مقدمة:
إذا عملت في تقنية المكتبات في الألفية الماضية، فستذكر غرفة الخوادم: أبراج حواسيب تشغل Novell Netware متصلة بمصفوفات أقراص CD-ROM ضخمة، وصناديق Sun بحجم الثلاجة، وAlphaServers من Digital لتشغيل الفهرس. واحتاجت أعمال المكتبة الجادة معدات كبيرة، فازدحمت الغرف بالرفوف والأسلاك والتكييف. وصغرت قليلًا مع Linux على الحواسيب الصغيرة، لكن التحول الحقيقي جاء أوائل الألفية الجديدة بانتشار افتراضية سهلة التنفيذ [1] تشغل نظم تشغيل مستقلة متعددة على جهاز واحد.
تعود الافتراضية بمعناها الحديث إلى الستينيات وآلات IBM System/360 [2]، وتضمنت شريحتا 286 و386 أشكالًا منها [3]، لكن انطلاقتها المرتبطة بـLinux تسارعت مع منتجات VMware لمعمارية x86 في 2001. ومع KVM [4] وXen [5] محليًا وAmazon Web Services [6] وOpenStack [7] سحابيًا، كادت الغرفة المزدحمة تنقرض، وأصبح بالإمكان إنشاء آلات افتراضية كثيرة من عتاد قليل.
يعرض الأمر التالي سبع آلات افتراضية على خادم واحد في مكان عمل المؤلف، وكلها قيد التشغيل:
virsh # list Id Name State ----------------------- 1 trotsky running 2 eris running 3 funhouse running 4 gorgar running 5 shoah running 6 balder2 running 7 asgard running
الافتراضية في المكتبات:
تختلف الحاجات كثيرًا؛ فقد يكفي وحدة تقنية صغيرة أو متوسطة قليلة التطوير بضع آلات: للموقع ونظام المكتبة المتكامل وإدارة صور محطات المستفيدين. وتكون بدائل مباشرة للخوادم القديمة قدر الإمكان. وقد تُقيد الأعراف أو التراخيص تثبيت نظام مكتبة بأقل انحراف عن التقليدي، وقد لا يستحق تخصيص أنظمة أخرى جهدًا لا يعوضه تحسن الأداء أو الراحة.
أما فرق التطوير فلها حاجات أعقد، لأن العمل تكرار دائم: شيفرة واختبارات وأعطال ثم شيفرة واختبارات جديدة. وتخيل إعداد آلة جديدة يدويًا، ولو افتراضية، كلما أردت اختبارًا من الصفر. وأي توفير لهذا الوقت يتيح للمطور عمله المتخصص. فـVirtualBox [8] مثلًا ذو توجه رسومي قوي [9]، فبُني حوله إطار كامل [10] لجعل الإنشاء والإزالة قابلين للبرمجة النصية.
تستخدم ترتيبات المكتبات عادة افتراضية مستوى الآلة. وتحاكي KVM وVMware وXen وVirtualBox، وDOSBox المخصص لألعاب DOS [11]، بيئة الحوسبة برمجيًا بما فيها الأقراص والذاكرة والرسوم والمعالج. وقد تحاكي ARM، مثل Raspberry Pi [12]، على جهاز Intel. لكنها قد تستهلك الموارد؛ فتستنزف الآلات المتعددة التخزين أو الذاكرة المخصصة. وتُحل بعض المشكلات بسهولة نسبيًا، كتركيب أقراص خارجية كمشاركات شبكية، وتصعب أخرى كالذاكرة المحدودة.
وهنا افتراضية مستوى نظام التشغيل [13] التي تشارك الموارد بدل محاكاة العتاد كله. فتشارك المثيلات الذاكرة والتخزين والنواة، ويقل احتمال استنفاد موارد المضيف مقارنة بعدد مماثل من الآلات الكاملة. لكن مشاركة النواة تعني نوع المعالج ونظام التشغيل نفسه [14]؛ فلا تشغل Raspberry Pi افتراضيًا على x86 أو Windows داخل مضيف Linux بهذه الطريقة. ويمكن مع ذلك اختلاف توزيعات Linux، مثل ضيف Red Hat على Ubuntu. ورغم القيد، يجذب خفة النشر وسهولته التطوير.
