Docker (Conteneurisation)

Qu'est-ce que Docker ?

Docker est une plateforme de conteneurisation qui révolutionne la manière dont les applications sont développées, déployées et exécutées. Docker permet d'empaqueter une application complète avec toutes ses dépendances (bibliothèques, frameworks, configurations) dans un conteneur isolé et portable.

Un conteneur Docker garantit que l'application fonctionne de manière identique sur tous les environnements : votre ordinateur portable, un serveur de test, ou un data center en production. Cette garantie d'uniformité élimine le problème classique « ça marche sur ma machine mais pas en production ».

Conteneurs vs Machines virtuelles

Qu'est-ce qu'un conteneur Docker ?

Un conteneur est une instance légère et isolée d'une application complète. Il contient :

• L'application elle-même
• Toutes les dépendances requises (libraries, frameworks)
• Les configurations nécessaires
• Un petit système d'exploitation minimaliste

Comparaison : Conteneurs vs VMs

Machines Virtuelles (VMs) :

• Émulent un ordinateur physique complet
• Incluent le système d'exploitation complet
• Taille typique : 1-10 GB
• Démarrage : 1-2 minutes
• Overhead important en ressources

Conteneurs Docker :

• Partagent le noyau du système d'exploitation hôte
• Emballent uniquement l'application et ses dépendances
• Taille typique : 10-500 MB
• Démarrage : quelques millisecondes
• Très efficace en ressources

Pour visualiser : si une VM est une maison complète, un conteneur est un appartement avec ses propres murs, meubles et portes, mais partageant les infrastructures communes (électricité, eau) de l'immeuble.

Avantages des conteneurs vs VMs

Concepts clés de Docker

Images Docker

Une image Docker est un blueprint ou template immuable qui définit comment construire un conteneur. Elle contient :

• Le système de fichiers
• Les variables d'environnement
• Les ports exposés
• Les commandes à exécuter au démarrage

Les images sont créées une fois et réutilisables indéfiniment. Vous pouvez créer des milliers de conteneurs à partir d'une seule image.

Exemple : Une image Node.js contient Node runtime, npm, et votre code applicatif.

Conteneurs Docker

Un conteneur est une instance en exécution d'une image. C'est l'analogie application-en-mémoire vs code source.

Plusieurs conteneurs peuvent tourner simultanément à partir de la même image, avec données et configurations isolées.

Volumes et persistance

Les conteneurs sont éphémères par défaut : si vous supprimez le conteneur, les données sont perdues. Les volumes Docker permettent de persister les données de manière sécurisée.

Types de volumes :

• Volumes nommés : Gérés par Docker, portables
• Bind mounts : Montage direct d'un répertoire hôte
• Tmpfs mounts : Données temporaires en RAM

Réseaux Docker

Les conteneurs peuvent communiquer entre eux via des réseaux Docker virtuels. Cela permet à une application multi-conteneurs de fonctionner comme une unité cohérente.

Dockerfile : Construire vos images

Un Dockerfile est un fichier texte contenant les instructions pour construire une image Docker. Voici un exemple simple :

# Utiliser une image de base
FROM node:18-alpine

# Définir le répertoire de travail
WORKDIR /app

# Copier les fichiers d'application
COPY package*.json ./
RUN npm install

# Copier le reste du code
COPY . .

# Exposer le port
EXPOSE 3000

# Commande de démarrage
CMD ["npm", "start"]

Les instructions clés :

• FROM : Image de base (système d'exploitation + runtime)
• WORKDIR : Répertoire de travail
• COPY/ADD : Copier fichiers dans le conteneur
• RUN : Exécuter des commandes (installation de dépendances)
• EXPOSE : Publier un port
• ENV : Variables d'environnement
• CMD : Commande par défaut au démarrage

Docker Compose : Applications multi-conteneurs

Docker Compose permet de définir et exécuter des applications multi-conteneurs complexes. Un fichier docker-compose.yml décrit l'ensemble du système :

version: '3.8'

services:
  web:
    build: .
    ports:
      - "3000:3000"
    environment:
      - DATABASE_URL=postgresql://db:5432/myapp
    depends_on:
      - db
    volumes:
      - ./app:/app

  db:
    image: postgres:15
    environment:
      - POSTGRES_PASSWORD=secret
      - POSTGRES_DB=myapp
    volumes:
      - postgres_data:/var/lib/postgresql/data

volumes:
  postgres_data:

Avec une seule commande (docker-compose up), vous lancez l'ensemble du système : application web, base de données, cache, etc.

Orchestration avec Kubernetes

Pour les applications grande échelle avec des centaines ou milliers de conteneurs, Kubernetes (K8s) orchestration les conteneurs automatiquement.

