راهنمای بهترین شیوه‌ها برای داکر در محیط‌های پروداکشن

مقدمه

داکر به یک استاندارد غیرقابل انکار در دنیای توسعه نرم‌افزار تبدیل شده است، اما استفاده از آن طبق بهترین شیوه‌ها همچنان یک چالش رایج است. این راهنما مجموعه‌ای از هشت روش کلیدی را برای استفاده صحیح از داکر در پروژه‌های شما ارائه می‌دهد. با به کارگیری این اصول، می‌توانید امنیت کانتینرهای خود را به طور قابل توجهی بهبود بخشید، حجم ایمیج‌ها را بهینه کنید و داکرفایل‌هایی خواناتر و قابل نگهداری‌تر بنویسید. اتخاذ یک رویکرد استاندارد و مبتنی بر بهترین شیوه‌ها، به تیم‌های توسعه و عملیات کمک می‌کند تا زیرساختی پایدارتر و امن‌تر برای محیط‌های پروداکشن ایجاد کنند. در ادامه، به بررسی دقیق انتخاب ایمیج پایه، بهینه‌سازی فرآیند ساخت و تقویت امنیت کانتینرها خواهیم پرداخت.

——————————————————————————–

۱. انتخاب و مدیریت ایمیج پایه: بنیان یک کانتینر امن و بهینه

انتخاب ایمیج پایه (Base Image)، اولین و یکی از مهم‌ترین تصمیمات در ساخت یک ایمیج داکر برای محیط پروداکشن است. این انتخاب، تأثیری استراتژیک بر امنیت، حجم نهایی و پایداری برنامه شما دارد. یک ایمیج پایه نامناسب می‌تواند ناخواسته آسیب‌پذیری‌های امنیتی را به کانتینر شما منتقل کرده و فرآیندهای استقرار را کند سازد. بنابراین، انتخاب آگاهانه بنیان ایمیج، گامی حیاتی در جهت ساخت یک کانتینر بهینه و امن است.

۱.۱. استفاده از ایمیج‌های رسمی و تأیید شده

همیشه اولویت خود را بر استفاده از ایمیج‌های رسمی (Official Images) و تأیید شده (Verified Images) که در داکر هاب موجود هستند، قرار دهید. این ایمیج‌ها توسط توسعه‌دهندگان اصلی نرم‌افزار یا شرکای مورد اعتماد داکر نگهداری می‌شوند و معمولاً با پیروی از بهترین شیوه‌ها ساخته شده‌اند.

برای مثال، فرض کنید در حال توسعه یک اپلیکیشن Node.js هستید. به جای اینکه از یک ایمیج سیستم‌عامل پایه (مانند Ubuntu) شروع کرده و ابزارهایی مانند Node.js و npm را به صورت دستی نصب کنید، بهتر است از ایمیج رسمی node استفاده نمایید. این کار نه تنها داکرفایل شما را تمیزتر و کوتاه‌تر می‌کند، بلکه تضمین می‌کند که از یک ایمیج استاندارد و بهینه که برای همین منظور ساخته شده است، بهره می‌برید.

۱.۲. تثبیت نسخه ایمیج با تگ‌های مشخص

استفاده از تگ :latest در محیط پروداکشن یک رویه پرخطر و غیرقابل پیش‌بینی است. این تگ همیشه به آخرین نسخه موجود از یک ایمیج اشاره دارد و با هر بار ساخت ایمیج، ممکن است نسخه‌ای متفاوت از ایمیج پایه را دریافت کنید. این تغییرات ناگهانی می‌توانند منجر به شکستن برنامه یا بروز رفتارهای غیرمنتظره شوند.

بهترین شیوه، استفاده از تگ‌های نسخه بسیار مشخص است. قانون کلی این است: هر چه تگ مشخص‌تر باشد، بهتر است. این کار شفافیت کامل را برای شما و تیم‌تان فراهم می‌کند تا دقیقاً بدانید کدام نسخه از ایمیج پایه در حال استفاده است و کنترل کاملی بر روی وابستگی‌های خود داشته باشید.

# رویه پرخطر
FROM node:latest

# بهترین شیوه
FROM node:18.17.1

۱.۳. انتخاب توزیع‌های سبک برای کاهش حجم و سطح حمله

حجم ایمیج پایه ارتباط مستقیمی با توزیع سیستم‌عامل آن دارد. ایمیج‌های مبتنی بر سیستم‌عامل‌های کامل (full-blown OS) مانند Ubuntu یا CentOS، ابزارها و کتابخانه‌های زیادی را در خود جای داده‌اند که اغلب برای اجرای برنامه شما غیرضروری هستند. این ایمیج‌های بزرگتر نه تنها فضای ذخیره‌سازی بیشتری مصرف می‌کنند، بلکه زمان انتقال (pull/push) آن‌ها از ریپازیتوری را نیز افزایش می‌دهند.

