Introducción

Para la mayoría de las aplicaciones web, es extremadamente raro encontrar que el CPU sea el culpable de las peticiones abandonadas de HTTP o la sobrecarga de peticiones en el servidor web. Usualmente suele ser debido a una instalación de baja ingeniería sin capa de almacenamiento en caché, consumiendo todos los recursos de la memoria de datos en backend (es decir, la base de datos de su preferencia).

Memcached - Que en estos momentos no debería necesitar ninguna introducción - puede aumentar el rendimiento de implementación de la pila de aplicaciones en gran medida sin hacer modificaciones a los recursos disponibles (lo que le permite exprimir hasta la última gota de su jugo).

En este artículo de DigitalOcean, sobre todo teniendo en cuenta los que albergan múltiples aplicaciones web (por ejemplo, múltiples instancias de WordPress, Aplicaciones Python, etc.), vamos a crear imágenes de Docker corriendo (sobre demanda) contenedores en Memcached que pueden ser operados individualmente. Estos contenedores, guardados y asegurados dentro de sus propios entornos, trabajarán con la aplicación para ayudarlas a funcionar mejor y más rápido.

Glosario

1. Docker en breve

2. Memcached en breve

3. Instalación de Docker en Ubuntu

4. Comandos básicos de Docker

1. Ejecutar el demonio de Docker y el uso de la línea de comandos
2. Comandos de Docker

5. Introducción a creación de imágenes de Memcached

1. Recapitulación rápida: ¿Qué son los Dockerfile?
2. Información general sobre comandos Dockerfile
3. Creación de un archivo Dockerfile
4. El Dockerfile final
5. Creación de la imagen Docker para contenedores en Memcached

6. Correr Contenedores dockerised Memcached

1. Creación de un contenedor instalado en Memcached
2. Limitando la memoria para un contenedor en Memcached
3. Prueba del contenedor en Memcached

Docker en Breve

El proyecto Docker ofrece herramientas de más alto nivel, trabajando en conjunto, que se construyen en la parte superior de algunas de las características del kernel de Linux. El objetivo es ayudar a los desarrolladores y administradores de sistemas a presentar aplicaciones - con todas sus dependencias conjuntamente - y conseguir que se ejecute a través de sistemas y máquinas - sin dolores de cabeza.

Docker logra esto mediante la creación segura de LXC (es decir, contenedores de Linux) basados en entornos para aplicaciones llamadas contenedores de Docker. Estos contenedores se crean usando imágenes de Docker, que se pueden construir, ya sea mediante la ejecución de comandos manualmente o automáticamente a través Dockerfile.

Nota: Para obtener más información sobre Docker y sus partes (por ejemplo, el demonio de Docker, línea de comandos, imágenes, etc.), echa un vistazo a nuestro artículo de introducción al proyecto: Explicando Docker Primeros pasos.

Memcached en Breve

Memcached es un motor de almacenamiento de datos distribuido de código libre. Fue diseñado para almacenar ciertos tipos de datos en la RAM (en lugar de los discos tradicionales a ritmo más lento) para recuperaciones muy rápidas de aplicaciones, disminuyendo la cantidad de tiempo que se necesita para procesar las solicitudes mediante la reducción del número de consultas realizadas contra conjuntos de datos más pesados ​​o APIs tales como bases de datos tradicionales (por ejemplo, MySQL).

Mediante la introducción de un mecanismo de almacenamiento en caché inteligente, bien planificado y optimizado, es posible manejar una mayor cantidad aparentemente de solicitudes y realizar más procedimientos por las aplicaciones. Este es el caso de uso más importante de Memcached, como lo es con cualquier otra aplicación o componente de almacenamiento en caché.

Fuertemente invocado y utilizado en la producción de sitios web y otras aplicaciones, Memcached se ha convertido en una de las herramientas para aumentar el rendimiento - necesariamente - sin tener la necesidad de utilizar más hardware (por ejemplo, más servidores o recursos del servidor).

Su trabajo consiste en el almacenamiento de claves y con sus respectivos valores (hasta 1 MB de tamaño) en una matriz asociativa (es decir tabla hash), que se pueden ampliar y distribuir a través de un gran número de servidores virtuales.

Instalación de Docker en Ubuntu (más reciente)

Para empezar a utilizar Docker en tu VPS, puedes utilizar la imagen de DigitalOcean de Docker, para Ubuntu 13.04, o instalarlo tu mismo. En esta sección, vamos a ir rápidamente sobre las instrucciones básicas de instalación para Docker 0.7.1.

