Contenidors per a l'administració de sistemes

Cicle formatiu: CFGS Administració de sistemes informàtics en xarxa (ASIX)

Mòdul: 0370 - Implantació de sistemes operatius / 0378 - Seguretat i alta disponibilitat

1. Què és Docker?

Docker és una plataforma de contenidors que permet empaquetar una aplicació amb totes les seves dependències (llibreries, binaris, configuració) en una unitat aïllada i portable anomenada contenidor. A diferència d’una màquina virtual, un contenidor no inclou un sistema operatiu sencer: comparteix el nucli (kernel) del sistema amfitrió i només aïlla els processos, la xarxa i el sistema de fitxers de l’aplicació.

Docker es va presentar el 2013 i està format per diversos components:

Docker Engine: el dimoni (dockerd) que crea i gestiona els contenidors.
Docker CLI: l’ordre docker que fem servir des del terminal.
containerd: el runtime de baix nivell que gestiona el cicle de vida dels contenidors.
Docker Compose: eina per definir i executar aplicacions multi-contenidor mitjançant un fitxer YAML.
Docker Hub: registre públic d’imatges (docker.io).

1.1. Contenidors vs. màquines virtuals

Característica	Màquina virtual	Contenidor
Aïllament	Total (hipervisor + kernel propi)	Procés (namespaces + cgroups del kernel host)
Pes	GB (SO complet)	MB (només l’aplicació i dependències)
Arrencada	Minuts	Mil·lisegons/segons
Densitat	Baixa	Alta (desenes de contenidors per host)
Portabilitat	Depèn de l’hipervisor	Alta (mateixa imatge a qualsevol host amb Docker)

1.2. Per a què serveix?

Desplegament consistent: “funciona a la meva màquina” deixa de ser un problema, perquè l’entorn viatja amb l’aplicació.
Microserveis: cada servei (base de dades, backend, frontend, proxy) s’executa en el seu propi contenidor aïllat.
Entorns de desenvolupament i proves: aixecar i destruir entorns complets en segons (útil per a laboratoris i pràctiques d’aula).
CI/CD: integració en pipelines d’integració contínua per generar builds reproduïbles.
Aprofitament de recursos: molta més densitat de serveis per màquina que amb VM tradicionals.

1.3. Conceptes clau

Imatge (image): plantilla de només lectura amb el codi, les dependències i la configuració. Es construeix per capes (layers).
Contenidor (container): instància en execució d’una imatge.
Dockerfile: fitxer de text amb les instruccions per construir una imatge.
Volum (volume): mecanisme de persistència de dades gestionat per Docker, independent del cicle de vida del contenidor.
Xarxa (network): infraestructura virtual que permet la comunicació entre contenidors i amb l’exterior.
Registre (registry): dipòsit d’imatges (Docker Hub, GitHub Container Registry, registre privat propi, etc.).

2. Instal·lació a Ubuntu Server 26.04

Ubuntu inclou un paquet docker.io als seus dipòsits, però es recomana instal·lar Docker des del dipòsit oficial de Docker per obtenir la versió més recent i totes les eines (Buildx, Compose plugin, etc.).

2.1. Prepara el sistema

sudo apt update
sudo apt install ca-certificates curl gnupg

2.2. Desinstal·la versions antigues (si n’hi ha)

sudo apt remove docker docker-engine docker.io containerd runc

2.3. Afegeix el dipòsit oficial de Docker

# Crea el directori per a les claus GPG
sudo install -m 0755 -d /etc/apt/keyrings

# Descarrega i desa la clau GPG oficial
sudo curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg \
  -o /etc/apt/keyrings/docker.asc
sudo chmod a+r /etc/apt/keyrings/docker.asc

# Afegeix el dipòsit a les fonts d'APT
echo \
  "deb [arch=$(dpkg --print-architecture) signed-by=/etc/apt/keyrings/docker.asc] \
  https://download.docker.com/linux/ubuntu \
  $(. /etc/os-release && echo "$VERSION_CODENAME") stable" | \
  sudo tee /etc/apt/sources.list.d/docker.list > /dev/null

sudo apt update

💡

Nota

Si el dipòsit de Docker encara no publica paquets per al codename de la nova versió d’Ubuntu, es pot forçar temporalment l’última LTS suportada (per exemple noble) substituint la variable VERSION_CODENAME en la línia anterior.

