Qué es Docker y para qué sirve: guía para principiantes

¿Sabes qué es Docker y para qué sirve? ¿Cómo funciona por dentro y en qué casos conviene usarlo? Respondemos a todas tus preguntas para que puedas sumergirte en el mundo del desarrollo de software o el DevOps.

Qué es Docker

Docker es una plataforma que permite empaquetar una aplicación junto con todo lo que necesita para funcionar (código, librerías, dependencias) en una unidad llamada contenedor. Ese contenedor se puede ejecutar en cualquier equipo que tenga Docker instalado, obteniendo siempre el mismo comportamiento.
Algo que se consigue gracias a la virtualización a nivel de sistema operativo. Es decir, en lugar de virtualizar un ordenador completo, permite que el kernel de un mismo sistema operativo soporte varias aplicaciones aisladas entre sí, compartiendo recursos de forma mucho más eficiente.

Para qué sirve Docker y qué problema resuelve

Antes de esta tecnología, era habitual que una aplicación funcionara bien en el ordenador de un desarrollador y fallara en el servidor de producción, por pequeñas diferencias de configuración entre ambos entornos. Docker resuelve el problema mediante la portabilidad. Para ello una imagen creada una sola vez se puede ejecutar en cualquier sistema compatible con Docker, ya sea el portátil de un desarrollador, un servidor propio o una plataforma en la nube, con la garantía de que el comportamiento será idéntico. Además, gracias al aislamiento de procesos, cada contenedor funciona de forma independiente, sin interferir con otros contenedores ni con el sistema anfitrión.

Cómo funciona Docker

Detrás de cada comando de Docker hay varias piezas que trabajan de forma coordinada para que todo pueda ejecutarse con normalidad.

Docker Client

Es la herramienta con la que el usuario interactúa, normalmente a través de la línea de comandos. Cuando se ejecuta una orden como crear o detener un contenedor, el cliente envía esa petición al resto del sistema.

Docker Engine y Docker Daemon

El Docker Engine es el motor de ejecución (runtime) que crea y gestiona los contenedores. En su interior trabaja el Docker Daemon (dockerd), un proceso en segundo plano que escucha las peticiones de la API REST y se encarga de gestionar imágenes, contenedores, redes y volúmenes. Por debajo, componentes como containerd gestionan el ciclo de vida completo del contenedor, desde la descarga de la imagen hasta su ejecución.

Registros de imágenes

Un registro de contenedores (container registry) es el lugar donde se almacenan y distribuyen las imágenes. Docker Hub es el registro más conocido y viene integrado por defecto, aunque existen alternativas como Google Container Registry o Amazon ECR.

Conceptos básicos de Docker

Antes de trabajar con esta herramienta conviene tener claros varios términos que aparecen constantemente y que deberás dominar en el día a día.

Qué es una imagen

Una Docker image es una plantilla inmutable de solo lectura que contiene el código de la aplicación junto con sus librerías y dependencias. A partir de una misma imagen se pueden crear tantos contenedores como se necesiten.

Qué es un contenedor

Un contenedor Docker es una instancia ejecutable y aislada de una imagen. Mientras que la imagen es la plantilla, el contenedor es la aplicación funcionando realmente, con sus propios procesos, aunque comparta el kernel del sistema anfitrión.

Qué es un Dockerfile

Un Dockerfile es un archivo de texto con instrucciones secuenciales que describen cómo construir una imagen. Estas especifican qué sistema base usar, qué dependencias instalar y qué comando ejecutar al arrancar.

Qué es Docker Hub

Docker Hub es el registro de imágenes alojado en la nube y proporcionado por Docker, Inc. Que permite descargar imágenes ya existentes, creadas por la comunidad o por proveedores oficiales y subir las propias para compartirlas o reutilizarlas en distintos entornos.

Qué son los volúmenes

Los volúmenes son el mecanismo que permite persistir datos más allá del ciclo de vida de un contenedor. Como los contenedores están pensados para ser efímeros, los volúmenes garantizan que la información importante, como una base de datos, no se pierda al eliminar o recrear un contenedor.

Qué son las redes de Docker

Las redes de Docker permiten que distintos contenedores se comuniquen entre sí de forma controlada, o que un contenedor se conecte al exterior, por lo que son imprescindibles cuando una aplicación se compone de varios servicios que deben hablar entre ellos.

Qué es Docker Compose

Docker Compose es una herramienta para definir y ejecutar aplicaciones formadas por múltiples contenedores a través de un único archivo de configuración en formato YAML. En lugar de lanzar cada contenedor por separado, Compose permite levantar toda la aplicación con una sola orden.