Instrucciones de instalación para Ubuntu

Actualizar tu droplet:

sudo aptitude update
sudo aptitude -y upgrade

Asegúrate que el soporte de aufs está disponible:

sudo aptitude install linux-image-extra-`uname -r`

Añadir la clave del repositorio Docker a la lista de APT para la verificación del paquete

sudo sh -c "wget -qO- https://get.docker.io/gpg | apt-key add -"

Añadir el repositorio de Docker a las fuentes de aptitude:

sudo sh -c "echo deb http://get.docker.io/ubuntu docker main\
> /etc/apt/sources.list.d/docker.list"

Actualizar el repositorio con la nueva adición:

sudo aptitude update

Por último, descarga e instala Docker:

sudo aptitude install lxc-docker

El cortafuegos por defecto de Ubuntu (UFW : Firewall sin complicaciones) niega todo el tráfico de reenvío por defecto, que es necesario por Docker.

Habilitar el reenvío con UFW:

Editar configuración de UFW usando el editor de textos nano.

sudo nano /etc/default/ufw

Desplázate hacia abajo y busca la línea que comienza con DEFAULTFORWARDPOLICY.

Reemplazar:

DEFAULT_FORWARD_POLICY="DROP"

Con:

DEFAULT_FORWARD_POLICY="ACCEPT"

Presiona CTRL+X y aprueba los cambios con Y para guardar y cerrar.

Por último, vuelve a cargar UFW:

sudo ufw reload

Comandos básicos de Docker

Antes de comenzar a trabajar con Docker, vamos a repasar rápidamente sus comandos disponibles para refrescar nuestra memoria desde nuestro primer artículo Primeros pasos..

Ejecutar el demonio de Docker y el uso de la línea de comandos

Tras la instalación, el demonio Docker debe estar ejecutándose en segundo plano, listo para aceptar comandos enviados por el cliente de la línea de comandos de Docker. Para ciertas situaciones en las que podría ser necesario ejecutar manualmente Docker, utiliza lo siguiente.

Ejecutar el demonio Docker:

sudo docker -d &

Uso del cliente de la línea de comandos de Docker:

sudo docker [opción] [comando] [argumentos]

Nota: Docker necesita privilegios de administrador para poder trabajar.

Comandos de Docker

He aquí un resumen actual (versión 0.7.1) de los comandos de Docker:

attach

Adjunta a un contenedor corriendo

build

Construye un contenedor de un archivo Docker

commit

Crea una nueva imagen de los cambios del contenedor

cp

Copia archivos/carpetas de los contenedores del sistema de archivos a la ruta de host

diff

Inspecciona los cambios en el sistema de archivos de un contenedor

events

Obtiene eventos en tiempo real desde el servidor

export

Transmite el contenido de un contenedor como un archivo tar

history

Muestra el historial de una imagen

images

Lista las imágenes

import

Crea una nueva imagen del sistema de archivos de los contenidos a partir de un archivo tar

info

Muestra el sistema de información de la pantalla

insert

Inserta un archivo en una imagen

inspect

Regresa información de bajo nivel en un contenedor

kill

Mata a un contenedor en ejecución (corriendo)

load

Carga una imagen desde un archivo tar

login

Registra la sesión para el servidor de registro de Docker

logs

Obtiene los registros de un contenedor

port

Busca el puerto público el cual está NAT-eado y lo hace privado (PRIVATE_PORT)

ps

Lista los Contenedores

pull

Descarga una imagen o un repositorio del servidor de registros Docker

push

Empuja una imagen o un repositorio del servidor de registro Docker

restart

Reinicia un contenedor en ejecución (corriendo)

rm

Elimina uno o más contenedores

rmi

Elimina una o más imágenes

run

Ejecuta un comando en un contenedor

save

Guarda una imagen en un archivo tar

search

Busca una imagen en el índice de Docker

start

Inicia un contenedor detenido

stop

Detiene un contenedor en ejecución (corriendo)

tag

Etiqueta una imagen en un repositorio

top

Busca los procesos en ejecución de un contenedor

versión

Muestra la información de versión de Docker

Introducción a creación de imágenes de Memcached

Sobre la base de nuestro conocimiento adquirido en los artículos anteriores de la serie Docker, vamos a profundizar directamente en la construcción de un archivo Dockerfile para tener un Docker construido automáticamente con Memcached instalando imágenes (que se utiliza para ejecutar instancias de Memcached en espacio aislado).

Recapitulación rápida: ¿Qué son los Dockerfile?

Dockerfiles son scripts que contienen comandos declarados sucesivamente que serán ejecutados, en el orden dado, por Docker para crear automáticamente una nueva imagen Docker. Estos ayudan en gran medida durante los despliegues.

