Zo gebruik je een docker op je Raspberry Pi

Als je al even een Raspberry Pi in huis hebt, is de kans groot dat je er meer en meer software op blijft installeren. Home Assistant,Zwave2Mqtt, Node-RED, Rhasspy … Dat gaat allemaal goed, tot je al je software eens naar een nieuwe versie bijwerkt, en plots een van je programma’s niet meer werkt en een vage foutmelding geeft.

Wat is er gebeurd? Een veel voorkomend scenario is het volgende. Software A en B gebruiken beide versie 1.0 van bibliotheek C. Ondertussen komt versie 2.0 van bibliotheek C uit, die incompatibel is met C 1.0. Software A wordt herschreven om van bibliotheek C 2.0 gebruik te maken, terwijl de ontwikkelaars van software B niet zo snel zijn en nog even bij bibliotheek C 1.0 blijven. Je updatet software A en daardoor wordt bibliotheek C 2.0 geïnstalleerd. Maar Raspbian kan maar één versie van een bibliotheek installeren. Daardoor werkt software B plots niet meer, want die is niet compatibel met bibliotheek C 2.0.

In de praktijk doen Linux-distributies er alles aan om dit soort situaties te vermijden, maar het gebeurt. Soms op veel subtielere manieren, zodat het niet altijd onmiddellijk duidelijk is wat de oorzaak van het probleem is.

01 Wat is Docker?

Docker maakt het eenvoudig voor ontwikkelaars om toepassingen te verspreiden zodat je die op elk Linux-systeem kunt draaien. Die toepassingen vind je in de vorm van een image op de Docker Hub. Zo’n image is in feite een sjabloon voor een minimaal Linux-systeem, dat je bovenop Raspbian kunt draaien in de vorm van een container.

Elke container is volledig geïsoleerd van andere containers. De toepassing in een container ziet dus niet de toepassingen in andere containers. En door één container te installeren en bij te werken, ben je zeker dat die nieuwe versie niet in conflict komt met toepassingen in andere containers. Als je meer dan een handvol toepassingen op je Raspberry Pi wilt draaien, helpt Docker je dus om dat op een betrouwbare manier te doen. Dankzij Docker kun je ook gerust experimenteren met nieuwe software: bevalt die je niet, dan verwijder je achteraf gewoon de container.

02 Installeer Docker

We gaan ervan uit dat je Raspbian hebt geïnstalleerd, de Lite-versie is voldoende. Daarna log je in via ssh om de opdrachten in deze basiscursus uit te voeren. Als eerste installeer je Docker met de opdracht:

curl -sSL https://get.docker.com | sh

Geef daarna de gebruiker pi (waarmee je ingelogd bent) toegang tot Docker, zodat je niet alle Docker-opdrachten met het commando sudo moet uitvoeren:

sudo usermod pi -aG docker

Log uit met exit en log daarna weer in. Nu behoort de gebruiker pi tot de groep docker.

03 Hallo wereld

Je zou nu een eerste Docker-container moeten kunnen opstarten:

docker run --rm hello-world

Met deze opdracht draai je de Docker-container hello-world. Deze container toont in zijn uitvoer wat er exact gebeurt: het image wordt niet op je Raspberry Pi gevonden en wordt dan door Docker van de Docker Hub gedownload. Daarna maakt Docker een container op basis van dit image en voert het programma erin uit. Door de optie --rm wordt de container na het afsluiten van het programma opgeruimd. Je weet nu dat Docker correct geïnstalleerd is en werkt.

Hypriot

04 Maak containers aan

De basis om met Docker-containers te werken, gebeurt met de opdracht docker, zoals we in de vorige stap al toonden. Meestal wil je met Docker geen container uitvoeren en onmiddellijk afsluiten, maar die laten draaien. We gebruiken dan dus niet de optie --rm. Bovendien wil je die container op de achtergrond laten draaien, zonder de uitvoer de hele tijd op het scherm te zien. Daarvoor dient de optie -d.

Als je een container op deze manier zou opstarten, geeft Docker die een willekeurige naam, wat niet handig is als je meer dan een handvol containers hebt. Met de optie --name NAAM geef je de container daarom een vaste naam.

