes opérationnels. Par exemple, si vous créez une application et une base de données dans des conteneurs séparés et souhaitez les faire fonctionner ensemble, vous devez configurer les paramètres de communication au sein du même hôte. L'ouverture de ports et de sockets pose des risques de sécurité. Si vous rendez les paramètres trop compliqués pour éviter cela, vous risquez alors de rencontrer des problèmes en production. Lors de l'intégration de conteneurs, il est important de bien réfléchir dès la phase de conception.

Comment GitLab résout les défis de Docker ?

GitLab transforme Docker d'un simple outil de conteneurisation en une solution DevSecOps complète et sécurisée. Cette plateforme intégrée résout les principaux défis auxquels font face les organisations utilisant Docker à grande échelle.

L'approche "shift-left" de GitLab intègre les contrôles de sécurité directement dans le pipeline de développement. Plutôt que de traiter la sécurité comme une étape finale, GitLab analyse automatiquement les images Docker dès leur construction, détectant les vulnérabilités, les configurations dangereuses et les dépendances obsolètes avant le déploiement. Cette détection précoce réduit considérablement les coûts de remédiation et élimine les risques de sécurité en production.

GitLab Runner et ses pipelines CI/CD transforment la gestion des conteneurs Docker en automatisant l'ensemble du cycle de vie DevSecOps. Cette infrastructure d'exécution permet la construction automatisée d'images Docker optimisées, la validation automatique de la sécurité et des performances et l'orchestration sécurisée vers différents environnements.

Le rôle de Docker dans l’approche DevSecOps de GitLab

Docker joue également un rôle très important dans l'intégration DevSecOps avec GitLab.

Conteneurisation des jobs CI/CD

GitLab CI/CD vous permet d'utiliser des conteneurs Docker dans vos pipelines CI/CD, vous apportant :

• Cohérence : les jobs CI/CD s'exécutent dans des conteneurs, éliminant les erreurs dues aux différences de dépendances et d'environnements
• Scalabilité : les conteneurs sont légers, rapides à démarrer et efficaces pour exécuter de larges pipelines
• Flexibilité d'environnement : vous pouvez spécifier différentes images Docker pour chaque job, facilitant la mise à disposition de l'environnement requis

L'image Docker GitLab Runner est basée sur Ubuntu ou Alpine Linux et inclut les commandes standard gitlab-runner qui la font fonctionner comme si vous aviez installé GitLab Runner directement sur l'hôte.

Scanning de sécurité automatisé

La sécurité est un composant clé de l’approche DevSecOps. GitLab la prend en charge dans les applications conteneurisées avec Docker à l’aide des scannings suivants :

• Scanning de sécurité des images de conteneurs : fournit la capacité de scanner les images Docker dans vos pipelines CI/CD, vérifiant les vulnérabilités des packages OS afin d'évaluer la sûreté des images avant qu’elles n’atteignent l’environnement de production
• Scanning en continue des vulnérabilités de conteneurs : recherche les failles de sécurité dans les dépendances existantes des applications en se basant sur leur SBOM et en comparant les noms et les versions des composants aux informations contenues dans les derniers avis de sécurité.
• Scanning opérationnel de conteneurs : exécute les analyses de vulnérabilités sur les conteneurs déployés dans un environnement Kubernetes. Cela comprend l'analyse régulière des images à la recherche de nouvelles vulnérabilités découvertes et le suivi des environnements dans lesquels ces vulnérabilités sont déployées.

Infrastructure as Code (IaC) et gestion d'environnement

• Reproductibilité : l’utilisation de Docker dans les jobs GitLab CI/CD assure la cohérence entre les environnements de développement et de production.
• Création instantanée d'environnements de staging et de test : en s'intégrant avec Docker Compose et Kubernetes, GitLab vous permet de créer des environnements isolés pour des branches spécifiques ou des merge requests, permettant des tests efficaces et un scanning de sécurité.

Déploiement rationalisé

GitLab supporte les modèles de déploiement suivants avec Docker :

• Compilation et push d'images Docker : construisez votre application sous forme d’image de conteneur et effectuez un push vers le registre de conteneurs de GitLab ou d'autres registres Docker.
• Livraison continue : utilisez des images Docker et déployez vers des outils d'orchestration de conteneurs pour des releases rapides et sécurisées.

Prise en charge de l'architecture de microservices

GitLab et Docker ensemble facilitent la construction d'architectures de microservices, où les microservices s'exécutent comme des conteneurs Docker séparés.

Avec les pipelines GitLab CI/CD, vous pouvez gérer :

• La configuration des dépendances entre services
• Les scans de sécurité individuels
• Le contrôle de version (facilite les retours à une version précédente)

Conclusion

Docker a transformé le paysage du développement logiciel en démocratisant la conteneurisation et en simplifiant la gestion des environnements d'exécution. Sa capacité à créer des applications portables, légères et facilement déployables en fait aujourd’hui un outil incontournable pour les équipes de développement.

L'intégration native avec GitLab renforce encore davantage sa valeur en proposant une plateforme DevSecOps complète. Cette synergie permet aux entreprises d'accélérer leurs cycles de développement logiciel tout en maintenant des standards élevés de sécurité et de qualité.

Pour les équipes souhaitant moderniser leurs pratiques de développement, l'adoption de Docker représente un investissement stratégique qui se traduit par une productivité accrue, des déploiements plus fiables, une meilleure évolutivité et un environnement flexible.

Vous souhaitez installer GitLab dans un conteneur Docker ? Consultez notre documentation pour en savoir plus.

FAQ sur Docker

Que peut-on faire avec Docker ?

Docker est une technologie de virtualisation légère et autonome qui empaquette le code d'application, ses dépendances et ses bibliothèques. Docker vous permet de créer plusieurs conteneurs (environnements virtuels) sur une seule machine, vous permettant d'unifier vos environnements de développement et de test.

À quoi sert Docker ?

Docker est utilisé par les équipes de développement pour découpler les applications et leurs dépendances du reste du système. Les conteneurs regroupent les applications et leurs dépendances ensemble et fournissent un environnement d'exécution léger.

Docker peut-il remplacer les machines virtuelles ?

Docker ne remplace pas complètement les machines virtuelles, mais offre une alternative plus légère pour de nombreux cas d'usage. Les conteneurs partagent le noyau du système hôte, tandis que les machines virtuelles émulent un système complet. Le choix dépend de vos besoins en isolation, performance et compatibilité système.

Note : certaines parties de cet article proviennent de l'article japonais Dockerとは：超入門編.