Cos’è Docker ? Perché dovrei interessarmi di Docker?

Cos’è Docker?

Docker ha segnato un punto di svolta nell’evoluzione della virtualizzazione applicativa. Se hai già familiarità con i concetti di virtualizzazione classica, alcune delle nozioni introduttive potrebbero sembrarti ridondanti; tuttavia, per chi si avvicina per la prima volta a questo mondo, è fondamentale comprendere le basi per apprezzare appieno i benefici offerti da Docker.

Docker è una piattaforma open-source che abilita la containerizzazione, una tecnologia che ha profondamente trasformato il modo in cui le applicazioni vengono sviluppate, distribuite ed eseguite. A differenza delle macchine virtuali tradizionali, che richiedono un intero sistema operativo per ogni istanza, Docker incapsula le applicazioni all’interno di contenitori leggeri e isolati, che condividono il kernel del sistema operativo dell’host ma operano come ambienti indipendenti e autosufficienti. Questo garantisce comportamenti coerenti e prevedibili, indipendentemente dalla macchina o dal sistema operativo sottostante.

Dal punto di vista tecnico, Docker sfrutta funzionalità avanzate del kernel Linux, come cgroups (control groups) per la gestione delle risorse e namespace per l’isolamento dei processi, del filesystem, della rete e di altre risorse di sistema. Queste tecnologie permettono di eseguire più container in parallelo, ognuno con il proprio spazio isolato, ma con un footprint minimo rispetto a una VM, poiché non è necessario avviare un sistema operativo completo o un hypervisor per ciascuna istanza.

Uno dei punti di forza più evidenti di Docker è la sua capacità di eliminare le discrepanze tra ambienti, riducendo drasticamente i problemi di compatibilità che spesso emergono nel passaggio dallo sviluppo alla produzione. Gli sviluppatori possono creare un container una sola volta e distribuirlo ovunque — su laptop, server on-premise, cloud o sistemi CI/CD — con la certezza che funzionerà allo stesso modo. Questo approccio incrementa l’efficienza operativa, accelera il ciclo di rilascio e riduce i costi infrastrutturali, poiché più container possono coesistere su una singola macchina, fisica o virtuale, senza necessità di ambienti separati o duplicazioni delle risorse di sistema.

Cos’è la virtualizzazione?

Per comprendere il concetto di virtualizzazione, iniziamo con una semplice metafora. Immagina di vivere in una casa spaziosa e di avere un amico che ha bisogno di un posto dove stare. Hai tre opzioni:

• Farlo dormire nella tua stessa stanza: condividereste lo spazio in modo diretto, ma molto probabilmente questa convivenza diventerebbe presto scomoda e caotica, vista la mancanza di separazione.

• Costruire una nuova casa per lui sul tuo terreno: soluzione perfetta per garantire privacy e indipendenza, ma richiede tempo, denaro e risorse significative.

• Ospitarlo nella camera degli ospiti: in questo caso ognuno ha il proprio spazio, ma si condividono alcune risorse comuni come cucina, bagno ed elettricità. È un buon compromesso tra isolamento e ottimizzazione delle risorse.

La terza opzione rappresenta al meglio l’essenza della virtualizzazione: creare ambienti separati e indipendenti all’interno di una stessa infrastruttura fisica, condividendo le risorse in modo controllato.

Nel mondo IT, la virtualizzazione consiste nel creare una versione virtuale di risorse fisiche, come server, sistemi operativi, storage o reti. È una tecnologia che permette di eseguire più ambienti isolati su un singolo hardware fisico, sfruttando in modo più efficiente CPU, RAM, disco e altre componenti.

Ad esempio, supponiamo tu voglia eseguire un server web sul tuo computer, ma senza influenzare direttamente il sistema operativo principale o le applicazioni già installate. Con la virtualizzazione, puoi creare una macchina virtuale (VM): un’istanza software che simula un intero computer, con il proprio sistema operativo, le sue librerie e il suo stack applicativo. La VM gira all’interno del tuo sistema operativo esistente, sfruttando le risorse dell’hardware sottostante, ma operando come se fosse una macchina a sé stante.