2.4. Instal·la Docker Engine

sudo apt install docker-ce docker-ce-cli containerd.io \
  docker-buildx-plugin docker-compose-plugin

Paquets instal·lats:

docker-ce: el dimoni Docker Engine (Community Edition).
docker-ce-cli: la interfície de línia d’ordres.
containerd.io: el runtime de contenidors.
docker-buildx-plugin: construcció d’imatges multiplataforma.
docker-compose-plugin: subordre docker compose (Compose v2, integrada al CLI).

2.5. Comprova la instal·lació

sudo systemctl status docker
sudo docker run hello-world

Si tot funciona correctament, es descarregarà la imatge hello-world i es mostrarà un missatge de confirmació.

2.6. Executa Docker sense `sudo`

Per defecte, calen privilegis d’administrador per interactuar amb el dimoni Docker (que escolta a través d’un socket Unix propietat de root). Per permetre que un usuari normal executi docker sense sudo:

sudo usermod -aG docker $USER
newgrp docker

⚠️

Avís

Afegir un usuari al grup docker li dona, de facto, privilegis equivalents a root sobre el sistema, ja que es pot muntar qualsevol part del sistema de fitxers dins d’un contenidor. Cal tenir-ho present en entorns multiusuari.

Cal tancar sessió i tornar a entrar (o executar newgrp docker) perquè el canvi de grup tingui efecte.

3. Configuració bàsica del dimoni

3.1. Gestió del servei amb systemd

sudo systemctl start docker      # arrencar
sudo systemctl stop docker       # aturar
sudo systemctl restart docker    # reiniciar
sudo systemctl enable docker     # arrencada automàtica al boot
sudo systemctl disable docker    # desactivar arrencada automàtica
sudo systemctl status docker     # estat del servei

3.2. El fitxer `daemon.json`

La configuració global del dimoni es defineix a /etc/docker/daemon.json (no existeix per defecte; cal crear-lo).

sudo nano /etc/docker/daemon.json

Exemple de configuració habitual:

{
  "data-root": "/var/lib/docker",
  "storage-driver": "overlay2",
  "log-driver": "json-file",
  "log-opts": {
    "max-size": "10m",
    "max-file": "3"
  },
  "default-address-pools": [
    { "base": "172.30.0.0/16", "size": 24 }
  ],
  "insecure-registries": [],
  "registry-mirrors": [],
  "dns": ["8.8.8.8", "1.1.1.1"],
  "iptables": true,
  "live-restore": true
}

Després de modificar daemon.json cal reiniciar el dimoni:

sudo systemctl restart docker

3.3. Opcions de configuració més rellevants

Opció	Descripció
`data-root`	Directori on Docker desa imatges, contenidors i volums (per defecte `/var/lib/docker`). Útil per moure-ho a un disc amb més espai.
`storage-driver`	Controlador d’emmagatzematge de capes. `overlay2` és el recomanat en kernels moderns.
`log-driver` / `log-opts`	Controla com es guarden els logs dels contenidors. `json-file` amb rotació evita que els logs omplin el disc.
`default-address-pools`	Rangs d’IP que Docker assigna automàticament a les xarxes que es creïn.
`insecure-registries`	Llista de registres accessibles per HTTP (sense TLS) o amb certificat no vàlid, útil per a un registre intern del laboratori.
`registry-mirrors`	Mirall(s) del registre de Docker Hub, per accelerar descàrregues o evitar límits de pull rate.
`dns`	Servidors DNS que s’injecten dins dels contenidors.
`live-restore`	Permet que els contenidors segueixin en execució encara que es reiniciï el dimoni `dockerd`.
`default-runtime`	Runtime per defecte (`runc` és l’habitual; es pot canviar per `nvidia` amb el toolkit de GPU, per exemple).
`bip`	Adreça del pont (bridge) `docker0` per defecte.

