摘要：本文從定義，作用，技術(shù)架構(gòu)，安裝和使用等全方位帶你看懂。最后，于開發(fā)者而言提供了一種開發(fā)環(huán)境的管理辦法，與測試人員而言保證了環(huán)境的同步，于運維人員提供了可移植的標(biāo)準(zhǔn)化部署流程。顯示上圖內(nèi)容就表明安裝完成。

作者丨唐文廣：騰訊工程師，負(fù)責(zé)無線研發(fā)部地圖測試。 
導(dǎo)語：Docker,近兩年才流行起來的超輕量級虛擬機(jī)，它可以讓你輕松完成持續(xù)集成、自動交付、自動部署，并且實現(xiàn)開發(fā)環(huán)境、測試環(huán)境、運維環(huán)境三方環(huán)境的真正同步。本文從Docker定義，作用，技術(shù)架構(gòu)，安裝和使用等全方位帶你看懂Docker。

打開翻譯君輸入Docker 結(jié)果顯示碼頭工人，沒錯！碼頭工人搬運的是集裝箱，那么今天要講的Docker其操作的也是集裝箱，這個集裝箱就靜態(tài)而言就是一個應(yīng)用鏡像文件，就動態(tài)而言，就是一個容器。蒙了吧？好吧，上圖解釋。

Docker從狹義上來講就是一個進(jìn)程，從廣義上來講是一個虛擬容器，其實更專業(yè)的叫法是應(yīng)用容器（ Application Container ），Docker進(jìn)程和普通的進(jìn)程沒有任何區(qū)別，它就是一個普通的應(yīng)用進(jìn)程。不過是用來操作鏡像文件的。所以Docker進(jìn)程+構(gòu)建的應(yīng)用鏡像文件就等于Docker容器。本文所有講的Docker都是指Docker容器哦。

再繼續(xù)下文之前我們首先要明確幾個docker重要的基本概念吧，鏡像，容器，倉庫。

鏡像Docker images，就類似于VM虛擬機(jī)里面的快照，但是可比快照輕量化多了?？煺詹欢?？那可以把images直接理解成一個文件夾。我們可以通過ID或者易識別的名字+tag來確認(rèn)唯一的目標(biāo)鏡像。ImagesID是一個64位的字符，但是一般我們都是使用前面12位就足夠區(qū)別了。

如圖中左邊紅框中redis: lates和右邊的紅框中5f515359c7f8都唯一表示為同一個鏡像。所以我們一般的鏡像可以命名為類似centos:latest、centos:centos7.1.1503等等。

鏡像是分層的，有基礎(chǔ)鏡像，僅僅包含操作系統(tǒng)，比如centos鏡像；有中間件鏡像，比如redis等數(shù)據(jù)庫鏡像；最后是應(yīng)用鏡像，就是指具體的應(yīng)用服務(wù)了，應(yīng)用鏡像可以非常豐富，隨時可以發(fā)布，這三者之間依次疊加。

所以當(dāng)我們在使用 Docker構(gòu)建鏡像的時候，每一個命令都會在前一個命令的基礎(chǔ)上形成一個新鏡像層。如下圖，基礎(chǔ)鏡像就是centos鏡像，中間件鏡像就是兩個紅色圈，應(yīng)用鏡像就是紫色圈。其中redis+centos這樣疊加組合的中間件鏡像就可以供A服務(wù)或者B服務(wù)使用，這樣疊加組合更加靈活。仍和一種鏡像都可以從Docker hub公共倉庫中拉取。

容器Docker containers，你可以從鏡像中創(chuàng)建容器，這如同從快照中創(chuàng)建虛擬機(jī)，不過更輕量，啟動更快，秒啟。應(yīng)用是在容器中運行的，打個比方，你首先下載了一個Ubuntu的鏡像，然后又安裝mysql和Django應(yīng)用及其依賴，來完成對它Ubutun鏡像的修改，一個個人覺得非常完美應(yīng)用鏡像生成了！就把這個鏡像分享給大家使用，大家通過這個鏡像就生成一個容器。容器啟動之后就會運行Django服務(wù)了。