از منظر امنیتی، این ابزارهای غیرضروری سطح حمله (attack surface) کانتینر شما را افزایش می‌دهند. یک ایمیج حجیم ممکن است صدها آسیب‌پذیری شناخته‌شده را از همان ابتدا به ایمیج نهایی شما منتقل کند.

بهترین شیوه، استفاده از توزیع‌های سبک‌تر مانند alpine است. این توزیع‌ها فقط شامل ابزارها و کتابخانه‌های ضروری سیستم هستند و مزایای زیر را به همراه دارند:

• کاهش حجم ایمیج: ایمیج‌های سبک‌تر سریع‌تر منتقل و مستقر می‌شوند.
• به حداقل رساندن سطح حمله: با حذف اجزای غیرضروری، نقاط بالقوه برای نفوذ کاهش می‌یابد.
• ساخت ایمیج‌های امن‌تر: با کاهش وابستگی‌ها، احتمال وجود آسیب‌پذیری‌های امنیتی نیز کمتر می‌شود.

با ترکیب این اصل با اصل قبلی، یک انتخاب ایده‌آل می‌تواند node:18.17.1-alpine باشد. پس از انتخاب یک ایمیج پایه امن و سبک، گام بعدی بهینه‌سازی فرآیند ساخت ایمیج است.

——————————————————————————–

۲. بهینه‌سازی فرآیند ساخت ایمیج

بهینه‌سازی فرآیند docker build برای محیط‌های پروداکشن ضروری است. این بهینه‌سازی بر دو جنبه کلیدی تمرکز دارد: اول، سرعت بخشیدن به فرآیند ساخت ایمیج از طریق استفاده هوشمندانه از کش لایه‌ها (Layer Caching) و دوم، کاهش حجم ایمیج نهایی از طریق جداسازی وابستگی‌های زمان ساخت از زمان اجرا.

۲.۱. بهره‌گیری هوشمندانه از کش لایه‌های داکر

هر ایمیج داکر از مجموعه‌ای از لایه‌ها (Layers) تشکیل شده است و هر دستور در داکرفایل یک لایه جدید ایجاد می‌کند. داکر برای سرعت بخشیدن به فرآیند ساخت، از مکانیسم کشینگ (Caching) استفاده می‌کند. به این صورت که اگر محتوای یک لایه و لایه‌های قبل از آن تغییر نکرده باشد، داکر از نسخه کش‌شده آن لایه برای بازسازی ایمیج استفاده می‌کند و این کار باعث افزایش چشمگیر سرعت ساخت می‌شود.

با این حال، اگر این مکانیسم به درستی درک نشود، می‌تواند ناکارآمد باشد. به مثال زیر برای یک اپلیکیشن Node.js توجه کنید:

# ساختار غیر بهینه
FROM node:18-alpine

WORKDIR /app
COPY . .
RUN npm install

CMD ["node", "server.js"]

در این ساختار، دستور COPY . . تمام فایل‌های پروژه را به داخل ایمیج کپی می‌کند. اگر شما حتی یک تغییر کوچک در کد برنامه خود ایجاد کنید، این لایه نامعتبر شده و داکر مجبور است تمام لایه‌های بعدی، از جمله RUN npm install را دوباره اجرا کند، حتی اگر هیچ تغییری در فایل package.json (که وابستگی‌ها را تعریف می‌کند) رخ نداده باشد.

بهترین شیوه برای حل این مشکل، مرتب‌سازی دستورات در داکرفایل از کم‌تغییرترین به پرتغییرترین است. با این کار، از کش داکر به بهترین شکل ممکن استفاده می‌کنید:

# ساختار بهینه شده
FROM node:18-alpine

WORKDIR /app
# 1. ابتدا فقط فایل‌های مربوط به وابستگی‌ها را کپی کن
COPY package*.json ./
# 2. وابستگی‌ها را نصب کن (این لایه فقط در صورت تغییر package.json بازسازی می‌شود)
RUN npm install
# 3. در نهایت، بقیه کدهای برنامه را کپی کن
COPY . .

CMD ["node", "server.js"]

با این تغییر، دستور npm install تنها زمانی اجرا می‌شود که فایل package.json تغییر کند و در غیر این صورت، از کش استفاده خواهد شد که سرعت ساخت را به شدت افزایش می‌دهد.

