Optimierung von Docker-Images: Best Practices für Größe, Sicherheit und Effizienz

Docker Hub ist eine zentrale Plattform für das Hosten und Verteilen von Docker-Images. Es ist ein öffentliches Verzeichnis, in dem Entwickler Docker-Images hochladen, teilen und herunterladen können. Docker Hub bietet eine große Auswahl an öffentlichen Images, die von der Community erstellt wurden, sowie offizielle Images von verschiedenen Unternehmen und Projekten. 

Um Docker Hub nutzen zu können, müssen Sie sich zunächst registrieren. Die Registrierung ist kostenlos und erfordert eine E-Mail-Adresse und ein Passwort. Nach der Registrierung haben Sie Zugang zu verschiedenen Funktionen von Docker Hub.

Sobald Sie angemeldet sind, können Sie die Suchfunktion von Docker Hub verwenden, um ein bestimmtes Bild zu finden. Sie können nach Namen, Tags oder anderen Kriterien suchen, um das gewünschte Bild zu finden. Docker Hub bietet auch verschiedene Filteroptionen, um Ihre Suche einzugrenzen und die Ergebnisse zu verfeinern.

Sobald Sie das Bild gefunden haben, das Sie verwenden möchten, können Sie es herunterladen, indem Sie den Befehl docker pull ausführen, gefolgt vom Namen des Bildes und den Tags, die Ihre Docker-Umgebung benötigt. Dieser Befehl lädt das Docker Hub-Image auf Ihren lokalen Computer herunter und speichert es dort für die spätere Verwendung. 

Dieser Befehl lädt das neueste Ubuntu-Image von Docker Hub herunter.

Die öffentlichen Images auf Docker Hub können in verschiedenen Projekten und Anwendungen verwendet werden. Nachdem Sie das Image heruntergeladen haben, können Sie es als Grundlage für die Erstellung von Containern verwenden.

Ein Container ist eine Instanz eines Images, die isoliert von anderen Containern auf einem Docker-Host ausgeführt wird. Mithilfe von Docker-Befehlen können Sie aus dem heruntergeladenen Image einen Container erstellen und diesen mit den gewünschten Einstellungen konfigurieren. 

Dieser Befehl erstellt einen Container mit dem Namen „mycontainer“, der auf dem heruntergeladenen Nginx-Image basiert. Der Container läuft im Hintergrund (-d für Detach) und leitet Port 8080 an Port 80 innerhalb des Containers weiter (-p 8080:80).

Die Verwendung öffentlicher Images spart Zeit und Aufwand, da nicht jedes Image selbst erstellt werden muss. Stattdessen können Sie bewährte, optimierte Bilder verwenden, die von der Community zur Verfügung gestellt werden. Es ist jedoch wichtig, die Sicherheit und Authentizität öffentlicher Bilder zu überprüfen, bevor sie in der Produktion verwendet werden. 

Wenn Sie eine bestimmte Anwendung oder einen bestimmten Dienst in einem Docker-Container ausführen möchten, können Sie ein eigenes Docker-Image erstellen. Ein Docker-Image ist ein ausführbares Softwarepaket, das alle notwendigen Abhängigkeiten, Konfigurationen und Anwendungscodes enthält. Hier finden Sie eine detaillierte Beschreibung, wie Sie Ihr eigenes Docker-Image erstellen. 

Um ein eigenes Docker-Image zu erstellen, benötigen Sie eine sogenannte Docker-Datei. Eine Docker-Datei ist eine Textdatei, die eine Reihe von Anweisungen zur Erstellung eines Images enthält. Eine Docker-Datei gibt an, welches Basis-Image verwendet werden soll, welche Dateien und Verzeichnisse in das Image kopiert werden sollen und welche Befehle ausgeführt werden sollen, um das Image zu konfigurieren.

Sie können eine leere Textdatei erstellen und diese mit der Erweiterung „.dockerfile“ speichern. Alternativ können Sie eine Datei mit der Endung „.txt“ erstellen und diese später in „.dockerfile“ umbenennen. Die Docker-Datei sollte in dem Verzeichnis gespeichert werden, in dem sich Ihr Anwendungscode befindet.