上面也說到了，容器就是一個個獨立的封閉的集裝箱，但是也需要對外提供服務(wù)的，所以Docker允許公開容器的特定端口，在啟動Docker的時候，我們就可以將容器的特定端口映射到宿主機(jī)上面的任意一個端口，所以，如果幾個服務(wù)都需要80端口，那么容器的對外端口是80，但是映射到宿主機(jī)上面就是任意端口，就不會產(chǎn)生沖突，所以就不需要通過代理來解決沖突。容器對外端口與宿主機(jī)的端口映射可以通過下面的命令來完成。

啟動docker容器
docker run -d -p 2222:22 --name 容器名 鏡像名
-d 守護(hù)容器，就是后臺運行，退出命令窗口容器也不會停止
-it 交互式容器 退出命令窗口容器就停止運行了
-p宿主機(jī)端口和容器端口映射
8081:80  宿主機(jī)端口:容器公開的端口

倉庫Docker registeries，docker倉庫和存放集裝箱的倉庫是一樣的，不過docker使用來存放鏡像的。倉庫存在公有和私有之分，公有倉庫docker hub提供了非常多的鏡像文件，這些鏡像直接拉取下來就可以運行了，你也可以上傳自己的鏡像到docker hub上面。同時也可以自己搭建私有倉庫用于團(tuán)隊項目管理。

結(jié)合前面介紹的基本概念，我們可以將docker的幾個概念使用大致串起來，他們之間是如何運作的，也就是Docker的生命周期?？聪聢D，主要是三步走。

1、 開發(fā)構(gòu)建鏡像并將鏡像push到Docker倉庫
2、 測試或者運維從Docker倉庫拷貝一份鏡像到本地
3、 通過鏡像文件開啟Docker容器并提供服務(wù)

為啥要用Docker?這要從目前軟件行業(yè)的痛點來講起 1、軟件更新發(fā)布及部署低效，過程繁瑣且需要人工介入，2、環(huán)境一致性難以保證，3、不同環(huán)境之間遷移成本太高。有了Docker可以很大程度解決上面的問題。

首先，Docker的使用簡單至極，從開發(fā)的角度來看就是三步走：構(gòu)建，運輸，運行。其中關(guān)鍵步驟就是構(gòu)建環(huán)節(jié)，即打包鏡像文件。但是從測試和運維的角度來看，那就只有兩步：復(fù)制，運行。有了這個鏡像，那么想復(fù)制到哪運行都可以，完全和平臺無關(guān)了。同時Docker這種容器技術(shù)隔離出了獨立的運行空間，不會和其他應(yīng)用爭用系統(tǒng)資源了以及還不需要考慮應(yīng)用之間相互影響，想想就開心。

其次，因為在構(gòu)建鏡像的時候就處理完了服務(wù)程序?qū)τ谙到y(tǒng)的所有依賴，所以在你使用的時候，你可以忽略掉原本程序的依賴以及開發(fā)語言。對測試和運維而言，更多專注于自己的業(yè)務(wù)內(nèi)容上。

最后，Docker于開發(fā)者而言提供了一種開發(fā)環(huán)境的管理辦法，與測試人員而言保證了環(huán)境的同步，于運維人員提供了可移植的標(biāo)準(zhǔn)化部署流程。

所以， Docker 能干啥，總結(jié)如下：

構(gòu)建容易分發(fā)簡單

隔離應(yīng)用解除依賴

快速部署測完就銷

Docker是個進(jìn)程級的輕量化虛擬機(jī)，和傳統(tǒng)虛擬機(jī)有啥區(qū)別呢？

Docker這個虛擬機(jī)超級輕量級，僅僅是一個進(jìn)程而已。與傳統(tǒng)的虛擬機(jī)比如VM有著巨大的差別，區(qū)別看下圖：

我們來看一下二者的區(qū)別，因為 VM 的 Hypervisor 需要實現(xiàn)對硬件的虛擬化，并且還要搭載自己的操作系統(tǒng)，其中虛擬機(jī)操作系統(tǒng)占用內(nèi)存是比較大的，一個操作系統(tǒng)有好幾個G，自然在啟動速度和資源利用率以及性能上有非常大的開銷，如果在本地，或者個人電腦，那么影響還不是那么大，但是在云端就是一個非常大的資源浪費。

