Container & Docker#

Container sind eine leichtgewichtige Virtualisierungsmethode, bei der Anwendungen mit allen ihren Abhängigkeiten in isolierten Umgebungen auf einem gemeinsamen Betriebssystem-Kernel laufen.

1. Grundprinzip#

┌──────────────────────────────────────────┐
│  Container A  │  Container B  │  Container C  │
│  App + Libs   │  App + Libs   │  App + Libs   │
├──────────────────────────────────────────┤
│         Container-Runtime (Docker)        │
├──────────────────────────────────────────┤
│           Host-Betriebssystem             │
├──────────────────────────────────────────┤
│               Hardware                    │
└──────────────────────────────────────────┘

Container teilen sich den Host-OS-Kernel, aber sind voneinander isoliert. Sie enthalten keine eigenes Betriebssystem (nur Bibliotheken + Anwendung).

2. Wichtige Begriffe#

Begriff	Bedeutung
Image	Unveränderliche Vorlage für einen Container (wie eine ISO-Datei)
Container	Laufende Instanz eines Images
Dockerfile	Textdatei mit Bauanleitung für ein Image
Registry	Zentrales Repository für Images (z.B. Docker Hub)
Volume	Persistenter Speicher für Containerdaten
Port-Mapping	Weiterleitung von Host-Port an Container-Port
Namespace	Linux-Kernel-Feature für Isolation (Prozesse, Netz, Dateisystem)
cgroup	Ressourcenbegrenzung (CPU, RAM) für Container

3. Docker — wichtigste Befehle (Überblick)#

Befehl	Beschreibung
`docker pull nginx`	Image aus Registry herunterladen
`docker run nginx`	Container aus Image starten
`docker ps`	Laufende Container anzeigen
`docker ps -a`	Alle Container (auch gestoppte)
`docker stop <ID>`	Container stoppen
`docker rm <ID>`	Container löschen
`docker images`	Alle lokalen Images
`docker rmi <ID>`	Image löschen
`docker build -t name .`	Image aus Dockerfile bauen

4. Container vs. Virtuelle Maschine (VM)#

Merkmal	Container	VM (Hypervisor)
Gast-OS	Nein (teilt Host-Kernel)	Ja (eigenes OS)
Startzeit	Sekunden	Minuten
Größe	Megabytes	Gigabytes
Ressourcenverbrauch	Sehr gering	Hoch
Isolation	Prozess-Isolation	Vollständige OS-Isolation
Sicherheit	Schwächer (shared kernel)	Stärker
Einsatz	Microservices, CI/CD	Vollständige Systemvirt.

5. Microservices & Container#

Container sind ideal für Microservice-Architekturen: Jede Anwendungsfunktion läuft als eigener Container.

flowchart LR
    subgraph Monolith
        M[Gesamte Anwendung\nin einem Prozess]
    end

    subgraph Microservices mit Containern
        A[Container:\nAuthentifizierung] 
        B[Container:\nDatenbank]
        C[Container:\nWebserver]
        D[Container:\nAPI-Gateway]
    end

Vorteile:

Einzelne Services können unabhängig aktualisiert werden
Skalierung einzelner Komponenten möglich
Fehler in einem Container beeinflussen andere nicht

6. Container-Orchestrierung#

Bei vielen Containern wird ein Orchestrierungssystem benötigt:

Tool	Beschreibung
Docker Compose	Mehrere Container mit einer Konfigurationsdatei (yaml) starten
Kubernetes (K8s)	Verwaltung, Skalierung und Hochverfügbarkeit vieler Container
Docker Swarm	Einfachere Alternative zu Kubernetes von Docker

7. Vor- und Nachteile von Containern#

Vorteile	Nachteile
Schnell gestartet und gestoppt	Schwächere Isolation als VMs
Ressourceneffizient	Shared Kernel = Sicherheitsrisiko
Portabel: läuft überall gleich	Stateful Anwendungen komplexer
Einfache Skalierung	Lernkurve für Orchestrierung
DevOps & CI/CD-freundlich	Persistenz muss separat gelöst werden

Wichtige Hinweise für die Prüfung#

Container = kein eigenes OS, teilen Host-Kernel
VM = eigenes Gast-OS, stärkere Isolation
Image = Vorlage (unveränderlich), Container = laufende Instanz
Docker ist die bekannteste Container-Laufzeitumgebung
Kubernetes = Orchestrierung vieler Container im Produktivbetrieb

Prüfungsbeispiele#

„Warum starten Container in Sekunden, während virtuelle Maschinen mehrere Minuten zum Booten brauchen?"

→ Container haben kein eigenes Betriebssystem — sie teilen sich den Host-Kernel und müssen nur die Anwendung selbst starten. Eine VM muss ein komplettes Gast-Betriebssystem hochfahren.

„Was ist der Unterschied zwischen einem Docker-Image und einem Container?"

→ Das Image ist die unveränderliche Vorlage (vergleichbar mit einer ISO-Datei), der Container ist eine laufende Instanz dieses Images. Aus einem Image können beliebig viele Container gleichzeitig gestartet werden.

„Ein Unternehmen betreibt 50 Container und möchte sie automatisch skalieren und bei Ausfall neu starten lassen. Welches Werkzeug wird benötigt?"

→ Ein Orchestrierungssystem wie Kubernetes (K8s) — es übernimmt Skalierung, Hochverfügbarkeit und automatischen Neustart ausgefallener Container.

Quiz#

❓ Warum starten Container deutlich schneller als virtuelle Maschinen?

❓ Was ist der Unterschied zwischen einem Docker-Image und einem Container?

❓ Welche Linux-Kernel-Features ermöglichen die Isolation von Containern?

❓ Ein Unternehmen betreibt 50 Container und will sie automatisch skalieren und bei Ausfall neu starten lassen. Welches Werkzeug wird benötigt?

Siehe auch#

hypervisor — Vergleich: Hypervisor-VMs vs. Container
cloud — Container als Baustein moderner Cloud-Architekturen
backup strategien — Datensicherung bei containerisierten Anwendungen