دورة أساسيات Docker و Kubernetes

صورة Docker هي قالب للقراءة فقط يحتوي على التطبيق وبيئة التشغيل والمكتبات والإعدادات. تُبنى الصور من Dockerfile باستخدام طبقات: كل تعليمة مثل FROM أو COPY أو RUN أو ENV تُنشئ طبقة، ويُخزَّن الطبقات غير المتغيرة في الذاكرة المؤقتة لتسريع إعادة البناء. الصور الأصغر والأكثر أمانًا تفضّل صورًا أساسية بسيطة، وتجمع أوامر RUN ذات الصلة، وتنسخ فقط الملفات التي يحتاجها التطبيق.

تعليمة FROM تختار الصورة الأساسية. تنقل COPY الملفات من سياق البناء إلى الصورة، بينما تنفّذ RUN الأوامر أثناء البناء. توفر CMD الأمر والوسائط الافتراضية المستخدمة عند بدء الحاوية، وتعرف ENTRYPOINT الملف القابل للتنفيذ الذي يعمل دائمًا. وعند وجودهما معًا، يستقبل نقطة الدخول وسائط سطر الأوامر كمعاملاتها. يمكن إضافة فحص الصحة أو مستخدم غير الجذر باستخدام HEALTHCHECK و USER.

استخدم docker build -t myapp:latest . لبناء صورة و docker image ls لعرض الصور. ضع علامات إصدار ذات معنى على الصور وتجنب استخدام latest فقط في الإنتاج. الهدف هو صورة حتمية وصغيرة وقابلة لإعادة الإنتاج من Dockerfile وحده.

نصيحة تدريبية صور Docker و Dockerfile: راجع هذا الدرس في جلسات قصيرة يوميًا. بعد كل تمرين، اذكر القاعدة أو الخطوة التي استخدمتها؛ إذا لم تستطع، راجع الموضوع قبل المتابعة. الاستمرارية تثبت المادة أفضل من جلسة طويلة.

الحاوية هي مثيل قيد التشغيل لصورة. ينشئ Docker الحاويات ويبدأها ويوقفها ويعيد تشغيلها ويزيلها بأوامر مثل docker create و docker start و docker stop و docker rm. الاختصار الشائع docker run ينشئ حاوية ويبدأها في خطوة واحدة. استخدم docker ps لعرض الحاويات قيد التشغيل، و docker ps -a لتضمين الحاويات المتوقفة، و docker logs لفحص مخرجات التطبيق.

أنظمة ملفات الحاويات مؤقتة: عند إزالة حاوية، تختفي التغييرات المكتوبة بداخلها. تحل الأحجام والربط المباشر هذه المشكلة. الحجم المسمّى يديره Docker ويبقى بعد إزالة الحاوية؛ بينما يربط الربط المباشر دليلًا من المضيف داخل الحاوية. تُرفق علامتا -v و --mount التخزين، ويمكن للحاويات مشاركة نفس الحجم. تمنع عمليات التركيب للقراءة فقط التعديلات العرضية.

لتصحيح الأخطاء، يفتح docker exec -it container bash غلافًا داخل حاوية قيد التشغيل، ويعرض docker inspect تفاصيل الإعداد والحالة. أضف سياسات --restart فقط عندما يجب أن يتعافى التطبيق تلقائيًا، وأبقِ السجلات والبيانات خارج الحاوية عندما تكون الحاوية نفسها قابلة للاستبدال.

نصيحة تدريبية دورة حياة الحاويات والتخزين الدائم: راجع هذا الدرس في جلسات قصيرة يوميًا. بعد كل تمرين، اذكر القاعدة أو الخطوة التي استخدمتها؛ إذا لم تستطع، راجع الموضوع قبل المتابعة. الاستمرارية تثبت المادة أفضل من جلسة طويلة.

تتيح شبكات Docker للحاويات التواصل بالاسم أو بعنوان IP. توفر شبكة bridge الافتراضية DNS تلقائيًا بين الحاويات على نفس الشبكة، بينما تشارك شبكة host مكدس الشبكة الخاص بالمضيف وتزيل العزل. يُنصح باستخدام شبكات bridge المعرّفة من قبل المستخدم لأنها تدعم تحليل DNS ويمكن ربطها أو فك ربطها دون إعادة إنشاء الحاويات. انشر منفذ حاوية إلى المضيف باستخدام -p 8080:80؛ الجانب الأيسر هو منفذ المضيف والجانب الأيمن هو منفذ الحاوية.

يعرّف Docker Compose تطبيقات متعددة الحاويات في ملف YAML. تعلن الخدمات عن الصور وسياقات البناء والمنافذ والأحجام ومتغيرات البيئة والشبكات. يؤدي تشغيل docker compose up -d إلى إنشاء الشبكة وتشغيل الخدمات معًا؛ بينما يزيل docker compose down الحاويات والشبكة الافتراضية مع الحفاظ على الأحجام المسمّاة. يدعم Compose أيضًا التبعيات وفحوصات الصحة وتوسيع نطاق نسخ الخدمة.