Nachdem Sie die Docker-Datei erstellt haben, können Sie Ihren Anwendungscode und Abhängigkeiten hinzufügen. Verwenden Sie dazu die COPY-Anweisung in Ihrer Docker-Datei, um Dateien und Verzeichnisse in Ihr Image zu kopieren. Sie können den relativen Pfad der Datei angeben, die in das Image kopiert werden soll, sowie den Zielordner innerhalb des Images, in den die Datei kopiert werden soll. 

Dieser Befehl kopiert den gesamten Inhalt des Verzeichnisses app (relativer Pfad) in das Verzeichnis /usr/src/app des Images.

Sie können auch Befehle wie RUN verwenden, um Abhängigkeiten zu installieren und Konfigurationen auszuführen. Diese Befehle werden in der Reihenfolge ausgeführt, die in der Docker-Datei angegeben ist. 

Dieser Befehl aktualisiert die Paketliste und installiert das Paket „python3“ in das Image.

Nachdem Sie eine Docker-Datei erstellt und Ihren Anwendungscode und Abhängigkeiten hinzugefügt haben, können Sie mit dem Docker-Build-Befehl ein eigenes Image erstellen. Dieser Befehl sollte in dem Verzeichnis ausgeführt werden, in dem sich die Docker-Datei befindet. Sie können auch den Namen und die Version des Images angeben. 

Dieser Befehl erstellt ein Image mit dem Namen „myapp“ und der Version „1.0“ basierend auf der Docker-Datei im aktuellen Verzeichnis („.“). Das Flag „-t“ wird verwendet, um dem Image ein Tag zuzuweisen.

Während des Build-Prozesses werden die Anweisungen in der Docker-Datei ausgeführt, um das Image Schritt für Schritt zu erstellen. Sie können den Fortschritt und die Ausgabe jedes Schrittes auf dem Bildschirm sehen.

Sobald der Build abgeschlossen ist, können Sie das erstellte Image verwenden, um einen Container zu erstellen und Ihre Anwendung auszuführen. Durch die Erstellung eines eigenen Docker-Images erhalten Sie Flexibilität und Kontrolle über die Konfiguration Ihrer Anwendung. Indem Sie bestimmte Abhängigkeiten, Einstellungen und Anpassungen in Ihr Image integrieren, können Sie sicherstellen, dass Ihre Anwendung in verschiedenen Umgebungen reibungslos funktioniert. 

Image-Tagging ist ein wichtiger Aspekt bei der Verwaltung von Docker-Images und spielt eine zentrale Rolle bei der Versionskontrolle. Beim Tagging wird einem Image ein eindeutiger Name oder eine eindeutige ID zugewiesen, um es von anderen Versionen zu unterscheiden. Durch Tagging können Sie verschiedene Versionen Ihrer Images verwalten und bestimmte Versionen gezielt einsetzen.

Tags können auf verschiedene Arten erstellt werden. Am häufigsten wird jedoch einer Bildversion eine semantische Versionsnummer zugewiesen. Zum Beispiel kann ein Bild „myapp“ mit den verschiedenen Versionen „1.0“, „1.1“ und „2.0“ getaggt werden. Die Tagging-Praktiken können je nach Projekt und Organisation variieren, aber es ist wichtig, ein einheitliches Schema zu verwenden, um Verwirrung zu vermeiden und die Tags eindeutig den jeweiligen Versionen zuzuordnen.

Mit Docker können Sie mehrere Tags zu einem Image hinzufügen. Das bedeutet, dass ein einzelnes Image mit verschiedenen Tags referenziert werden kann. Dies vereinfacht die Versionierung und spart Speicherplatz, da verschiedene Tags auf das gleiche Bild verweisen können. Das Bild „myapp:
1.0“ auch unter „myapp:“.
„Neueste“ wird durchsucht, um Ihnen Zugriff auf die neueste Version des Bildes zu geben. Ihre Tagging-Praxis sollte auch die Erstellung spezieller Tags für wichtige Meilensteine und Veröffentlichungen berücksichtigen. Beispielsweise können Sie das Tag „stable“ für stabile Versionen und das Tag „dev“ für Entwicklerversionen verwenden, die noch nicht für den produktiven Einsatz bereit sind. 