Quando avvii una VM, vedrai comparire — all’interno di una finestra — un sistema operativo completamente autonomo, proprio come se avessi acceso un secondo computer. Questo ambiente virtuale è isolato da quello principale, ma utilizza le risorse della macchina fisica: esattamente come il tuo amico nella camera degli ospiti, che vive la sua vita separatamente, ma condivide luce, gas e acqua.

Questa capacità di isolare e compartimentare ambienti di lavoro ha rivoluzionato l’informatica moderna. La virtualizzazione consente alle aziende di massimizzare l’utilizzo dell’hardware, ridurre i costi operativi, facilitare il testing e il provisioning rapido di nuovi sistemi. Inoltre, rende la gestione dei carichi di lavoro più flessibile, favorendo la scalabilità e la resilienza dell’infrastruttura.

La virtualizzazione insomma permette di astrarre l’hardware sottostante per creare ambienti autonomi e replicabili, rappresentando una delle basi tecnologiche su cui si fondano oggi i data center, i cloud e le moderne architetture distribuite.

Cosa c’è di diverso in Docker? Come si differenzia dalla virtualizzazione tradizionale?

Docker rappresenta un paradigma innovativo nell’ambito della virtualizzazione. A differenza della virtualizzazione tradizionale, che si basa su hypervisor come VMware, KVM o Hyper-V per creare macchine virtuali (VM) complete di sistema operativo, Docker utilizza un approccio più leggero, basato sulla contenitorizzazione.

Virtualizzazione tradizionale: isolamento tramite hypervisor

Nella virtualizzazione classica, ogni VM include il proprio sistema operativo completo, librerie, binari e applicazioni. Questo consente l’esecuzione simultanea di più sistemi operativi su una stessa macchina fisica, offrendo un alto grado di isolamento. Tuttavia, comporta anche un significativo sovraccarico in termini di risorse, poiché ogni VM necessita di CPU, RAM e storage dedicati. Inoltre, l’avvio di una macchina virtuale è più lento, e le immagini risultano pesanti e complesse da gestire.

Docker: isolamento tramite contenitori

Al contrario, Docker si basa su una tecnologia chiamata containerizzazione, che consente la creazione di ambienti di esecuzione isolati chiamati contenitori (containers). Questi contenitori condividono il kernel del sistema operativo dell’host, eliminando la necessità di includere un intero sistema operativo per ogni ambiente. In questo modo, i container sono più leggeri, si avviano quasi istantaneamente, consumano meno risorse e risultano molto più semplici da spostare, replicare e distribuire.

Sintesi delle differenze

In sintesi, Docker non sostituisce completamente le VM, ma rappresenta un’alternativa più efficiente, portabile e scalabile, particolarmente adatta per lo sviluppo moderno, la CI/CD e le architetture a microservizi.

Docker per gli sviluppatori web: coerenza e semplicità

Uno dei principali vantaggi di Docker per gli sviluppatori è la possibilità di condividere ambienti di sviluppo identici, evitando inconsistenze tra le macchine dei membri del team.

Immaginiamo di collaborare su un’applicazione scritta in Node.js. Per garantire che tutto funzioni correttamente, dobbiamo essere certi che entrambi stiamo usando la stessa versione di Node. Differenze minime tra le versioni possono causare bug difficili da diagnosticare, a causa di modifiche nelle librerie o nel comportamento della runtime.

Una soluzione tradizionale consiste nell’usare strumenti come NVM (Node Version Manager) per gestire diverse versioni di Node. Possiamo creare un file .nvmrc nel progetto e documentare i requisiti, ma questo approccio non è privo di problemi: richiede configurazioni manuali su ogni macchina, è soggetto a errori e non garantisce uniformità assoluta.