الافتراضية باستخدام Docker:
Docker [15] تنفيذ مفتوح المصدر على مستوى نظام التشغيل يزداد انتشاره بين المطورين. ويجمع تقنيات Linux قائمة، كنظم الملفات الاتحادّية بالنسخ عند الكتابة، وغالبًا AUFS [16]، وحاويات Linux [17]، مع قابلية نقل النشر وإدارة الإصدارات وإعادة الاستخدام وقابلية التكرار [18]. وتميزه هذه الخصائص عن الآلات التقليدية المتمسكة باستعارة العتاد.
وتحول تجهيز البيئة من نموذج مستهلك للوقت محوره مدير النظام إلى سير عمل محوره المطور [19]، كما يظهر في إدارة الإصدارات المشابهة لـgit [20] بفروقها ووسومها.
جوهر Docker تشغيل التطبيقات، لا محاكاة العتاد. فالآلة الافتراضية تعيد إنشاء الذاكرة وعدد المعالجات وبطاقات الشبكة وغيرها، بينما تركز افتراضية النظام التطبيق [21]. وغالبًا لا يهمنا أثناء التطوير والاختبار والإطلاق العتاد الدقيق، عدا محاكاة الأجهزة التاريخية [22] والحالات الحدية. وعندما نطلب مساعدة في Drupal لا نبدأ عادة بسرد نموذج Dell وأربعة معالجات و16GB من الذاكرة وتفاصيل البطاقات، إلا بدليل على ارتباط المشكلة بالعتاد؛ بل نركز البرمجيات، كما يفعل Docker. ولا نحدد عادة له ذاكرة أو قرصًا أو حصة معالج، مثلما لا نفعل لشيفرتنا على الحاسوب المكتبي.
يعني ذلك تشغيل مثيلات متزامنة أكثر. فعلى حاسوب ضعيف من 2007 عانى المؤلف لتشغيل مثيلين من VirtualBox معًا، لكنه شغل على المضيف نفسه أكثر من 40 حاوية Docker دون تراجع ملحوظ في الأداء.
تشغيل Docker ومثال قائمة الحاويات:
بعد تثبيت Docker [23] يتاح البرنامج الرئيس docker لبدء الحاويات وإيقافها واستيرادها وتصديرها وعمليات أخرى [24]. ويعرض docker ps الحاويات. وفي المثال الأصلي كانت السجلات التالية، وقد أُعيد تنسيقها لتجنب جدول عريض؛ كل سجل يحفظ المعرّف والصورة والأمر ووقت الإنشاء والحالة والمنافذ والاسم:
السجل 1: المعرّف 1bc191f4cdbb؛ الصورة bedework:latest؛ الأمر supervisord -n؛ أُنشئ قبل 11 يومًا، وقيد التشغيل منذ 11 يومًا؛ المنافذ 0.0.0.0:8080->8080/tcp؛ الاسم sick_newton.
السجل 2: المعرّف b58946da298c؛ الصورة papyrus-demo:port6000؛ الأمر /bin/bash؛ أُنشئ قبل 13 يومًا، وقيد التشغيل منذ 13 يومًا؛ المنافذ 3000/tcp, 6000/tcp, 0.0.0.0:6001->6001/tcp؛ الاسم drunk_bell.
السجل 3: المعرّف c90c0a6be88f؛ الصورة saucy-csclub:latest؛ الأمر /bin/bash؛ أُنشئ قبل 13 يومًا، وقيد التشغيل منذ 13 يومًا؛ المنافذ 0.0.0.0:9999->9999/tcp؛ الاسم angry_shockley.
السجل 4: المعرّف e5a0f8a71f7e؛ الصورة papyrus-demo:in-process؛ الأمر /start.sh؛ أُنشئ قبل أسبوعين، وقيد التشغيل منذ 13 يومًا؛ المنافذ 0.0.0.0:3000->3000/tcp؛ الاسم mad_poincare.
السجل 5: المعرّف f752161937c6؛ الصورة ldap_update_pw:latest؛ الأمر supervisord -n؛ أُنشئ قبل خمسة أسابيع، وقيد التشغيل منذ 13 يومًا؛ المنافذ 0.0.0.0:5000->5000/tcp؛ الاسم distracted_nobel.
