Docker Engine là gì? Tìm hiểu nền tảng cốt lõi vận hành Docker Container

Docker Engine là thành phần cốt lõi giúp Docker tạo, chạy và quản lý container. Khi thực hiện các lệnh quen thuộc như docker run, docker pull hay docker ps, người dùng thực chất đang tương tác với Docker Engine để yêu cầu hệ thống xử lý image, container, network và volume.

Vậy Docker Engine là gì, gồm những thành phần nào và hoạt động ra sao? Hãy cùng tìm hiểu chi tiết trong bài viết dưới đây.

Docker Engine là gì?

Docker Engine là công nghệ container hóa mã nguồn mở hoạt động theo mô hình client-server, cho phép xây dựng, chạy và quản lý các ứng dụng dưới dạng container. Đây có thể xem là phần lõi chịu trách nhiệm thực thi phần lớn các tác vụ quan trọng trong môi trường Docker.

Docker Engine gồm ba thành phần chính:

• Docker Daemon (dockerd)
• Docker Engine API
• Docker CLI (docker)

Docker Daemon chạy nền trên máy chủ, tiếp nhận yêu cầu thông qua API và thực hiện những tác vụ như tạo container, quản lý image, cấu hình network hay volume. Docker CLI đóng vai trò giao diện dòng lệnh để người dùng gửi yêu cầu tới daemon.

Hiểu đơn giản, nếu Docker là một hệ sinh thái container thì Docker Engine chính là bộ máy trực tiếp vận hành container trong hệ sinh thái đó.

Docker Engine dùng để làm gì?

Docker Engine đảm nhận nhiều tác vụ quan trọng trong vòng đời container, từ lúc ứng dụng được đóng gói cho đến khi container chạy trên máy chủ.

Một số chức năng chính gồm:

Tạo và chạy container

Docker Engine cho phép tạo container từ Docker Image và quản lý trạng thái của container trong suốt quá trình hoạt động.

Ví dụ:

docker run nginx

Lệnh trên yêu cầu Docker Engine tạo và khởi chạy một container dựa trên image Nginx.

Quản lý Docker Image

Docker Engine có thể làm việc với các image đang được lưu cục bộ hoặc tải image từ registry.

Một số thao tác phổ biến:

docker images
docker pull nginx
docker image rm nginx

Image là khuôn mẫu được sử dụng để tạo container. Một image có thể được dùng để khởi chạy nhiều container khác nhau.

Quản lý network

Docker Engine có hệ thống networking giúp container:

• Giao tiếp với nhau.
• Giao tiếp với máy host.
• Kết nối tới mạng bên ngoài.
• Tách biệt các nhóm container khi cần.

Người dùng có thể tạo và quản lý network bằng Docker CLI:

docker network ls

Quản lý volume

Dữ liệu bên trong container có thể bị mất khi container bị xóa. Docker Volume giúp tách dữ liệu khỏi vòng đời của container, phù hợp cho database, file cấu hình hoặc những dữ liệu cần lưu lâu dài.

Docker Daemon quản lý trực tiếp các đối tượng quan trọng gồm images, containers, networks và volumes.

Các thành phần chính của Docker Engine

Docker Engine được xây dựng theo kiến trúc client-server. Để hiểu cách Engine vận hành, cần nắm được ba thành phần cốt lõi sau.

1. Docker Daemon – dockerd

Docker Daemon (dockerd) là tiến trình chạy nền và đóng vai trò trung tâm của Docker Engine.

Daemon lắng nghe các yêu cầu từ Docker API rồi thực hiện tác vụ tương ứng, chẳng hạn:

• Tạo container.
• Khởi động và dừng container.
• Quản lý Docker Image.
• Quản lý network.
• Quản lý volume.
• Xóa các tài nguyên Docker không còn sử dụng.

Ví dụ khi nhập:

docker run nginx

Docker CLI không trực tiếp tạo container. Thay vào đó, CLI gửi yêu cầu tới Docker Daemon, sau đó daemon thực hiện các bước cần thiết để container được khởi chạy.

Daemon cũng có thể giao tiếp với các daemon khác trong một số mô hình triển khai Docker.

2. Docker Engine API

Docker Engine API cung cấp giao diện để ứng dụng và Docker CLI giao tiếp với Docker Daemon.