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Diferencias entre contenedores y máquinas virtuales

Una máquina virtual virtualiza hardware completo, incluyendo su propio sistema operativo, lo que la hace más pesada y lenta de arrancar. Un contenedor, en cambio, comparte el kernel del sistema anfitrión y solo aísla el espacio de usuario, apoyándose en Linux Namespaces, que particionan recursos como los PIDs, la red o los sistemas de archivos, y los Cgroups, que limitan cuánta CPU, memoria o disco puede usar cada contenedor.
El resultado es que los contenedores arrancan en segundos, consumen muchos menos recursos y permiten ejecutar muchos más por servidor que si se usaran máquinas virtuales tradicionales, aunque ambos enfoques pueden convivir según el caso de uso.

Casos de uso de Docker

Docker web y Docker en general se aplican en muy distintos contextos dentro del desarrollo de software.

Entornos de desarrollo reproducibles

Un equipo puede compartir un mismo Dockerfile para que todos sus miembros trabajen con exactamente el mismo entorno, evitando problemas derivados de tener versiones distintas de librerías o del sistema operativo.

Despliegue de aplicaciones

Empaquetar una aplicación en un contenedor facilita su despliegue en cualquier servidor o proveedor cloud, siguiendo el paradigma de infraestructura inmutable: en lugar de modificar un contenedor en producción, se reemplaza por una nueva versión.

Microservicios

La arquitectura de microservicios, en la que una aplicación se divide en servicios pequeños e independientes, encaja de forma natural con Docker, ya que cada microservicio puede empaquetarse y desplegarse en su propio contenedor.

Integración y entrega continuas

Docker es una pieza habitual en los pipelines de CI/CD (integración y despliegue continuos), donde herramientas como Jenkins utilizan contenedores para construir, probar y desplegar software de forma automatizada y consistente..

Aplicaciones autoalojadas

Muchas aplicaciones de código abierto que un usuario o una empresa quiere alojar en su propio servidor se distribuyen ya empaquetadas como imágenes de Docker, lo que simplifica enormemente su instalación y configuración.

Ejemplo práctico de una aplicación con Docker

Imaginemos una aplicación web sencilla formada por un servidor backend y una base de datos en la que se utiliza Docker:

1. Se define un Dockerfile para la aplicación backend, indicando la imagen base, las dependencias necesarias y el comando de arranque.
2. Se construye la imagen a partir de ese Dockerfile.
3. Se define un archivo de Docker Compose que describe dos servicios: la aplicación y la base de datos, junto con un volumen para persistir los datos de esta última.
4. Con una sola orden, Compose levanta ambos contenedores y crea automáticamente una red para que se comuniquen entre sí.
5. La aplicación queda accesible desde el navegador, mientras la base de datos guarda su información en el volumen definido, incluso si el contenedor se reinicia.

Este mismo conjunto de archivos se puede compartir con cualquier otra persona o desplegar en un servidor distinto, obteniendo siempre el mismo resultado.

Ventajas de utilizar Docker

Como ya hemos ido indicando Docker tiene muchas ventajas, pero sobre todo que es imprescindible en entornos de desarrollo, pruebas y producción. Tiene una gran rapidez para arrancar si lo comparamos con las máquinas virtuales tradicionales y permite la portabilidad entre distintos proveedores de nube y servicios propios. Por otro lado, ayuda a mejorar el aprovechamiento de los recursos del servidor, al poder ejecutar más contenedores que máquinas virtuales y facilita la escalabilidad de las aplicaciones cuando se combina con herramientas de orquestación de contenedores.

Limitaciones y problemas habituales

A pesar de todas sus ventajas, Docker no está exento de problemas y limitaciones:

• Curva de aprendizaje inicial, especialmente al enfrentarse por primera vez a conceptos como imágenes, volúmenes o redes.
• Gestión más complicada cuando el número de contenedores crece, lo que suele requerir herramientas de orquestación adicionales.
• Menor aislamiento de seguridad que las máquinas virtuales, al compartir el kernel del sistema anfitrión.
• Necesidad de vigilar el tamaño de las imágenes, ya que Dockerfiles mal optimizados pueden generar imágenes innecesariamente pesadas.
• Persistencia de datos que requiere planificación, ya que olvidar configurar bien los volúmenes puede provocar pérdida de información.

Docker frente a Kubernetes

Docker y Kubernetes (K8s) suelen mencionarse juntos, pero no cumplen la misma función. Docker se centra en crear y ejecutar contenedores individuales, mientras que Kubernetes es una plataforma de orquestación de contenedores pensada para gestionar cientos o miles de ellos a la vez; los distribuye entre varias máquinas, los reinicia si fallan y los escala según la demanda.
Para proyectos pequeños, Docker junto con Docker Compose suele ser suficiente, pero cuando la aplicación crece y necesita ejecutarse en varios servidores de forma coordinada, entran en juego herramientas de orquestación como Kubernetes o Docker Swarm, la solución de orquestación nativa de Docker. Del mismo modo necesita de perfiles profesionales específicos como el DevOps Engineer o el Site Reliability Engineer (SRE) para gestionan este tipo de infraestructuras en empresas de mayor tamaño.
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