3.4. Moure el directori de dades (`data-root`)

Si el disc del sistema és petit i es vol emmagatzemar les imatges en una altra partició:

sudo systemctl stop docker
sudo rsync -aP /var/lib/docker/ /nou/disc/docker/

A daemon.json:

{
  "data-root": "/nou/disc/docker"
}

sudo mv /var/lib/docker /var/lib/docker.old
sudo systemctl start docker
sudo docker info | grep "Docker Root Dir"

Un cop comprovat que funciona correctament, es pot eliminar /var/lib/docker.old.

3.5. Configuració de xarxa

Docker crea per defecte tres xarxes: bridge, host i none.

docker network ls
docker network inspect bridge

Crear una xarxa pròpia (recomanat per fer comunicar contenidors entre si per nom):

docker network create --driver bridge --subnet 172.28.0.0/16 xarxa_lab

3.6. Emmagatzematge persistent: volums

docker volume create dades_web
docker volume ls
docker volume inspect dades_web

Ús en executar un contenidor:

docker run -d --name web -v dades_web:/var/www/html nginx

3.7. Configuració de recursos (memòria i CPU)

Es pot limitar el consum de recursos per contenidor en el moment d’executar-lo:

docker run -d --name app \
  --memory="512m" \
  --cpus="1.5" \
  imatge_aplicacio

4. Ordres essencials

# Imatges
docker pull ubuntu:26.04          # descarregar una imatge
docker images                     # llistar imatges locals
docker rmi <imatge>                # eliminar una imatge
docker build -t app:1.0 .          # construir imatge des d'un Dockerfile

# Contenidors
docker ps                         # contenidors en execució
docker ps -a                      # tots els contenidors
docker run -d --name web -p 8080:80 nginx   # executar en segon pla
docker exec -it web bash          # obrir un shell dins del contenidor
docker logs -f web                # veure logs en temps real
docker stop web                   # aturar
docker start web                  # arrencar
docker rm web                     # eliminar

# Sistema
docker system df                  # espai utilitzat
docker system prune -a            # netejar imatges/contenidors no usats
docker info                       # informació general del dimoni

5. Docker Compose

Docker Compose permet definir aplicacions multi-contenidor en un fitxer compose.yaml:

services:
  web:
    image: nginx:latest
    ports:
      - "8080:80"
    volumes:
      - dades_web:/usr/share/nginx/html
    networks:
      - xarxa_lab

  db:
    image: mariadb:11
    environment:
      MARIADB_ROOT_PASSWORD: canvia_aquesta_contrasenya
    volumes:
      - dades_db:/var/lib/mysql
    networks:
      - xarxa_lab

volumes:
  dades_web:
  dades_db:

networks:
  xarxa_lab:

Ordres bàsiques:

docker compose up -d       # aixecar els serveis en segon pla
docker compose ps          # estat dels serveis
docker compose logs -f     # logs de tots els serveis
docker compose down        # aturar i eliminar els contenidors

6. Bones pràctiques per a un entorn de laboratori/aula

Utilitzar sempre volums amb nom per a dades que han de persistir (bases de dades, contingut web), mai dependre del sistema de fitxers intern del contenidor.
Definir límits de recursos (--memory, --cpus) quan es comparteix un servidor entre diversos alumnes o serveis.
Activar la rotació de logs a daemon.json per evitar que el disc s’ompli.
No exposar el socket de Docker (/var/run/docker.sock) dins de contenidors sense necessitat real: qui té accés al socket té control total del host.
Fer servir xarxes personalitzades en lloc de la bridge per defecte, per aprofitar la resolució de noms interna entre contenidors.
Revisar periòdicament docker system df i fer docker system prune per alliberar espai en disc.

7. Recursos addicionals

Documentació oficial: https://docs.docker.com/
Referència de daemon.json: https://docs.docker.com/engine/reference/commandline/dockerd/
Docker Hub: https://hub.docker.com/

Versions d’aquest document

HTML - docker.html
PDF - docker.pdf
ODT - docker.odt
MD - docker.md

Domini Públic (CC0)