SemVer steht für „Semantic Versioning“ und ist ein Versionierungsschema, das in Softwareprojekten weit verbreitet ist, einschließlich seiner Verwendung in der Container-Orchestrierung mit Docker. SemVer benennt Versionen auf Basis einer klaren und eindeutigen Syntax und definiert die Kompatibilität zwischen Versionen.

Die SemVer Syntax besteht aus drei numerischen Teilen: „Major.Minor.Patch“. Jeder dieser Teile hat eine bestimmte Bedeutung:

• Major: Die Erhöhung der Hauptversion zeigt eine inkompatible Änderung an der API oder den Funktionen des Projekts an. Das bedeutet, dass Code, der für frühere Hauptversionen entwickelt wurde, ohne Modifikation nicht mit neuen Hauptversionen kompatibel ist. 
• Minor: Eine Erhöhung der Minor-Version deutet auf neue Funktionen oder Verbesserungen hin, die rückwärtskompatibel zur vorherigen Version sind. Das bedeutet, dass Code, der für eine bestimmte Minor-Version entwickelt wurde, auch mit zukünftigen Minor-Versionen kompatibel sein sollte.
• Patch: Patch-Releases werden erhöht, wenn es nur abwärtskompatible Fehlerbehebungen oder kleinere Änderungen gibt, die keinen Einfluss auf die öffentliche API haben. Code, der für eine bestimmte Patch-Version entwickelt wurde, muss auch mit zukünftigen Patch-Versionen kompatibel sein.

Wenn Sie SemVer verwenden, um Ihre Docker-Images zu versionieren, können Sie die Hauptversion als Tag verwenden. So können Sie klar zwischen verschiedenen Hauptversionen unterscheiden. Neben- und Patchversionen können als Teil des Image-Namens oder als separate Tags verwendet werden, um eine bestimmte Version innerhalb einer Hauptversion zu identifizieren.

Durch die Verwendung von SemVer und den sorgfältigen Umgang mit Image-Tags können Entwickler und Anwender schnell zwischen verschiedenen Versionen wechseln, die Kompatibilität sicherstellen und Probleme bei der Anwendungsbereitstellung minimieren. 

Docker ist eine Open-Source-Plattform, die es Entwicklern ermöglicht, Anwendungen in isolierten Containern auszuführen. Docker basiert auf dem Konzept der Containervirtualisierung, bei dem Anwendungen und ihre Abhängigkeiten in eigenständige Container verpackt werden, die unabhängig voneinander ausgeführt werden können. Docker bietet eine einfache Möglichkeit, Anwendungen zu erstellen, bereitzustellen und zu erweitern, indem Abhängigkeiten und Konfigurationen in Docker-Images gekapselt werden.

Eine Docker-Datei ist eine Textdatei, die Anweisungen zum Erstellen eines Docker-Images enthält. Sie enthält eine Reihe von Schritten, die Docker ausführt, um das gewünschte Image zu erstellen. Um Docker effizient und sicher zu nutzen, sollten Sie beim Erstellen und Verwalten Ihrer Docker-Dateien einige Best Practices befolgen. 

Die Größe des Docker-Images kann einen großen Einfluss auf die Effizienz und Leistung haben. Größere Images benötigen mehr Speicherplatz, benötigen mehr Zeit für die Übertragung und verbrauchen mehr Ressourcen. Daher ist es wichtig, die Image-Größe so klein wie möglich zu halten.