咱們很多時候做事情的時候不會考慮與事情本身無關(guān)的問題，比如造飛機(jī)的不會考慮飛機(jī)是否要潛水，對于我們目前很多移動互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用來說，很少會涉及到對操作系統(tǒng)的部分，其實我們主要關(guān)心的是應(yīng)用的本身，而VM虛擬機(jī)的上層是運行的運行時庫和應(yīng)用，整個虛擬機(jī)的空間是非常的龐大，但是容器化技術(shù)Docker技術(shù)的出現(xiàn)后，省去了操作系統(tǒng)這一層，多個容器之間相互隔離且共用了宿主操作系統(tǒng)和運行時庫。

所以Docker 應(yīng)用容器相對于 VM 有以下幾個優(yōu)點：

啟動速度快，容器啟動本質(zhì)就是一個開啟一個進(jìn)程而已，因此都是秒啟，而 VM 通常要更久。

資源利用率高，一臺普通 PC 可以跑成百上千個容器，你跑十個 VM 試試。

性能開銷小， VM 通常需要額外的 CPU 和內(nèi)存來完成 OS 的功能，這一部分占據(jù)了額外的資源。

所以很多移動互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用或者云計算的后端節(jié)點都可以用docker來替換物理機(jī)器或者虛擬機(jī)。比如騰訊地圖的很多后臺服務(wù)基本上都遷移docker部署了。

前面說了那么多，始終還是霧里看花。下面就詳細(xì)介紹一下技術(shù)架構(gòu)，底層又是用的啥技術(shù)來實現(xiàn)上述那么多優(yōu)點的？

Docker技術(shù)架構(gòu)圖：

從Docker依賴的底層技術(shù)來看，Docker原生態(tài)是不能直接在Windows平臺上運行的，只支持linux系統(tǒng)，原因是Docker依賴linux kernel三項最基本的技術(shù),namespaces充當(dāng)隔離的第一級，是對Docker容器進(jìn)行隔離，讓容器擁有獨立的hostname,ip,pid，同時確保一個容器中運行一個進(jìn)程而且不能看到或影響容器外的其它進(jìn)程;Cgroups是容器對使用的宿主機(jī)資源進(jìn)行核算并限制的關(guān)鍵功能。

比如CPU,內(nèi)存,磁盤等，union FS主要是對鏡像也就是image這一塊作支持，采用copy-on-write技術(shù)，讓大家可以共用某一層，對于某些差異層的話就可以在差異的內(nèi)存存儲，Libcontainer是一個庫，是對上面這三項技術(shù)做一個封裝。

Docker engine 用來控制容器container的運行，以及鏡像文件的拉取。

安裝之前，我們首先確保自己的linux系統(tǒng)內(nèi)核版本高于3.10，并且系統(tǒng)是64位，才能體驗Docker哦。

通過uname -ir查看是否滿足要求。

通過腳本的方式安裝docker，非常簡單。

nicktang@nicktang-virtual-machine:~$ wget -qO- https://get.docker.com/ | sh

輸入當(dāng)前用戶的密碼后，就會下載腳本并且安裝Docker及依賴包。


顯示上圖內(nèi)容就表明安裝完成。

root@nicktang-virtual-machine:/data # sudo service docker start #啟動守護(hù)進(jìn)程
root@nicktang-virtual-machine:/data # docker -v

能夠看見版本號，說明docker的安裝成功。簡單吧！至此就差一個鏡像了。自己制作還是從公共倉庫拉取就隨你啦。
root@nicktang-virtual-machine:/data # sudo service docker stop #關(guān)閉守護(hù)進(jìn)程

Docker的使用，我們主要從【增刪查】幾方面來說說怎么使用docker,為什么沒有【改】呢，因為在我看來docker容器一旦出現(xiàn)問題了，根本沒有修復(fù)的必要，直接把容器停止并刪除，再啟動，這樣來得快。所以我們只需要掌握幾個基本命令即可，具體如下。
【查】查看本地已有的鏡像 Docker images

【增】運行一個鏡像，即啟動一個容器 docker run 鏡像名 ，比如我們運行docker run centos
鍵入這個命令的時候完成了三樣操作
1、 檢查本地是否有hello-world這個鏡像,有->就跳過第二步 沒有->依次執(zhí)行
2、 就自動去docker hub下載這個鏡像
3、 就把鏡像加載到容器并且運行

