Docker 入門

FWHeart 發(fā)布于2019-06-28 16:40 / 606人閱讀

摘要：因?yàn)殓R像包含操作系統(tǒng)完整的文件系統(tǒng)，其體積往往是龐大的，因此在設(shè)計(jì)時(shí)，就充分利用的技術(shù)，將其設(shè)計(jì)為分層存儲(chǔ)的架構(gòu)。分層存儲(chǔ)的特征還使得鏡像的復(fù)用定制變的更為容易。容器也采用分層存儲(chǔ)。

什么是 Docker？

Docker 使用 Google 公司推出的 Go 語言進(jìn)行開發(fā)實(shí)現(xiàn)，基于 Linux 內(nèi)核的 cgroup，namespace，以及 AUFS 類的 Union FS 等技術(shù)，對進(jìn)程進(jìn)行封裝隔離，屬于 操作系統(tǒng)層面的虛擬化技術(shù)。由于隔離的進(jìn)程獨(dú)立于宿主和其它的隔離的進(jìn)程，因此也稱其為容器。

Docker 在容器的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了進(jìn)一步的封裝，從文件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)到進(jìn)程隔離等等，極大的簡化了容器的創(chuàng)建和維護(hù)。使得 Docker 技術(shù)比虛擬機(jī)技術(shù)更為輕便、快捷。

下面的圖片比較了 Docker 和傳統(tǒng)虛擬化方式的不同之處。傳統(tǒng)虛擬機(jī)技術(shù)是虛擬出一套硬件后，在其上運(yùn)行一個(gè)完整操作系統(tǒng)，在該系統(tǒng)上再運(yùn)行所需應(yīng)用進(jìn)程；

而容器內(nèi)的應(yīng)用進(jìn)程直接運(yùn)行于宿主的內(nèi)核，容器內(nèi)沒有自己的內(nèi)核，而且也沒有進(jìn)行硬件虛擬。因此容器要比傳統(tǒng)虛擬機(jī)更為輕便。

Docker 的通俗解釋

Docker的思想來自于集裝箱，集裝箱解決了什么問題？在一艘大船上，可以把貨物規(guī)整的擺放起來。并且各種各樣的貨物被集裝箱標(biāo)準(zhǔn)化了，集裝箱和集裝箱之間不會(huì)互相影響。那么我就不需要專門運(yùn)送水果的船和專門運(yùn)送化學(xué)品的船了。只要這些貨物在集裝箱里封裝的好好的，那我就可以用一艘大船把他們都運(yùn)走。docker就是類似的理念。

不同的應(yīng)用程序可能會(huì)有不同的應(yīng)用環(huán)境，比如.net開發(fā)的網(wǎng)站和php開發(fā)的網(wǎng)站依賴的軟件就不一樣，如果把他們依賴的軟件都安裝在一個(gè)服務(wù)器上就要調(diào)試很久，而且很麻煩，還會(huì)造成一些沖突。比如IIS和Apache訪問端口沖突。這個(gè)時(shí)候你就要隔離.net開發(fā)的網(wǎng)站和php開發(fā)的網(wǎng)站。常規(guī)來講，我們可以在服務(wù)器上創(chuàng)建不同的虛擬機(jī)在不同的虛擬機(jī)上放置不同的應(yīng)用，但是虛擬機(jī)開銷比較高。docker 可以實(shí)現(xiàn)虛擬機(jī)隔離應(yīng)用環(huán)境的功能，并且開銷比虛擬機(jī)小。

開發(fā)軟件的時(shí)候用的是 Ubuntu，但是運(yùn)維管理的都是 Centos，運(yùn)維在把你的軟件從開發(fā)環(huán)境轉(zhuǎn)移到生產(chǎn)環(huán)境的時(shí)候就會(huì)遇到一些 Ubuntu 轉(zhuǎn) Centos 的問題，比如：有個(gè)特殊版本的數(shù)據(jù)庫，只有Ubuntu 支持，Centos 不支持，在轉(zhuǎn)移的過程當(dāng)中運(yùn)維就得想辦法解決這樣的問題。這時(shí)候要是有docker 你就可以把開發(fā)環(huán)境直接封裝轉(zhuǎn)移給運(yùn)維，運(yùn)維直接部署你給他的docker就可以了。而且部署速度快。

在服務(wù)器負(fù)載方面，如果你多帶帶開一個(gè)虛擬機(jī)，那么虛擬機(jī)會(huì)占用空閑內(nèi)存的，docker部署的話，這些內(nèi)存就會(huì)利用起來。

Docker 基本概念 鏡像 ( Image )

操作系統(tǒng)分為內(nèi)核和用戶空間。對于 Linux 而言，內(nèi)核啟動(dòng)后，會(huì)掛載 root 文件系統(tǒng)為其提供用戶空間支持。而 Docker 鏡像（Image），就相當(dāng)于是一個(gè) root 文件系統(tǒng)。比如官方鏡像 ubuntu:16.04 就包含了完整的一套 Ubuntu 16.04 最小系統(tǒng)的 root 文件系統(tǒng)。

Docker 鏡像是一個(gè) 特殊的文件系統(tǒng)，除了提供容器運(yùn)行時(shí)所需的程序、庫、資源、配置等文件外，還包含了一些為運(yùn)行時(shí)準(zhǔn)備的一些配置參數(shù)（如匿名卷、環(huán)境變量、用戶等）。鏡像不包含任何動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，其內(nèi)容在構(gòu)建之后也不會(huì)被改變。