Estos archivos siempre comienzan con la definición de una imagen base utilizando el comando FROM. A partir de ahí, el proceso de construcción se inicia y cada siguiente acción tomada forma finalizando con commits (guardando el estado de imagen) en el host.

Uso:

# Construir una imagen mediante el archivo Dockerfile en la ubicación actual
# Marcar la imagen final con [nombre] (por ejemplo, *nginx*)
# Ejemplo: sudo docker build -t [nombre] .
sudo docker build -t memcached_img .

Nota: Para obtener más información sobre archivos Dockerfiles, echa un vistazo a nuestro artículo: Explicando Docker: El Uso de archivos Dockerfiles para automatizar la creación de imágenes.

Información general sobre comandos Dockerfile

Add

Copia un archivo desde el host en el contenedor

CMD

Configura comandos por defecto para ser ejecutado, o se pasa al punto de entrada ENTRYPOINT

ENTRYPOINT

Ajusta el punto de entrada por defecto de la aplicación desde el contenedor

ENV

Inicializa variables de entorno (por ejemplo, "clave=valor")

EXPOSE

Expone un puerto al exterior

FROM

Configura la imagen base para usar

MAINTAINER

Establece los datos de autor/propietario del archivo Dockerfile

RUN

Ejecuta un comando y cambia (commit) el resultado de la la imagen final (contenedor)

USER

Establece el usuario para ejecutar los contenedores de la imagen

VOLUMEN

Monta un directorio desde el host al contenedor

WORKDIR

Establece el directorio para las directivas de CMD que se ejecutarán

Creación de un archivo Dockerfile

Dado que los archivos Dockerfile son documentos de texto sin formato, puedes crear uno desde tu editor de texto favorito y escribir los comandos que deseas que Docker ejecute con el fin de construir una imagen. Después de empezar a trabajar en el archivo, continúa con la adición de todo el contenido a continuación (uno tras otro) antes de guardar el resultado final.

Nota: Puedes ver como luce un archivo final de Docker al finalizar esta sección.

Vamos a crear un archivo Dockerfile vacío utilizando el editor de texto nano:

nano Dockerfile

Necesitamos tener todas las instrucciones (comandos) y directivas enumeradas sucesivamente. Sin embargo, todo comienza con la construcción de una imagen base (configurado con el comando FROM).

Vamos a definir el propósito de nuestro archivo Dockerfile y declarar la imagen base para usar:

#############################################################
# Archivo Dockerfile para ejecutar contenedores en Memcached
# Basado en una imagen de Ubuntu
#############################################################

# Establece la imagen de base a utilizar para Ubuntu
FROM ubuntu

# Establece el autor (maintainer) del archivo (tu nombre - el autor del archivo)
MAINTAINER nombre del autor

Después de este bloque inicial de comandos y declaraciones, podemos empezar listando las instrucciones para la instalación de Memcached.

# Actualización de la lista de fuentes del repositorio de aplicaciones por defecto
RUN apt-get update

# Instalar Memcached
RUN apt-get install -y memcached

Debes establecer el puerto por defecto para ser expuesto al exterior del contenedor:

# Puerto para exponer (por defecto: 11211)
EXPOSE 11211

Establecer el comando de ejecución por defecto y el punto de entrada (es decir demonio Memcached):

# Comando Memcached por defecto con algunos argumentos
CMD ["-u", "root", "-m", "128"]

# Establece el usuario para ejecutar el demonio Memcached
USER daemon

# Establece el punto de entrada para los binarios de Memcached
ENTRYPOINT memcached

El Dockerfile final

#############################################################
# Archivo Dockerfile para ejecutar contenedores en Memcached
# Basado en una imagen de Ubuntu
#############################################################

# Establece la imagen de base a utilizar para Ubuntu
FROM ubuntu

# Establece el autor (maintainer) del archivo (tu nombre - el autor del archivo)
MAINTAINER nombre del autor

# Actualización de la lista de fuentes del repositorio de aplicaciones por defecto
RUN apt-get update

# Instalar Memcached
RUN apt-get install -y memcached

# Puerto para exponer (por defecto: 11211)
EXPOSE 11211

# Comando Memcached por defecto con algunos argumentos
CMD ["-u", "root", "-m", "128"]

# Establece el usuario para ejecutar el demonio Memcached
USER daemon

# Establece el punto de entrada para los binarios de Memcached
ENTRYPOINT memcached

Después de tener todo por escrito dentro del archivo Dockerfile, lo guardas y salimos pulsando CTRL+X seguido por Y.

¡Usando este Dockerfile, estamos listos para empezar a trabajar con contenedores Memcached dockerizados!