Đây là một RESTful API và có thể được truy cập thông qua HTTP client hoặc thư viện lập trình phù hợp. Ngoài CLI, developer cũng có thể sử dụng SDK hoặc trực tiếp gọi API để tự động hóa việc quản lý Docker.

3. Docker CLI

Docker CLI (docker) là giao diện dòng lệnh được người dùng sử dụng để tương tác với Docker.

Ví dụ:

docker pull nginx
docker run nginx
docker ps
docker stop container_name

Khi nhập một lệnh, Docker CLI chuyển yêu cầu tới Docker Daemon thông qua Docker Engine API.

Điều này tạo thành mô hình:

Docker CLI → Docker API → Docker Daemon → Docker Object

Docker client cũng có khả năng kết nối tới nhiều Docker Daemon khác nhau, vì vậy daemon không nhất thiết phải chạy trên cùng một máy với client.

containerd và runc nằm ở đâu trong Docker Engine?

Bên dưới Docker Engine còn có những thành phần runtime quan trọng như containerd và runc.

Docker Engine sử dụng containerd để quản lý vòng đời container, bao gồm những tác vụ như:

• Tạo container.
• Khởi động container.
• Dừng container.

Mặc định, containerd sử dụng runc làm container runtime để thực thi container.

Docker Engine hoạt động như thế nào?

Cách dễ nhất để hiểu Docker Engine là quan sát chuyện gì xảy ra khi chạy:

docker run nginx

Quá trình có thể được tóm tắt thành các bước sau.

Bước 1: Docker CLI tiếp nhận lệnh

Người dùng nhập:

docker run nginx

Docker CLI phân tích lệnh và gửi yêu cầu tới Docker Daemon thông qua Docker Engine API.

Bước 2: Docker Daemon tiếp nhận yêu cầu

Daemon xác định người dùng muốn tạo một container dựa trên image nginx.

Docker Engine sẽ kiểm tra xem image đó đã tồn tại trên máy hay chưa.

Bước 3: Tải Docker Image nếu cần

Nếu image chưa tồn tại cục bộ, Docker sẽ tải image từ registry đã được cấu hình.

Trong trường hợp thông thường, image có thể được lấy từ Docker Hub.

Ví dụ thao tác tương đương:

docker pull nginx

Bước 4: Tạo container

Sau khi có image, Docker Engine tạo container dựa trên cấu hình của image cùng những tham số mà người dùng truyền vào lệnh docker run.

Engine cũng xử lý những thông tin liên quan như:

• Port.
• Environment variable.
• Network.
• Volume.
• Resource limit.
• Container name.

Bước 5: Runtime khởi chạy container

Docker Engine phối hợp với containerd và runtime để tạo tiến trình container trên hệ điều hành host.

Container sau đó bắt đầu chạy ứng dụng Nginx.

Bước 6: Docker Engine tiếp tục quản lý vòng đời

Sau khi container hoạt động, Engine tiếp tục theo dõi và cho phép thực hiện những thao tác như:

docker ps
docker logs
docker stop
docker restart
docker rm

Đây cũng là lý do Docker Engine được xem là thành phần trung tâm trong quá trình quản lý vòng đời container.

Các đối tượng Docker Engine quản lý

Docker Engine làm việc với nhiều loại Docker Object. Trong đó quan trọng nhất là:

Ngoài ra, hệ sinh thái Docker còn có Dockerfile, registry, Docker Compose và nhiều thành phần khác hỗ trợ quá trình xây dựng cũng như triển khai ứng dụng.

Docker Engine và Docker Desktop khác nhau thế nào?

Docker Engine và Docker Desktop thường bị nhầm là cùng một phần mềm. Tuy nhiên, phạm vi của hai khái niệm khác nhau.

Docker Desktop bao gồm Docker Daemon, Docker CLI, Docker Compose cùng nhiều công cụ hỗ trợ phát triển container khác.

Nếu đang sử dụng laptop Windows hoặc macOS để phát triển ứng dụng, Docker Desktop thường thuận tiện hơn.

Ngược lại, khi triển khai workload container trực tiếp trên một Linux Server hoặc Cloud Server, Docker Engine thường là thành phần cần thiết để vận hành container mà không cần giao diện desktop.

Docker Engine và Docker Container khác nhau thế nào?