علاوه بر سرعت بخشیدن به فرآیند ساخت، این مکانیسم کشینگ برای انتقال ایمیج‌ها در شبکه (pull و push) نیز اهمیت دارد. هنگامی که شما نسخه جدیدی از یک ایمیج را pull یا push می‌کنید، تنها لایه‌های جدید یا تغییریافته منتقل می‌شوند. لایه‌هایی که از قبل به صورت محلی یا در ریپازیتوری وجود دارند، دوباره دانلود یا آپلود نمی‌شوند. این امر باعث بهینه‌سازی قابل توجهی در مصرف پهنای باند و زمان انتقال می‌شود.

۲.۲. نادیده گرفتن فایل‌های غیرضروری با .dockerignore

معمولاً نیازی نیست تمام فایل‌های موجود در دایرکتوری پروژه شما به داخل ایمیج نهایی کپی شوند. فایل‌هایی مانند README.md، پوشه‌های build یا target که به صورت محلی تولید می‌شوند، و تنظیمات محیط توسعه، نباید بخشی از ایمیج پروداکشن باشند.

برای جلوگیری از این کار و کاهش حجم ایمیج، از فایلی به نام .dockerignore استفاده کنید. این فایل، مشابه .gitignore، به داکر می‌گوید که کدام فایل‌ها و پوشه‌ها را هنگام اجرای دستور COPY نادیده بگیرد.

# محتوای فایل .dockerignore
node_modules
npm-debug.log
README.md
.git

۲.۳. جداسازی وابستگی‌ها با استفاده از Multi-Stage Builds

در بسیاری از سناریوها، برخی ابزارها و فایل‌ها فقط برای ساخت برنامه مورد نیاز هستند و نه برای اجرای آن. به عنوان مثال:

• وابستگی‌های توسعه (development dependencies) که در package.json تعریف شده‌اند.
• JDK برای کامپایل کردن کد جاوا، در حالی که برای اجرای برنامه فقط JRE کافی است.
• ابزارهای ساخت مانند Maven یا Gradle.

چالش اصلی اینجاست: چگونه می‌توان از ابزارها و وابستگی‌های زمان ساخت (Build-time) استفاده کرد، بدون آنکه در ایمیج نهایی که برای اجرا (Run-time) استفاده می‌شود، باقی بمانند؟ نگه داشتن این ابزارها در ایمیج نهایی، حجم آن را بیهوده افزایش داده و سطح حمله امنیتی را گسترده‌تر می‌کند. راه‌حل پیشرفته برای این مشکل، استفاده از Multi-Stage Builds است. این ویژگی به شما اجازه می‌دهد تا فرآیند ساخت را به چند مرحله مجزا تقسیم کنید و در نهایت، فقط آرتیفکت‌های ضروری را از مراحل میانی به ایمیج نهایی منتقل کنید.

به این مثال برای یک اپلیکیشن جاوا توجه کنید:

# مرحله اول: ساخت برنامه (Build Stage)
FROM maven:3.8.5-openjdk-17 AS build
WORKDIR /app
COPY . .
RUN mvn clean package

# مرحله دوم: ایجاد ایمیج نهایی (Final Stage)
FROM tomcat:9.0
# فقط فایل WAR ساخته شده در مرحله قبل را به ایمیج نهایی کپی کن
COPY --from=build /app/target/my-app.war /usr/local/tomcat/webapps/

در این داکرفایل:

1. مرحله اول (build): از ایمیج maven برای کامپایل کد و ساخت فایل .war استفاده می‌کند.
2. مرحله دوم: از یک ایمیج پایه تمیز (tomcat) شروع می‌کند و فقط فایل .war تولید شده را از مرحله build کپی می‌کند.

تمام ابزارها، کتابخانه‌ها و لایه‌های مربوط به مرحله اول دور ریخته می‌شوند و ایمیج نهایی بسیار کوچکتر، بهینه‌تر و امن‌تر خواهد بود. با بهینه‌سازی فرآیند ساخت، اکنون زمان آن است که امنیت ایمیج را تقویت کنیم.

——————————————————————————–

۳. تقویت امنیت کانتینرها

حتی یک ایمیج بهینه و کوچک نیز می‌تواند دارای مخاطرات امنیتی باشد. پس از اتمام فرآیند ساخت، تمرکز بر روی تقویت امنیت کانتینر در زمان اجرا امری حیاتی است. این بخش به دو اقدام کلیدی برای کاهش ریسک‌های امنیتی می‌پردازد.

۳.۱. اجرای کانتینر با کاربر غیر روت (Non-Root User)

اجرای کانتینرها با کاربر root، که رفتار پیش‌فرض داکر است، یک حفره امنیتی جدی ایجاد می‌کند. در صورت نفوذ یک مهاجم به اپلیکیشن، این امتیازات بالا می‌تواند به او اجازه دهد تا از مرز کانتینر عبور کرده، امتیازات خود را روی هاست (Docker Host) افزایش دهد و کل سیستم را به خطر بیندازد.