Docker semplifica tutto

Con Docker, possiamo definire esattamente quale ambiente usare e distribuirlo a tutto il team con una precisione del 100%. Il flusso tipico diventa:

1. Installare Docker (una tantum).

2. Scrivere un Dockerfile con l’ambiente desiderato.

3. Costruire l’immagine con docker build -t nome-immagine ..

4. Eseguire il container con docker run -p 3000:3000 nome-immagine.

Questo processo elimina completamente la necessità di installare Node, NVM o altre dipendenze sul sistema locale. Inoltre, consente di replicare l’ambiente anche in produzione, riducendo il classico problema del “funziona sul mio computer, ma non sul server”.

Esempio di Dockerfile per un’app Node.js

# Usa una specifica versione di Node.js come base
FROM node:18.17.0

# Imposta la directory di lavoro
WORKDIR /app

# Copia i file package.json e package-lock.json
COPY package*.json ./

# Installa le dipendenze
RUN npm install

# Copia il resto del codice nel container
COPY . .

# Espone la porta 3000
EXPOSE 3000

# Comando di avvio dell'applicazione
CMD ["npm", "start"]

Salvando questo file nella root del progetto e includendolo nel repository Git, ogni sviluppatore potrà ricreare lo stesso identico ambiente in pochi secondi. Non importa che sistema operativo usi (Linux, macOS o Windows), il comportamento sarà sempre identico.

Sviluppare sullo stesso ambiente della produzione

Una volta installata l’app in un ambiente di sviluppo Docker, è possibile spedire l’intero container direttamente alla produzione. Se pensi che sia un problema affrontare le incongruenze tra due sviluppatori, aspetta solo che tu scriva il codice che funziona sulla tua macchina solo per far sì che non funzioni nella produzione. È estremamente frustrante.

Hai tonnellate di opzioni per la distribuzione di container Docker alla produzione. Eccone alcuni:

• AWS ECS( tutorial ufficiale )
• Digital Ocean( tutorial )
• Heroku( tutorial ufficiale )
• io( tutorial ufficiale )

Mi piace l’approccio di Heroku perché è l’unico che ti permette semplicemente di far salire il tuo progetto con un Dockerfile per farli girare. Gli altri fanno molti altri passi come fare il push  dell’immagine Docker in un repository. I passaggi extra non sono la fine del mondo, ma non sono necessari.

Che dire delle app più complesse?

Docker adotta la filosofia “un processo per contenitore”, il che significa che, nella maggior parte dei casi, le applicazioni reali e complete — come ad esempio un sito WordPress — richiederanno più contenitori distinti. In uno scenario tipico, avremo almeno un contenitore per il server web (Apache o Nginx) che esegue PHP, e un altro per il database, ad esempio MySQL o MariaDB. In contesti più articolati, potremmo avere contenitori aggiuntivi per servizi di cache (come Redis o Memcached), bilanciatori di carico, sistemi di monitoraggio o strumenti di backup. È quindi essenziale che questi container possano comunicare tra loro in modo sicuro e coordinato: ed è qui che entra in gioco il concetto di orchestrazione dei contenitori.

Per ambienti di sviluppo locali o per applicazioni che devono girare su un singolo server, Docker Compose è spesso la scelta ideale. Si tratta di uno strumento semplice ma potente, incluso nell’installazione di Docker, che permette di definire e avviare più contenitori contemporaneamente utilizzando un file YAML (docker-compose.yml). Compose si occupa anche di creare automaticamente una rete interna tra i contenitori, assegnando nomi e facilitando la comunicazione tra i vari servizi. Questo approccio rende lo sviluppo di architetture multi-container accessibile anche a chi è alle prime armi, offrendo un modo veloce, dichiarativo e facilmente replicabile per gestire ambienti complessi su una singola macchina.

Quando però l’applicazione deve scalare orizzontalmente, eseguendo i contenitori su più host distribuiti, è necessario un livello di orchestrazione più avanzato. In questo contesto, lo standard de facto è Kubernetes, una piattaforma open source robusta e altamente configurabile, progettata per gestire il deployment, il bilanciamento del carico, la scalabilità automatica e il monitoraggio di contenitori in ambienti di produzione distribuiti. Kubernetes consente di definire il comportamento desiderato dell’applicazione in modo dichiarativo, e si occupa di mantenerlo nel tempo, anche in caso di guasti o aggiornamenti. Molti provider cloud e piattaforme on-premises che supportano Docker offrono Kubernetes come servizio integrato o gestito, rendendolo una soluzione sempre più adottata per orchestrare architetture complesse e mission-critical.