Dan moet je ook nog kijken naar de netwerkverbindingen. Aangezien elke Docker-container geïsoleerd is, krijg je niet zomaar toegang tot bijvoorbeeld een webserver die op poort 80 draait in een container. Daarom moet je Docker opdragen om elke aanvraag op bijvoorbeeld poort 8888 op de Raspberry Pi door te sturen naar poort 80 in een specifieke container. Dat doe je met de optie -p 8888:80. Als je al deze opties samenneemt voor de voorbeeldcontainer containous/whoami, voer je de volgende opdracht uit:

docker run -d --name whoami -p 8888:80 containous/whoami

Als alles goed gaat, krijg je na een tijdje een lange tekenreeks met hexadecimale cijfers te zien (zoals 5122c935ce5178751a59699d2c5605c607700bd04e5f57a6c18de434ae53956e). Dit is het ID van de container. Als je nu in je webbrowser surft naar http://IP:8888 met in plaats van IP het ip-adres van je Raspberry Pi, krijg je een webpagina te zien die door de webserver in de container gegenereerd wordt.

05 Bekijk je containers

Als je zo enkele containers hebt opgestart, begint het beheer belangrijk te worden. Allereerst is het nuttig om te zien welke containers er draaien:

docker ps

Je krijgt dan informatie over alle containers te zien die actief zijn (met de optie -a erbij ook van de containers die zijn gestopt). In de eerste kolom staat een uniek ID voor elke container, daarnaast het image op basis waarvan de container aangemaakt is. De kolom STATUS bekijk je het best bij problemen. Als je container bijvoorbeeld bij een probleem maar blijft herstarten, zie je dat hier.

In de kolom PORTS zie je de gebruikte poorten. Voor onze container whoami staat daar bijvoorbeeld 0.0.0.0:8888->80/tcp. Dat betekent dat tcp-poort 8888 op de Raspberry Pi wordt omgeleid naar tcp-poort 80 op de container. In de laatste kolom zie je de naam van de container, die kun je in verdere Docker-opdrachten gebruiken.

Wil je meer informatie, dan komt het commando docker stats van pas. Je krijgt dan van elke container statistieken te zien, zoals het verbruik van de processor, het geheugen en het netwerk. Wil je alle informatie die Docker over een specifieke container kent, voer dan dit commando uit met het ID of de naam van de container:

docker inspect CONTAINER

En wil je tot slot de logs bekijken van een container, voer dan een van deze twee opdrachten uit:

docker logs CONTAINER
docker logs -f CONTAINER

Met de optie -f volg je de logs realtime terwijl de container ze genereert.

06 Beheer je containers en images

Als je een container wilt stoppen, starten of een draaiende container herstarten, kan dat eenvoudig met respectievelijk deze commando’s:

docker stop CONTAINER
docker start CONTAINER
docker restart CONTAINER

Wil je tijdelijk een container pauzeren (alle programma’s erin worden dan tijdelijk ‘bevroren’), voer dan deze opdracht uit:

docker pause CONTAINER

Na deze opdracht draaien alle programma’s in de container opnieuw:

docker unpause CONTAINER

Met het commando docker images krijg je de lijst te zien van de images die Docker gedownload heeft. Voor onze whoami-container zie je in de kolom REPOSITORY de tekst containous/whoami staan en in de kolom TAG staat latest. De volledige naam van het image zou containous/whoami:latest zijn, maar die latest is de standaardwaarde voor de tag, dus kan weggelaten worden. Daarom dat we in onze opdracht in paragraaf 4 met docker run gewoon containous/whoami als image hebben opgegeven.

In de kolom CREATED zie je hoelang geleden dit image is gedownload. Wil je dit image updaten, dan voer je de volgende opdracht uit:

docker pull containous/whoami:latest

Docker downloadt dan de nieuwste versie van het image of vertelt je dat het image up-to-date is. Als je daarna nog eens docker images uitvoert, zie je dat er een image is bijgekomen.

Maar de huidige whoami-container gebruikt nog altijd het oude image. Om dit te upgraden, stop (docker stop whoami) en verwijder (docker rm wohami) je de container, en creëer je de container opnieuw met de opdracht docker run uit paragraaf 4.

Opruimen

07 Volumes

Onze voorbeeldcontainer whoami maakte geen gebruik van configuratiegegevens of data. Maar je kunt een directory op je Raspberry Pi delen met een Docker-container, zodat die toegang krijgt tot gegevens daarvan. Zo’n gedeelde directory noemt Docker een volume.

Als je met meerdere containers op je Raspberry Pi gaat werken, is het aan te raden om hun directory’s allemaal bij elkaar te zetten. Maak een directory daarvoor aan, bijvoorbeeld met:

mkdir -p /home/pi/containers/nginx/data

Plaats dan in de map containers/nginx/data een bestand index.html met een html-pagina.

