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

Siehe auch#

hypervisor — Vergleich: Hypervisor-VMs vs. Container
cloud — Container als Baustein moderner Cloud-Architekturen
[[../06_it-sicherheit/backup-strategien]] — Datensicherung bei containerisierten Anwendungen