السجل 6: المعرّف 33cf9eb89073؛ الصورة catmandu:in-process؛ الأمر /bin/bash؛ أُنشئ قبل ستة أسابيع، وقيد التشغيل منذ 13 يومًا؛ حقل المنافذ فارغ؛ الاسم cranky_mccarthy.
تنقسم مثيلات Docker إلى صور وحاويات؛ فالحاوية مثيل جارٍ للصورة، وقد توجد حاويات متعددة منها أو من تنويعاتها. ويشغل المعرّفان b58946da298c وe5a0f8a71f7e حالتين من papyrus-demo بوسمي port6000 وin-process؛ وتعمل الوسوم شبيهًا بوسوم git لتمييز حالات الصورة. ويذكر الأصل أن الصورة دون وسم مميز تحمل latest.
مثال بسيط: المقال حاوية:
أنشأ المؤلف حاوية تحول Markdown الذي كتب به المقال إلى HTML باستخدام pandoc [25]، وتخدمه بوحدة Python المسماة SimpleHTTPServer. وهي متاحة في مستودع المقال على GitHub [26].
تتكون من Dockerfile يُنفذ عند بناء الصورة، وstart.sh يُنفذ كلما أُنشئت حاوية منها. ويحتوي c4l-docker-article.md نص المقال الذي يحوله الملف الثاني ويقدمه. وفيما يأتي شرح العناصر.
Dockerfile سطرًا سطرًا:
FROM ubuntu:latest
يحدد الصورة الأساسية، وهي Ubuntu القياسية لدى Docker.
MAINTAINER John Fink <john.fink@gmail.com>
يعرف المسؤول عن صيانة الصورة، كما ورد عنوانه المهني العام في المثال الأصلي.
RUN echo "deb http://archive.ubuntu.com/ubuntu precise universe" >> /etc/apt/sources.list
ينفذ RUN أمرًا داخل الصورة الجاري بناؤها؛ وهنا يضيف مستودع Universe إلى مصادر Ubuntu لتثبيت pandoc لاحقًا.
RUN DEBIAN_FRONTEND=noninteractive apt-get update RUN DEBIAN_FRONTEND=noninteractive apt-get -y install python git pandoc
يحدث الأمران النظام ويثبتان الحزم اللازمة.
ADD ./start.sh /start.sh
يدخل ADD ملفًا من خارج الصورة إلى داخلها.
RUN mkdir /article/ ADD ./c4l-docker-article.md /article/c4l-docker-article.md
ينشئ RUN المجلد ويضيف ADD ملف المقال إليه.
EXPOSE 8888
يعلن حاجة برامج الحاوية إلى المنفذ 8888، وهو هنا لخادم Python البسيط.
CMD ["/bin/bash", "/start.sh"]
يحدد CMD البرنامج الافتراضي عند عدم إعطاء أمر خاص، وهو تشغيل start.sh عبر /bin/bash.
ملف start.sh وبناء الحاوية:
cd /article/ pandoc c4l-docker-article.md -o index.html python -m SimpleHTTPServer 8888
ينتقل الملف إلى المجلد، ويحول Markdown إلى HTML، ثم يشغل الخادم لتقديم المقال.
يبني docker build الصورة بقراءة أسطر Dockerfile وحفظ كل خطوة كتغيير وطبقة فوق السابقة، مما ييسر الرجوع عند الخطأ. وتستخدم عمليات البناء اللاحقة الطبقات السابقة ذاكرة مؤقتة، ولا تعيد إلا ما تغير، فيسرع البناء من التعديلات.
ورد أمر البناء التالي حرفيًا في الأصل:
docker build -t c4l-docker-wordpress git://github.com/jbfink/c4l-docker-article
ثم ورد أمر التشغيل:
docker run -Pd c4l-docker-article
ملاحظة تحريرية: يختلف وسم الصورة في أمر البناء، c4l-docker-wordpress، عن الاسم في أمر التشغيل، c4l-docker-article. أُبقي النص كما نُشر؛ ويلزم تطابق الاسمين لتشغيل المثال، وهذا تنبيه إلى تناقض في الأصل وليس تعديلًا صامتًا للشيفرة.