Kubernetes fournit :

• Auto-scaling : Augmente/réduit le nombre de conteneurs basé sur la demande
• Load balancing : Distribue le trafic entre conteneurs
• Self-healing : Redémarre automatiquement les conteneurs défaillants
• Rolling updates : Déploiement zero-downtime des mises à jour
• Secret management : Gestion sécurisée des données sensibles

Kubernetes est plus complexe que Docker Compose mais nécessaire pour les applications produisant en haute disponibilité.

Intégration CI/CD

Docker est central dans les pipelines CI/CD modernes :

1. Développeur pousse le code
   ↓
2. CI détecte le changement
   ↓
3. Build l'image Docker
   ↓
4. Exécute les tests dans les conteneurs
   ↓
5. Pousse l'image dans un registre (Docker Hub, ECR)
   ↓
6. CD déploie l'image en production

Ce workflow garantit que ce qui est testé est exactement ce qui tourne en production.

Avantages de Docker pour le développement

Environnements cohérents

Tous les développeurs de l'équipe utilisent la même configuration (OS, versions, dépendances) grâce à Docker. Fini « ça marche pour moi mais pas pour toi ».

Onboarding simplifiée

Les nouveaux développeurs peuvent setup l'environnement avec une seule commande au lieu de 30 minutes de setup manuel.

Développement sans installation globale

Grâce à Docker, vous n'avez pas besoin d'installer localement Node, Python, PostgreSQL, Redis, etc. Tout tourne dans des conteneurs isolés.

Workflows isolés

Chaque projet a ses propres conteneurs et dépendances sans conflits. Vous pouvez avoir Node 16 pour un projet et Node 20 pour un autre.

Production-like testing

Testez votre application exactement comme elle tournera en production, avant le déploiement.

Cas d'utilisation pratiques

Microservices

Docker permet de construire architecture microservices où chaque service tourne dans son propre conteneur, facilement scalable indépendamment.

SaaS et applications web

Les providers cloud (Heroku, Railway, Vercel) utilisent Docker pour déployer les applications utilisateur de manière sécurisée et isolée.

Data Science et ML

Les scientifiques créent des conteneurs avec tous les packages ML, permettant une reproduction exacte des résultats. Idéal pour les modèles de Machine Learning.

Intégration continue

Docker rend les pipelines CI fiables en garantissant que le contexte de test est identique à chaque exécution.

Développement local d'environnements complexes

Avec Docker Compose, simulez localement un système production complet : application web, base de données, cache, queue, etc.

Registres Docker

Un registre Docker est un référentiel centralisé pour stocker et partager les images Docker.

Docker Hub

Le registre public par défaut. Des millions d'images publiques sont disponibles gratuitement. Vous pouvez aussi héberger vos images privées.

Registres alternatifs

• Amazon ECR : Registre AWS pour les déploiements AWS
• Google Container Registry : Service Google Cloud
• Azure Container Registry : Service Microsoft Azure
• GitLab Container Registry : Intégré à GitLab
• Registres privés : Hébergez votre propre registre

Sécurité Docker

Bonnes pratiques

• Scan les images : Cherchez les vulnérabilités connues
• Utilisez des images officielles : De sources fiables et maintenues
• Minimalisez l'image : Moins de logiciels = moins de vulnérabilités
• Ne tournez pas en root : Créez un utilisateur non-privilégié
• Utilisez les secrets : Stockez les credentials de manière sécurisée
• Limitez les ressources : Définissez les limites CPU/mémoire

Image minimale

Utilisez des images de base minimalistes :

• alpine : ~5 MB (Linux minimaliste)
• slim : Variante plus légère des images officielles
• Construisez vos propres images optimisées

Défis et considérations

Courbe d'apprentissage

Docker a une courbe d'apprentissage, particulièrement pour les débutants.

Overhead d'orchestration

Pour les applications simples, Docker peut ajouter une complexité inutile.

Monitoring et logging

Le monitoring des conteneurs nécessite des outils additionnels (Prometheus, ELK Stack).

Sécurité

Les conteneurs ne sont pas aussi isolés que les VMs. Une configuration incorrecte peut présenter des risques.

L'avenir de Docker

Docker continue d'évoluer avec :

• Containerd : Standardisation plus bas niveau
• Podman : Alternative sans daemon centralisé
• Intégration IA/ML : Support amélioré pour les workloads d'apprentissage automatique
• Amélioration de sécurité : Isolation renforcée et management des secrets

Pour les développeurs modernes, Docker est devenu une compétence essentielle. Que vous construisiez une simple API ou une application complexe, Docker simplifie dramatiquement le déploiement et garantit la fiabilité en production. Combiné avec Kubernetes ou des services cloud gérés, Docker forme la base de l'infrastructure cloud contemporaine.