因?yàn)殓R像包含操作系統(tǒng)完整的 root 文件系統(tǒng)，其體積往往是龐大的，因此在 Docker 設(shè)計(jì)時(shí)，就充分利用 Union FS 的技術(shù)，將其設(shè)計(jì)為 分層存儲(chǔ) 的架構(gòu)。所以嚴(yán)格來說，鏡像并非是像一個(gè) ISO 那樣的打包文件，鏡像只是一個(gè)虛擬的概念，其實(shí)際體現(xiàn)并非由一個(gè)文件組成，而是由一組文件系統(tǒng)組成，或者說，由多層文件系統(tǒng)聯(lián)合組成。

鏡像構(gòu)建時(shí)，會(huì)一層層構(gòu)建，前一層是后一層的基礎(chǔ)。每一層構(gòu)建完就不會(huì)再發(fā)生改變，后一層上的任何改變只發(fā)生在自己這一層。比如，刪除前一層文件的操作，實(shí)際不是真的刪除前一層的文件，而是僅在當(dāng)前層標(biāo)記為該文件已刪除。在最終容器運(yùn)行的時(shí)候，雖然不會(huì)看到這個(gè)文件，但是實(shí)際上該文件會(huì)一直跟隨鏡像。因此，在構(gòu)建鏡像的時(shí)候，需要額外小心，每一層盡量只包含該層需要添加的東西，任何額外的東西應(yīng)該在該層構(gòu)建結(jié)束前清理掉。

分層存儲(chǔ)的特征還使得鏡像的復(fù)用、定制變的更為容易。甚至可以用之前構(gòu)建好的鏡像作為基礎(chǔ)層，然后進(jìn)一步添加新的層，以定制自己所需的內(nèi)容，構(gòu)建新的鏡像。

容器（Container）

鏡像（Image）和容器（Container）的關(guān)系，就像是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)中的類和 實(shí)例 一樣，鏡像是靜態(tài)的定義，容器是鏡像運(yùn)行時(shí)的實(shí)體。容器可以被創(chuàng)建、啟動(dòng)、停止、刪除、暫停等。

容器的實(shí)質(zhì)是進(jìn)程，但與直接在宿主執(zhí)行的進(jìn)程不同，容器進(jìn)程運(yùn)行于屬于自己的獨(dú)立的命名空間。因此容器可以擁有自己的 root 文件系統(tǒng)、自己的網(wǎng)絡(luò)配置、自己的進(jìn)程空間，甚至自己的用戶 ID 空間。容器內(nèi)的進(jìn)程是運(yùn)行在一個(gè)隔離的環(huán)境里，使用起來就好像是在一個(gè)獨(dú)立于宿主的系統(tǒng)下操作一樣。這種特性使得容器封裝的應(yīng)用比直接在宿主運(yùn)行更加安全。

容器也采用分層存儲(chǔ)。每一個(gè)容器運(yùn)行時(shí)，是以鏡像為基礎(chǔ)層，在其上創(chuàng)建一個(gè)當(dāng)前容器的存儲(chǔ)層，我們可以稱這個(gè)為容器運(yùn)行時(shí)讀寫而準(zhǔn)備的存儲(chǔ)層為容器存儲(chǔ)層。容器存儲(chǔ)層的生存周期和容器一樣，容器消亡時(shí)，容器存儲(chǔ)層也隨之消亡。因此，任何保存于容器存儲(chǔ)層的信息都會(huì)隨容器刪除而丟失。

容器不應(yīng)該向其存儲(chǔ)層內(nèi)寫入任何數(shù)據(jù)，容器存儲(chǔ)層要保持無狀態(tài)化。所有的文件寫入操作，都應(yīng)該使用數(shù)據(jù)卷（Volume）、或者綁定宿主目錄，在這些位置的讀寫會(huì)跳過容器存儲(chǔ)層，直接對宿主（或網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)）發(fā)生讀寫，其性能和穩(wěn)定性更高。

數(shù)據(jù)卷的生存周期獨(dú)立于容器，容器消亡，數(shù)據(jù)卷不會(huì)消亡。因此，使用數(shù)據(jù)卷后，容器刪除或者重新運(yùn)行之后，數(shù)據(jù)卻不會(huì)丟失。

倉庫（Repository）

鏡像構(gòu)建完成后，可以很容易的在當(dāng)前宿主機(jī)上運(yùn)行，但是，如果需要在其它服務(wù)器上使用這個(gè)鏡像，我們就需要一個(gè) 集中存儲(chǔ)、分發(fā)鏡像 的服務(wù)，Docker Registry 就是這樣的服務(wù)。一個(gè) Docker Registry 中可以包含多個(gè)倉庫（Repository）；每個(gè)倉庫可以包含多個(gè)標(biāo)簽（Tag）；每個(gè)標(biāo)簽對應(yīng)一個(gè)鏡像。

通常，一個(gè)倉庫會(huì)包含同一個(gè)軟件不同版本的鏡像，而標(biāo)簽就常用于對應(yīng)該軟件的各個(gè)版本。我們可以通過 <倉庫名>:<標(biāo)簽> 的格式來指定具體是這個(gè)軟件哪個(gè)版本的鏡像。如果不給出標(biāo)簽，將以 latest 作為默認(rèn)標(biāo)簽。以 Ubuntu 鏡像為例，ubuntu 是倉庫的名字，其內(nèi)包含有不同的版本標(biāo)簽，如，14.04, 16.04。我們可以通過 ubuntu:14.04，或者 ubuntu:16.04 來具體指定所需哪個(gè)版本的鏡像。如果忽略了標(biāo)簽，比如 ubuntu，那將視為 ubuntu:latest。

倉庫名經(jīng)常以兩段式路徑形式出現(xiàn)，比如 jwilder/nginx-proxy，前者往往意味著 Docker Registry 多用戶環(huán)境下的用戶名，后者則往往是對應(yīng)的軟件名。但這并非絕對，取決于所使用的具體 Docker Registry 的軟件或服務(wù)。