كل إنشاء لحاوية ينفذ CMD، ومن ثم start.sh الذي يحول المقال ويشغل الخادم. ويخصص الخيار P منفذًا عشوائيًا في المضيف يصل إلى 8888 في الحاوية، ويشغل d الحاوية منفصلة في الخلفية. ويعرض docker ps الحاوية ومنفذها، ويمكن فتح عنوان المضيف بذلك المنفذ في المتصفح لقراءة المقال.
مثال واقعي: WordPress:
بدأ المؤلف في ربيع 2013 حاوية WordPress لمشروعات التطوير الداخلية، لأنه واسع الاستخدام والدعم والفهم وسهل العناية نسبيًا وله برمجيات مساندة كثيرة، فيناسب اختبار Docker. وبناها أولًا يدويًا بإطلاق bash وإجراء خطوات التثبيت والتحرير المعتادة، ثم نشرها في فهرس Docker [27] وتلقى أسئلة بالبريد عن بنائها.
وفي أغسطس 2013 بدأ docker-wordpress [28] ليقدم بناءً منظمًا يمكن للآخرين تجربته وتطويره. والمشكلة في تجميد تثبيت عادي ثم تشغيله في مكان آخر بقاء إعدادات واحدة، مثل كلمات MySQL وأملاح WordPress ومفاتيحه. والأفضل اختلاف القيم في كل تشغيل أول؛ لذلك يتضمن start.sh [29] أوامر لإنشائها، ومنها المثال الأصلي التالي:
sed -e "s/database_name_here/$WORDPRESS_DB/ s/username_here/$WORDPRESS_DB/ s/password_here/$WORDPRESS_PASSWORD/ /'AUTH_KEY'/s/put your unique phrase here/`pwgen -c -n -1 65`/ /'SECURE_AUTH_KEY'/s/put your unique phrase here/`pwgen -c -n -1 65`/ /'LOGGED_IN_KEY'/s/put your unique phrase here/`pwgen -c -n -1 65`/ /'NONCE_KEY'/s/put your unique phrase here/`pwgen -c -n -1 65`/ /'AUTH_SALT'/s/put your unique phrase here/`pwgen -c -n -1 65`/ /'SECURE_AUTH_SALT'/s/put your unique phrase here/`pwgen -c -n -1 65`/ /'LOGGED_IN_SALT'/s/put your unique phrase here/`pwgen -c -n -1 65`/ /'NONCE_SALT'/s/put your unique phrase here/`pwgen -c -n -1 65`/" /var/www/wp-config-sample.php > /var/www/wp-config.php
تضمن هذه العملية قيمًا مختلفة للمتغيرات المهمة عند التشغيل الأول. ومع مخرجات البناء الأول من المصدر [30] يطول البدء، لكن التشغيلات اللاحقة تستغرق عادة أقل من 30 ثانية، ولا يلزم البناء المخزن مؤقتًا غالبًا إلا مع تحديثات كبيرة للمكونات. ويستغرق إنشاء حاوية جديدة نحو ثانية، ثم تُتاح بعنوان داخلي أو منفذ خارجي.
ميزة docker-wordpress أنه صورة واحدة وحاوية واحدة سهلة الفهم، لكن ليس نموذجًا جيدًا للإنتاج بصيغته وقت الأصل؛ فالتسجيل العارض للأحداث، الذي قد يحسنه Logstash [31]، ووجود MySQL محلية يضعفان ملاءمته. فلو شغلت 20 نسخة، كان خادم MySQL واحد يخدمها أعقل من قاعدة مستقلة في كل واحدة.
خاتمة:
خضع Docker لتطوير مكثف أكثر من سنة وكان منشئوه يثنون عن اعتباره جاهزًا للإنتاج. لكن بلوغه الإصدار 1.0 في 9 يونيو 2014 [32] يجعله، وفق المؤلف آنذاك، جاهزًا لذلك. ويتوافق الإصدار مع السابق، فتستمر المشروعات التي بدأت أثناء تغيره.