Vantaggi rapidi derivanti dalla comprensione di Docker.

Potrebbe non sembrarti urgente ora, ma ricorda queste parole quando ti troverai ad affrontare per la prima volta un problema causato da una discrepanza tra ambienti di sviluppo. È una delle esperienze più frustranti per uno sviluppatore, e quando succede, desidererai aver adottato Docker prima. Comprendere e utilizzare Docker ti permette di creare ambienti coerenti e prevedibili, indipendentemente dalla macchina su cui stai lavorando, dal sistema operativo o dal team coinvolto. Questo si traduce in comportamenti consistenti e affidabili dell’applicazione, riducendo i problemi imprevisti e aumentando la fiducia nei tuoi rilasci — sia da parte tua che dei tuoi clienti o superiori.

La padronanza di Docker porta con sé una serie di vantaggi immediati — veri e propri quick wins nel linguaggio del business — che possono fare la differenza anche nei progetti più piccoli. Ecco i principali:

• Ambiente di sviluppo coerente:
  Docker permette di definire un ambiente di sviluppo completo e identico per tutti i membri del team, indipendentemente dal sistema operativo o dalle configurazioni locali. Questo elimina la classe di errori noti come “funziona sul mio computer”, garantendo che l’applicazione si comporti esattamente allo stesso modo in fase di sviluppo, test e produzione. Anche il processo di onboarding per nuovi sviluppatori diventa molto più rapido ed efficiente.

• Portabilità dell’applicazione:
  Grazie all’approccio build once, run anywhere, un’applicazione containerizzata può essere facilmente spostata da una macchina locale a un server di staging o di produzione senza richiedere modifiche al codice o all’infrastruttura. Docker incapsula tutto il necessario per l’esecuzione — inclusi runtime, librerie e variabili d’ambiente — rendendo le app altamente portabili e agnostiche rispetto alla piattaforma sottostante.

• Isolamento dell’applicazione:
  Ogni contenitore Docker viene eseguito in un ambiente isolato, con filesystem, variabili d’ambiente e processi separati dagli altri contenitori. Questo significa che puoi far girare più applicazioni o versioni diverse dello stesso software sulla stessa macchina, senza il rischio che entrino in conflitto tra loro. È particolarmente utile quando progetti diversi richiedono dipendenze differenti (ad esempio, versioni diverse di PHP, Node.js o Python).

• Efficienza delle risorse:
  A differenza delle VM tradizionali, i container condividono il kernel del sistema operativo dell’host e utilizzano solo le risorse strettamente necessarie all’esecuzione dell’applicazione. Questo riduce l’overhead computazionale e consente di eseguire molti più container sulla stessa macchina rispetto al numero di VM equivalenti. In ambienti con risorse limitate (come laptop o VPS), questa efficienza si traduce in prestazioni superiori e costi operativi ridotti.

• Replicabilità:
  Docker permette di codificare l’intero processo di build e deployment in file leggibili e versionabili, come Dockerfile e docker-compose.yml. Questo garantisce che qualsiasi sviluppatore o ambiente possa riprodurre con precisione l’intera pipeline di sviluppo e rilascio, senza sorprese o variazioni. Ogni cambiamento di configurazione può essere tracciato nel versionamento del codice, migliorando la trasparenza e la collaborazione.

Conclusione

In conclusione, imparare a usare Docker è un investimento che ripaga fin da subito. Ti consente di lavorare in modo più ordinato, riduce le sorprese in fase di deploy, accelera i cicli di sviluppo e ti offre la tranquillità di sapere esattamente dove e come la tua applicazione verrà eseguita. Per questi motivi, Docker non è solo uno strumento utile: è diventato uno standard de facto nello sviluppo moderno, e un’abilità fondamentale per ogni sviluppatore che voglia lavorare in modo professionale.