Một nhầm lẫn khác là coi Docker Engine và Docker Container là cùng một khái niệm.

Thực tế:

• Docker Engine: nền tảng tạo và quản lý container.
• Docker Container: môi trường cô lập nơi ứng dụng thực sự chạy.

Có thể ví Docker Engine như một nhà máy, Docker Image là bản thiết kế và container là sản phẩm được tạo từ bản thiết kế đó.

Một Docker Engine có thể quản lý nhiều container cùng lúc.

Một số lệnh Docker Engine cơ bản

Sau khi cài Docker Engine, có thể kiểm tra phiên bản bằng:

docker version

Xem thông tin hệ thống Docker:

docker info

Liệt kê image:

docker images

Liệt kê container đang chạy:

docker ps

Liệt kê toàn bộ container:

docker ps -a

Tải image:

docker pull nginx

Khởi chạy container:

docker run nginx

Dừng container:

docker stop <container>

Xóa container:

docker rm <container>

Các lệnh trên được Docker CLI gửi tới Docker Daemon thông qua API để Engine thực hiện tác vụ tương ứng.

Cài đặt Docker Engine như thế nào?

Docker Engine có hướng dẫn cài đặt riêng cho nhiều bản phân phối Linux phổ biến như Ubuntu, Debian, Fedora, CentOS và RHEL.

Ví dụ trên Ubuntu, phương pháp phù hợp là cấu hình repository chính thức rồi cài các package cần thiết bằng APT.

Sau khi repository được cấu hình, các thành phần hiện tại có thể được cài bằng:

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

Sau khi cài đặt, kiểm tra trạng thái Docker:

sudo systemctl status docker

Có thể xác nhận Docker Engine hoạt động bằng:

sudo docker run hello-world

Container hello-world được tải xuống và chạy thử. Nếu thông báo xác nhận xuất hiện, Docker Engine đã có thể hoạt động trên máy chủ.

Trong môi trường production, nên sử dụng phương pháp cài đặt và cập nhật bằng package manager thay vì tự quản lý các static binary để thuận tiện hơn trong việc cập nhật bảo mật.

Câu hỏi thường gặp về Docker Engine

Docker Engine có phải là Docker không?

Không hoàn toàn. Docker là tên của hệ sinh thái nền tảng và công cụ container, còn Docker Engine là công nghệ cốt lõi chịu trách nhiệm tạo và quản lý container.

Docker Engine có phải Docker Desktop không?

Không. Docker Desktop là một ứng dụng hoàn chỉnh dành cho môi trường desktop và bao gồm Docker Engine cùng Docker CLI, Docker Compose và nhiều công cụ hỗ trợ khác.

Docker Engine có giao diện đồ họa không?

Docker Engine chủ yếu được quản lý thông qua Docker CLI và API. Nếu cần môi trường có giao diện đồ họa trên máy cá nhân, Docker Desktop phù hợp hơn.

Docker Engine có chạy trên Ubuntu không?

Có. Ubuntu nằm trong nhóm các nền tảng Linux được hỗ trợ cài đặt Docker Engine và có quy trình cài đặt riêng.

Docker Engine có cần containerd không?

Có. Docker Engine sử dụng containerd để quản lý vòng đời container. Mặc định containerd sử dụng runc làm container runtime.

Docker Engine có thể chạy nhiều container cùng lúc không?

Có. Một Docker Engine có thể quản lý nhiều container, tùy thuộc cấu hình CPU, RAM, storage và giới hạn tài nguyên của máy chủ.

Kết luận

Docker Engine là nền tảng container hóa cốt lõi giúp tạo, chạy và quản lý Docker Container. Kiến trúc của Engine gồm Docker Daemon, Docker Engine API và Docker CLI, phối hợp với các thành phần runtime bên dưới để quản lý toàn bộ vòng đời container.

Với khả năng triển khai nhanh, quản lý nhất quán và phù hợp với môi trường Linux, Docker Engine được sử dụng rộng rãi trong development, CI/CD, microservices và các hệ thống chạy trên Cloud Server.

Nếu doanh nghiệp cần xây dựng môi trường Docker linh hoạt, VNPT Cloud Server cung cấp tài nguyên CPU, RAM, lưu trữ và hạ tầng mạng để triển khai Docker Engine, container cũng như các ứng dụng cloud theo nhu cầu thực tế.