Dan kun je nu een container met nginx (een webserver) opstarten waarmee je deze directory deelt:

docker run -d --name nginx -p 8080:80 -v /home/pi/containers/nginx/data:/usr/share/nginx/html:ro nginx

Daarna start de container met de webserver op en koppelt die de directory /home/pi/containers/nging/data op je Raspberry Pi in de container aan op de locatie /usr/share/nginx/html, met alleen leesrechten (ro staat voor read-only). Als je nu surft naar IP:8080 krijg je het html-bestand index.html te zien.

08 Docker Compose

Tot nu toe hebben we handmatig Docker-containers opgestart met opdracht docker run. Maar als je wat meer Docker-containers draait en regelmatig hun configuratie wilt aanpassen, is een andere aanpak beter: alles in één configuratiebestand zetten. Dat gaat met Docker Compose.

Installeer daarvoor eerst Pythons pakketbeheerder pip en dan Docker Compose (dat een Python-programma is) met deze opdrachten:

sudo apt install python3-pip

sudo pip3 install docker-compose

Nu kun je de configuratie van meerdere Docker-containers in een bestand docker-compose.yml zetten. Maak daarvoor een Docker Compose-bestand aan met:

nano docker-compose.yml

Plaats daarin de volgende configuratie voor onze voorbeeldcontainers whoami en nginx:

version: '3.7'
services:
whoami:
image: containous/whoami
container_name: whoami
restart: always
ports:
- 8888:80
nginx:
image: nginx
container_name: nginx
restart: always
ports:
- 8080:80
volumes:
- /home/pi/containers/nginx/data:/usr/share/nginx/html:ro

09 YAML

Sla het bestand op met Ctrl+O en sluit nano af met Ctrl+X. Het gaat hier om een YAML-bestand (met de extensie .yml). YAML (staat voor de recursieve afkorting ‘YAML Ain’t Markup Language’) is een bestandsformaat om configuratiegegevens op een leesbare manier te definiëren. Meer info vind je op de officiële website.

Je ziet in dit bestand dat we twee containers als services definiëren. Bij elke container definiëren we het gebruikte image, de naam die de container moet krijgen en of de container vanzelf moet herstarten bij problemen. Daarnaast definiëren we ook de omgeleide poorten en de volumes.

Al deze informatie vind je ook op de opdrachtregels met docker run, maar in dit Docker Compose-bestand is het wat overzichtelijker.

10 Werken met Docker Compose

Zodra je een bestand docker-compose.yml hebt, kun je eenvoudig de erin gedefinieerde containers aanmaken en opstarten:

docker-compose up -d

Daarna kun je deze containers beheren met de docker-opdracht, maar docker-compose heeft zelf ook heel wat opties specifiek om containers te beheren die je met Docker Compose hebt aangemaakt. Zo ruim je alles op met de volgende opdracht, alle gedefinieerde containers worden gestopt en verwijderd:

docker-compose down

Verder kun je de logs van alle containers opvolgen met:

docker-compose logs -f

Elke container geeft zijn logmeldingen daarbij in een andere kleur. Ook Docker Compose heeft een bekend riedeltje voor het stoppen, starten en herstarten van alle containers:

docker-compose stop

docker-compose start

docker-compose restart

Alle containers in je Docker Compose-bestand updaten doe je met de volgende twee opdrachten:

docker-compose pull

docker-compose restart

De eerste opdracht downloadt nieuwe images voor alle containers die je hebt gedefinieerd en de tweede opdracht herstart al die containers zodat ze het nieuwe image gebruiken. Daarna kun je indien gewenst de oude images verwijderen met:

docker image prune

11 En verder

Van veel toepassingen vind je Docker-images op Docker Hub. Op LinuxServer.io vind je ook tientallen Docker-images die door vrijwilligers worden bijgehouden. Deze images zijn goed onderhouden en gedocumenteerd, en ze gebruiken allemaal een vergelijkbare aanpak en basisinfrastructuur.

Probeer je te beperken tot ‘officiële’ Docker-images, die door een project zelf worden aangeboden, of images van betrouwbare partijen zoals LinuxServer.io. Want iedereen kan in principe Docker-images publiceren op Docker Hub, maar ze worden niet altijd up-to-date gehouden.

De juiste processorarchitectuur