بهترین شیوه برای جلوگیری از این خطر، ایجاد یک کاربر و گروه اختصاصی در داکرفایل و اجرای برنامه با آن کاربر است.

FROM node:18-alpine

# ایجاد گروه و کاربر اختصاصی
RUN addgroup -S appgroup && adduser -S appuser -G appgroup

# ... (دستورات دیگر مانند کپی فایل‌ها)

# تغییر کاربر به کاربر غیر روت
USER appuser

CMD ["node", "server.js"]

نکته مفید: برخی ایمیج‌های رسمی، مانند node، از قبل یک کاربر غیر روت عمومی (به نام node) را در خود دارند. در این موارد، می‌توانید به سادگی و بدون نیاز به ایجاد کاربر جدید، از آن استفاده کنید:

# استفاده از کاربر پیش‌فرض غیر روت در ایمیج node
USER node

۳.۲. اسکن ایمیج‌ها برای شناسایی آسیب‌پذیری‌ها

آخرین گام حیاتی قبل از استقرار ایمیج در محیط پروداکشن، اسکن آن برای یافتن آسیب‌پذیری‌های امنیتی (Vulnerabilities) شناخته‌شده است. داکر یک ابزار داخلی برای این کار فراهم کرده است. برای استفاده از آن، ابتدا باید با حساب کاربری داکر هاب خود وارد شوید:

docker login

این دستور شما را به حساب کاربری داکر هاب متصل می‌کند، که برای استفاده از سرویس اسکن Snyk که در پس‌زمینه اجرا می‌شود، الزامی است.

سپس می‌توانید ایمیج مورد نظر را با دستور زیر اسکن کنید:

docker scan <image-name>

این دستور در پس‌زمینه از سرویس Snyk برای تحلیل لایه‌های ایمیج و مقایسه کتابخانه‌ها و ابزارهای موجود در آن با یک پایگاه داده به‌روز از آسیب‌پذیری‌ها استفاده می‌کند. خروجی این دستور اطلاعات بسیار مفیدی را ارائه می‌دهد، از جمله:

• نوع آسیب‌پذیری و شدت آن.
• لینک برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد آن.
• نسخه‌ای از کتابخانه که آسیب‌پذیری در آن برطرف شده است.

فراتر از اسکن دستی، می‌توانید این فرآیند را خودکار کنید:

• پیکربندی داکر هاب: داکر هاب را طوری تنظیم کنید که پس از هر بار push شدن یک ایمیج جدید، آن را به صورت خودکار اسکن کند.
• یکپارچه‌سازی با CI/CD: اسکن امنیتی را به عنوان یک مرحله الزامی در خطوط لوله یکپارچه‌سازی و استقرار مداوم (CI/CD) خود قرار دهید تا از استقرار ایمیج‌های آسیب‌پذیر جلوگیری شود.

——————————————————————————–

نتیجه‌گیری

با به کارگیری بهترین شیوه‌هایی که در این راهنما مورد بحث قرار گرفت، می‌توانید زیرساخت کانتینری خود را به طور چشمگیری بهبود بخشید. این اصول را می‌توان در سه حوزه استراتژیک دسته‌بندی کرد:

1. بنیان‌گذاری صحیح: با انتخاب ایمیج‌های پایه رسمی، تثبیت نسخه‌ها با تگ‌های مشخص، و استفاده از توزیع‌های سبک مانند Alpine، پایه‌ای امن و بهینه برای کانتینرهای خود ایجاد می‌کنید.
2. بهینه‌سازی فرآیند ساخت: با مرتب‌سازی هوشمندانه دستورات برای بهره‌گیری از کش لایه‌ها، نادیده گرفتن فایل‌های غیرضروری با .dockerignore، و جداسازی وابستگی‌ها با Multi-Stage Builds، فرآیند ساخت ایمیج را سریع‌تر و کارآمدتر کرده و حجم نهایی را کاهش می‌دهید.
3. تقویت و اعتبارسنجی امنیتی: با اجرای کانتینرها با کاربر غیر روت برای کاهش سطح حمله و اسکن مداوم ایمیج‌ها برای شناسایی آسیب‌پذیری‌ها، امنیت محیط پروداکشن خود را تضمین می‌کنید.

تشویق می‌شود که این شیوه‌ها را به عنوان بخشی استاندارد از فرآیند توسعه و استقرار خود در نظر بگیرید تا ایمیج‌هایی سبک‌تر، امن‌تر و قابل نگهداری‌تر بسازید و از پایداری و امنیت برنامه‌های خود اطمینان حاصل کنید.