再用docker images查看的時候本地就增加了centos鏡像。

Tag為latest就表示是最新版本的centos系統(tǒng)鏡像。因為會從docker hub拉取沒有的鏡像，所以算【增】里面。

【增】拉取指定的鏡像文件 docker pull 鏡像名:TAG

上面那種通過直接運行的方式拉取的是docker hub中最新的鏡像，但是有時候我想拉取指定的鏡像文件就需要使用docker pull命令來拉取。因為從官方拉取鏡像文件，通常是比較慢的，所以我們可以通過加速器技術(shù)來從國內(nèi)的鏡像倉庫拉取。
【查】查看所有的容器docker ps -a 可以用來查看所有的容器，包括運行中的和已經(jīng)停止的。

第一個字段就是已經(jīng)啟動的容器ID，第二個字段就是這個容器是根據(jù)哪個鏡像生成的。但是上面這個命令只是臨時啟動一下容器，上面圖中的status 是exited(0),表示容器是退出狀態(tài)。如果想容器在后臺運行，所以我們需要啟動守護(hù)式容器才可以，只要在啟動命令中添加一個 -d參數(shù)，即docker run -d centos就可以了。

【查】查看鏡像/容器的具體信息 docker inspect鏡像ID(鏡像名)/容器ID(容器名) docker inspect centos

這個命令是返回一個鏡像或者容器詳細(xì)信息的json串。其中包括ID，ip，版本，容器的主程序等非常多的信息，根據(jù)這些信息我們可以進(jìn)行二次開發(fā)。在這個命令的基礎(chǔ)之上增加一個-f參數(shù)我們可以指定獲取自己需要的信息，比如獲取redis容器的IP地址，內(nèi)存信息，CPU使用情況。docker inspect -f "{{.NetworkSettings.IPAddress}}" [ID /Name]

【查】進(jìn)入容器 docker run -it centos 即啟動一個交互式容器
-it 完成容器終端和當(dāng)前終端進(jìn)行關(guān)聯(lián)，即當(dāng)前終端的顯示就會切換到容器終端的顯示。

查看容器目錄結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)和物理機(jī)器的目錄結(jié)構(gòu)完全一致，這就是為什么有的人稱docker容器也稱之為虛擬機(jī)的原因啦。Exit可以退出容器終端。

【刪】刪除容器，docker rm 容器ID，刪除多個容器就可以多個容器ID之間用空格隔開即可。

這年頭見面不聊點自動化什么的，持續(xù)什么的，都不好意思。所以，咱們也要了解一下持續(xù)集成，自動交付，自動部署。但是上面說了這么多，沒發(fā)現(xiàn)Docker有那三樣功能啊，是的，Docker是沒有這個功能，但是你在完成上述三樣自動化的步驟都是依賴Docker的。Docker是這些流程實現(xiàn)的基礎(chǔ)，就如同軟件開發(fā)，軟件代碼才是根本，開發(fā)工具是輔助。所有搭建一個完整的自動化流程還需要github+jenkins+ registry三樣幫助。

持續(xù)集成和自動部署的原理如下圖所示：

RD推送代碼到git 倉庫或者svn等代碼服務(wù)器上面，git服務(wù)器就會通過hook通知jenkins。

jenkine 克隆git代碼到本地，并通過dockerFile文件進(jìn)行編譯 。

打包生成一個新版本的鏡像并推送到倉庫 ，刪除當(dāng)前容器 ，通過新版本鏡像重新運行。

而在整個過程中 RD只需要敲入三個命令Git add * ;Git commit –m “”;Git push即可完成持續(xù)集成、自動交付、自動部署。后面通過案例實際演示這個過程的神奇！

Docker還可以很方便的自動擴(kuò)容哦，一般的自動擴(kuò)容的兩種方式，一種就是docker容量擴(kuò)大，另一種就是docker節(jié)點數(shù)擴(kuò)充。第一種就修改配置文件即可，第二種通過簡單的拷貝，運行就完成了節(jié)點的擴(kuò)容。

Docker雖好，可不要貪杯哦！雖然Docker具有超輕量化，但是不建議一臺機(jī)器上面部署太多的應(yīng)用，同時部署的時候一定要差異化部署，什么意思呢，就是將大量計算的，和內(nèi)存需要大的，IO操作頻繁的對系統(tǒng)資源需求不一致的部署到同一臺宿主機(jī)上。