شخّص الاتصال باستخدام docker network ls و docker network inspect و docker exec. من الأعطال الشائعة حاوية ويب لا تستطيع الوصول إلى قاعدة بيانات لأنها على شبكات مختلفة أو لأن التطبيق يستخدم localhost بدلًا من اسم الخدمة. استخدم أسماء الخدمات في Compose ليتمكن DNS المدمج من حل الاسم إلى الحاوية الصحيحة.

نصيحة تدريبية شبكات Docker و Compose: راجع هذا الدرس في جلسات قصيرة يوميًا. بعد كل تمرين، اذكر القاعدة أو الخطوة التي استخدمتها؛ إذا لم تستطع، راجع الموضوع قبل المتابعة. الاستمرارية تثبت المادة أفضل من جلسة طويلة.

يشغّل Kubernetes التطبيقات المعبأة في حاويات على مجموعة من العقد. أصغر وحدة قابلة للنشر هي Pod، وتضم حاوية واحدة أو أكثر مع تخزين وشبكة ودورة حياة مشتركة. عادةً ما تُنشئ وحدات التحكم الـ Pod. يدير Deployment النسخ المتماثلة عديمة الحالة مع تحديثات متدرجة وتراجع؛ ويمنح StatefulSet هويات شبكة ثابتة وتوسيعًا منظمًا للتطبيقات ذات الحالة؛ ويشغّل DaemonSet Pod واحدًا بالضبط على كل عقدة محددة؛ ويشغّل Job حمل العمل حتى الاكتمال؛ ويشغّل CronJob الـ Jobs وفقًا لجدول زمني.

تُفصل الإعدادات عن الكود باستخدام ConfigMap و Secret. يحتفظ ConfigMap بالبيانات غير الحساسة مثل متغيرات البيئة أو ملفات الإعداد، بينما يخزن Secret القيم الحساسة مثل كلمات المرور ورموز API. يمكن تركيب كلاهما كأحجام أو حقنهما كمتغيرات بيئة. تُرمَّز الـ Secrets بـ base64 في الواجهة البرمجية، لكن يجب حمايتها مع ذلك عبر RBAC والتشفير عند السكون.

توفّق وحدات التحكم بين الحالة المطلوبة: تعلن العدد المطلوب من النسخ، وينشئ Kubernetes الـ Pods أو يزيلها حتى تطابق الواقع. تربط التسميات والمحددات وحدات التحكم بالـ Pods، لذا استخدم تسميات ذات معنى مثل app و tier. طبّق الملفات التعريفية باستخدام kubectl apply -f وافحص حالة حمل العمل باستخدام kubectl get pods و kubectl describe deployment و kubectl rollout status.

نصيحة تدريبية عمليات Kubernetes الأساسية: راجع هذا الدرس في جلسات قصيرة يوميًا. بعد كل تمرين، اذكر القاعدة أو الخطوة التي استخدمتها؛ إذا لم تستطع، راجع الموضوع قبل المتابعة. الاستمرارية تثبت المادة أفضل من جلسة طويلة.

توفر الخدمة (Service) نقطة نهاية شبكة ثابتة لمجموعة من الـ Pods. يكشف ClusterIP الخدمة داخل المجموعة، ويفتح NodePort منفذًا على كل عقدة، ويتكامل LoadBalancer مع موفر السحابة لحركة المرور الخارجية. يوجّه Ingress حركة HTTP و HTTPS إلى الخدمات باستخدام أسماء المضيفين والمسارات، عادةً عبر وحدة تحكم ingress. يجب أن تتطابق المحددات في الخدمة مع تسميات الـ Pods، ويجب أن يتطابق targetPort في الخدمة مع منفذ الحاوية.

يستخدم التخزين الدائم PersistentVolumeClaim (PVC) لطلب التخزين، و PersistentVolume (PV) لتوفيره، و StorageClass لتحديد سلوك التوفير. يمكن تركيب PVC مرتبط بـ PV داخل Pod؛ ويتحكم ReclaimPolicy في ما إذا كان الحجم يُحتفظ به أو يُحذف عند تحرير PVC. يجب أن تستخدم الأحمال ذات الحالة مثل قواعد البيانات تخزينًا ثابتًا وأن تفهم كيف ترتبط مطالبات الأحجام بالـ Pods.

يتبع استكشاف الأخطاء ترتيبًا منظمًا: kubectl get pods لرؤية الحالة، و kubectl describe pod للأحداث والشروط، و kubectl logs لمخرجات التطبيق، و kubectl exec للفحص التفاعلي. تحقق من أخطاء سحب الصور وأسباب CrashLoopBackOff ومسبارات الجاهزية ومحددات الخدمات وسياسات الشبكة. إن سير عمل مراجعة يبني الصور ويختبرها محليًا وينشر تغييرات صغيرة ويتراجع بسرعة يحوّل ممارسة Kubernetes إلى مهارة قابلة للتكرار.

نصيحة تدريبية خدمات Kubernetes والتخزين واستكشاف الأخطاء: راجع هذا الدرس في جلسات قصيرة يوميًا. بعد كل تمرين، اذكر القاعدة أو الخطوة التي استخدمتها؛ إذا لم تستطع، راجع الموضوع قبل المتابعة. الاستمرارية تثبت المادة أفضل من جلسة طويلة.