Creación de la imagen Docker para contenedores en Memcached

Ahora podemos crear nuestra primera imagen Memcached siguiendo las instrucciones de uso explicadas en la sección de archivos Dockfile básicos.

Ejecuta el siguiente comando para crear una imagen, etiquetandolo como "memcached_img":

sudo docker build -t memcached_img .

Nota: No olvides el punto . para que Docker pueda encontrar el archivo Dockerfile.

Correr Contenedores dockerised Memcached

Es muy simple crear cualquier número de instancias memcached perfectamente aislados y autónomos - ahora - gracias a la imagen que hemos obtenido en la sección anterior. Todo lo que tenemos que hacer es crear un nuevo contenedor con docker run.

Creación de un contenedor instalado en Memcached

Para crear un nuevo contenedor, utiliza el siguiente comando, modificándolo para que se adapte a tus necesidades siguiendo este ejemplo:

# Ejemplo: sudo docker run -name [nombre del contenedor] -p [puerto de acceso: puerto expuesto] -i -t [nombre de imagen memcached]
sudo docker run -name memcached_ins -d -p 45001:11211 memcached_img

Ahora tendremos un Docker llamado "memcached_ins", accesible desde el puerto 45001, córrelo ()run) utilizando nuestra imagen etiquetada como "memcached img", que hemos construido con anterioridad.

Limitando la memoria para un contenedor en Memcached

Con el fin de limitar la cantidad de memoria de procesos del contenedor Docker que se puede usar, basta con ejecutar -m [cantidad de memoria] marcando así el límite.

Para ejecutar un contenedor con memoria limitada a 256 MB:

# Ejemplo: sudo docker run -name [nombre] -m [Memory (int)][memory unit (b, k, m or g)] -d (para correr no adjuntar) -p (para configurar el acceso y exponer los puertos) [ID de la imagen]
sudo docker run -name memcached_ins -m 256m -d -p 45001:11211 memcached_img

Para confirmar el límite de memoria, puedes inspeccionar el contenedor:

# Ejemplo: docker inspect [ID del contenedor] | grep Memory
sudo docker inspect memcached_ins | grep Memory

Nota: El comando anterior toma la información de la memoria relacionada desde la salida de inspección. Para ver toda la información relevante acerca de tu contenedor, puedes optar por sudo docker inspect [ID del contenedor].

Prueba del contenedor en Memcached

Hay varias maneras de probar tu contenedor(es) recién creado(s) corriendo en Memcached. Vamos a utilizar una sencilla aplicación cliente en Phyton para esto. Sin embargo, puedes llevarlo a producción con la aplicación utilizando complementos de caché, frameworks o librerías.

Asegúrate de que tu host tiene las librerías necesarias para Python/Memcached:

sudo apt-get update && sudo apt-get -y upgrade
sudo apt-get install -y python-pip
pip install python-memcached

Vamos a crear un sencillo script de Python llamado "cache.py" usando nano:

nano cache.py

Copiando y pegando el siguiente contenido (explicado por sí mismo) en el interior:

# Importar python-memcache y sys por argumentos
import memcache
import sys

# Establece la dirección de acceso para la instancia de Memcached
addr = 'localhost'

# Toma los numeros de argumentos
# Formato esperado: python cache.py [puerto memcached] [clave] [valor]
len_argv = len(sys.argv)

# Al menos el número puerto y una clave debe ser proporcionados
if len_argv < 3:
    sys.exit("No hay suficientes argumentos")

# El puerto y la clave son suministrados - ¡Vamos a conectarnos!
port  = sys.argv[1]
cache = memcache.Client(["{0}:{1}".format(addr, port)])

# Obtener la Clave
key   = str(sys.argv[2])

# Si también se proporciona un valor, ajustar para clave-valor
if len_argv == 4:

    value = str(sys.argv[3])
    cache.set(key, value)

    print "¡Valor para {0} establecido!".format(key)

# Si no se proporciona un valor, devuelve el valor de la clave:

    value = cache.get(key)

    print "¡Valor para {0} es {1}!".format(key, value)

Presiona CTRL+X y aprueba los cambios con Y para guardar y cerrar.

Para probar una instancia de Docker en memcached mediante el script anterior ejecutamos en el host:

# Ejemplo: python cache.py [puerto] [clave] [valor]
python cache.py 45001 mi_clave_prueba valor_prueba

# Regresa: Valor para mi_clave_prueba configurado

# Consulta si la clave esta establecida:
python cache.py 45001 mi_clave_prueba

# Regresa: Valor para mi_clave_prueba es valor_prueba

Para el conjunto completo de instrucciones para instalar y utilizar Docker, revisa la documentación de Docker en docker.io.