ومع ذلك يصعب نقل التطبيقات غير المعتادة. فهو يفضل العمليات في المقدمة، فيحتاج تحويل برامج مثل MySQL وApache من عملها الخلفي المعتاد. ويجعل تركيز التطبيق الواحد لكل حاوية، مع استخدام supervisord عند الحاجة كما في المثال، الأنظمة ذات التركيب المعقد أقل مثالية وربما أنسب للآلات التقليدية أو العتاد المباشر وقتها.
ورغم العمل المتبقي، يقترب من الاستقرار ويعد بإمكانات للمكتبات. فقد يرفق المطور Dockerfile بشيفرته في git ليختبرها سريعًا على خادم بعيد، أو يعرضها للآخرين دون تعقيد البناء والاعتماديات. وقد تُبنى صورة ضمن نسخ موقع المكتبة الاحتياطي للنشر السريع عند الانقطاع. ومن لا يرحب باختزال إجراء تثبيت طويل [33] إلى أمر واحد؟
عن المؤلف:
جون فينك مكتبي البحث الرقمي في مركز شيرمان للبحث الرقمي بجامعة ماكماستر في هاملتون، أونتاريو. ويعمل مع البرمجيات المفتوحة والمكتبات منذ 1995.
مراجع الأصل:
1. http://en.wikipedia.org/wiki/Virtualization
2. http://www.theregister.co.uk/2011/07/14/brief_history_of_virtualisation_part_2/
3. http://www.theregister.co.uk/2011/07/11/a_brief_history_of_virtualisation_part_one/
4. http://www.linux-kvm.org/
5. http://www.xenproject.org/
6. http://aws.amazon.com
7. http://www.openstack.org
8. http://virtualbox.org
9. https://www.virtualbox.org/attachment/wiki/Screenshots/gnome.png
10. http://vagrantup.com
11. http://www.dosbox.com
12. http://cronicasredux.blogspot.ca/2011/09/installing-and-running-debian-armel-on.html
13. http://en.wikipedia.org/wiki/Operating_system-level_virtualization
14. You can run different Linux versions even though you might commonly consider them different OSes; a Red Hat guest could run under an Ubuntu host, for instance.
15. http://docker.io
16. http://www.thegeekstuff.com/2013/05/linux-aufs/
17. http://linuxcontainers.org/
18. http://stackoverflow.com/a/18208445/380282
19. http://radar.oreilly.com/2012/06/what-is-devops.html
20. http://git-scm.com/
21. https://stackoverflow.com/a/22370529
22. http://simh.trailing-edge.com/
23. https://www.docker.io/gettingstarted/#h_installation
24. http://docs.docker.io/reference/commandline/cli/
25. http://johnmacfarlane.net/pandoc/
26. http://github.com/jbfink/c4l-docker-article
27. https://index.docker.io/u/jbfink/wordpress/
28. http://github.com/jbfink/docker-wordpress
29. https://github.com/jbfink/docker-wordpress/blob/master/scripts/start.sh
30. https://gist.github.com/jbfink/9054707
31. http://logstash.net/
32. http://blog.docker.com/2014/06/its-here-docker-1-0/
33. http://docs.evergreen-ils.org/2.5/_installing_the_evergreen_server.html
البيانات الببليوجرافية للمقال الأصلي:
Fink, J. (2014, July 21). Docker: a Software as a Service, Operating System-Level Virtualization Framework. The Code4Lib Journal, 25. https://journal.code4lib.org/articles/9669
تاريخ نشر الأصل: 2014-07-21. ترجمة عربية أُعدت بمساعدة الذكاء الاصطناعي ضمن استكمال أرشيف المجلة. حقوق الأصل للمؤلفين المذكورين. ترخيص النص والترجمة: المشاع الإبداعي نَسب المصنَّف (CC BY 3.0 US). تُرجمت الشروح وحُفظت الشيفرات والمراجع. حُولت قائمة docker ps العريضة إلى سجلات نصية بكل حقولها. أُضيف تنبيه تحريري إلى اختلاف اسمي الصورة بين أمري البناء والتشغيل في الأصل. بقيت أمثلة الشيفرة التاريخية دون تنفيذ.
https://creativecommons.org/licenses/by/3.0/us/