Best Practices zur Optimierung der Bildgröße umfassen

• Verwendung eines Alpine-basierten Basis-Images: Alpine Linux ist eine minimalistische Linux-Distribution, die für ihre geringe Größe und Effizienz bekannt ist. Durch die Verwendung eines Alpine-basierten Basis-Images anstelle eines vollständigen Betriebssystem-Images kann die Image-Größe erheblich reduziert werden. Minimieren Sie die Anzahl der installierten Pakete:
  Reduzieren Sie die Anzahl der installierten Pakete auf das notwendige Minimum. Entfernen Sie unnötige Abhängigkeiten und vermeiden Sie das Hinzufügen unnötiger Softwarekomponenten.
• Vermeiden Sie unnötige Schritte: Stellen Sie sicher, dass Ihre Docker-Datei keine unnötigen Schritte oder Anweisungen enthält. Jeder Befehl in der Docker-Datei erzeugt eine neue Ebene im Image, daher sollten redundante oder sich wiederholende Schritte vermieden werden.
• Bereinigen Sie nach jedem Schritt: Bereinigen Sie Ihre Docker-Datei nach jedem Schritt, um temporäre Dateien, Caches und ungenutzte Ressourcen zu entfernen. Dies kann durch ein „RUN rm -rf /var/cache/apt/*“ oder einen ähnlichen Befehl erreicht werden. 

Die Sicherheit von Docker-Images ist ein wichtiger Aspekt, der berücksichtigt werden muss. Container sollten sicher konfiguriert und vor potenziellen Bedrohungen geschützt werden. Zu den Best Practices zur Vermeidung von Sicherheitsverletzungen gehören

• Verwenden Sie vertrauenswürdige Basis-Images: Wählen Sie ein Basis-Image aus einer vertrauenswürdigen Quelle und überprüfen Sie dessen Authentizität. Offizielle Images von Docker Hub oder einem vertrauenswürdigen Anbieter sind oft eine gute Wahl.
• Aktualisieren Sie die Images regelmäßig: Halten Sie Ihre Basis-Images und Abhängigkeiten auf dem neuesten Stand, um sicherzustellen, dass Sicherheitsupdates und Patches eingespielt werden. Suchen Sie regelmäßig nach Dockerfile-Updates und wenden Sie diese an.
• Sicherheitsscan verwenden: Führen Sie einen Sicherheitsscan für Ihr Image durch, um potenzielle Sicherheitslücken zu identifizieren. Es gibt Tools wie Anchore, Clair und Trivy, die eine automatisierte Sicherheitsanalyse von Docker-Images durchführen können.
• Minimale Privilegien: Beschränken Sie die Berechtigungen für Container auf das notwendige Minimum. Verwenden Sie den Befehl „USER“ in der Docker-Datei, um den Container als Nicht-Root-Benutzer auszuführen und die Datei- und Verzeichnisrechte entsprechend zu setzen. 

Docker verwendet das Konzept der Ebenen, um Images effizient zu erstellen und zu verwalten. Jeder Befehl in der Docker-Datei erzeugt eine neue Ebene im Image, die auf der vorherigen Ebene aufbaut. Die effiziente Nutzung von Layern ist wichtig, um die Bauzeit zu minimieren und die Wiederverwendbarkeit von Layern zu maximieren.

Best Practices für die effiziente Nutzung von Layern sind:

Kombinieren Sie ähnliche Schritte: Versuchen Sie, ähnliche Schritte zu kombinieren, um die Anzahl der Schichten zu reduzieren. Beispielsweise kann die Installation mehrerer Pakete in einem „RUN“-Befehl zusammengefasst werden. 

Nutzen Sie die Vorteile des Caching: Docker bietet einen Caching-Mechanismus, um Layer wiederzuverwenden, wenn sich der Inhalt eines Dockerfile-Schrittes nicht geändert hat. Um das Caching effektiv zu nutzen, sollten Befehle, die sich selten ändern, am Anfang des Dockerfiles stehen.

Optimieren Sie die Reihenfolge der Befehle: Um das Caching effizient zu nutzen, stellen Sie sicher, dass Befehle, die sich häufiger ändern, am Ende Ihrer Docker-Datei stehen. So kann der Layer wiederverwendet werden, wenn sich nur die letzten Schritte geändert haben.

Vermeiden Sie unnötige Schritte: Minimieren Sie die Anzahl der Layer, indem Sie unnötige Schritte und Anweisungen aus Ihrer Docker-Datei entfernen. Das Ausführen unnötiger Anweisungen kann neue Ebenen erzeugen und die Größe Ihres Bildes erhöhen.