Docker入门详解

Docker详解

文章目录

• • 一、Docker简介
  • • 1.1 Docker发展史
    • 1.2 Docker的优点
    • 1.3 传统虚拟化与容器的区别
    • 1.3 Docker结构
  • 二、Docker底层技术
  • • 2.1 Namespaces(名称空间)
    • 2.2 CGroups(控制组)
    • 2.3 Union Filesystem(联合文件系统)
  • 三、Docker环境部署
  • • 3.1 docker安装
    • 3.2 docker加速器

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一、Docker简介

Docker 是一个开源的应用容器引擎，基于 Go 语言 并遵从 Apache2.0 协议开源。

Docker 可以让开发者打包他们的应用以及依赖包到一个轻量级、可移植的容器中，然后发布到任何流行的 Linux 机器上，也可以实现虚拟化。

容器是完全使用沙箱机制，相互之间不会有任何接口,更重要的是容器性能开销极低。

Docker的核心思想就是来自集装箱；集装箱的概念是隔离货物，所以docker的核心就是隔离机制。同时docker使用可移植镜像所以部署以及运维极其方便快捷。

Docker 从 17.03 版本之后分为 CE（Community Edition: 社区版） 和 EE（Enterprise Edition: 企业版），我们用社区版就可以了。

1.1 Docker发展史

2010年，几个热爱IT的年轻人，在美国成立了一家公司叫做dotCloud，主要做一些Paas的云计算服务和LXC有关的容器技术赚钱盈利，他们将自己的容器技术命名为Docker！

Docker刚刚诞生的时候，并没有引起行业的注意！这个时候 dotCloud公司难以在行业中存活，所以这几个年轻人选择开放Docker源代码来引起注意！

2013年，Docker开源！越来越多的人发现docker的优点，在这一段时间docker每个月都会更新一个版本。

2014年4月9日，Docker1.0发布！

1.2 Docker的优点

Docker 是一个用于开发，交付和运行应用程序的开放平台。Docker 使您能够将应用程序与基础架构分开，从而可以快速交付软件。借助 Docker，您可以与管理应用程序相同的方式来管理基础架构。通过利用 Docker 的方法来快速交付，测试和部署代码，您可以大大减少编写代码和在生产环境中运行代码之间的延迟。

1、快速一致地交付您的应用程序

Docker 允许开发人员使用您提供的应用程序或服务的本地容器在标准化环境中工作，从而简化了开发的生命周期。

容器非常适合持续集成和持续交付（CI / CD）工作流程，请考虑以下示例方案：

• 您的开发人员在本地编写代码，并使用 Docker 容器与同事共享他们的工作。
• 他们使用 Docker 将其应用程序推送到测试环境中，并执行自动或手动测试。
• 当开发人员发现错误时，他们可以在开发环境中对其进行修复，然后将其重新部署到测试环境中，以进行测试和验证。
• 测试完成后，将修补程序推送给生产环境，就像将更新的镜像推送到生产环境一样简单。

2、响应式部署和扩展

Docker 是基于容器的平台，允许高度可移植的工作负载。Docker 容器可以在开发人员的本机上，数据中心的物理或虚拟机上，云服务上或混合环境中运行。

Docker 的可移植性和轻量级的特性，还可以使您轻松地完成动态管理的工作负担，并根据业务需求指示，实时扩展或拆除应用程序和服务。

3、在同一硬件上运行更多工作负载

Docker 轻巧快速。它为基于虚拟机管理程序的虚拟机提供了可行、经济、高效的替代方案，因此您可以利用更多的计算能力来实现业务目标。Docker 非常适合于高密度环境以及中小型部署，而您可以用更少的资源做更多的事情。

1.3 传统虚拟化与容器的区别

虚拟机：通过虚拟化技术模拟真实的硬件从而创建出来的一台拥有完整功能的逻辑计算机。

Docker容器：docker容器也是一种虚拟化技术，和传统虚拟化不一样的是docker只模拟一个程序最核心的运行环境，所以十分小巧，启动更快。

Docker虚拟化技术和传统虚拟化技术架构对比：

对比	特点
虚拟机	完整的系统功能，隔离性更好，占用空间大（通常以G为单位），运行占用资源较多，启动慢（分钟级启动）
容器	只有程序运行的核心环境,不需要安装直接运行镜像即可,隔离性一般,十分小巧占用空间极小(一般以M为单位),启动快(秒级启动)

1.3 Docker结构

Docker引擎组成：

Docker运行架构：

Docker 包括三个基本概念:

• 镜像（Image）：docker镜像就好比是一个模板，可以通过这个模板来创建容器服务；一个镜像可以创建多个容器实例。
• 容器（Container）：镜像（Image）和容器（Container）的关系，就像是面向对象程序设计中的类和实例一样，镜像是静态的定义，容器是镜像运行时的实体。容器可以被创建、启动、停止、删除、暂停等。
• 仓库（Repository）：docker仓库是存放镜像的地方；docker仓库分为公有仓库和私有仓库。

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二、Docker底层技术

1. 名称空间(Namespaces)：Docker通过名称空间机制为容器提供隔离的工作空间。
2. 控制组(CGroups)：Linux可以通过控制组设置进程使用CPU、内存和I/O资源的限额。Docker引擎正是依赖这种底层技术来限制容器使用的资源。
3. 联合文件系统(Union Filesystem)：可以将其他文件系统合并到一个联合挂载点。联合文件系统是实现Docker镜像的技术基础。Docker镜像可以通过分层来实现继承。
4. 容器格式：Docker引擎将名称空间、控制组和联合文件系统打包到一起所使用的就是容器格式。默认的容器格式是Libcontainer。

2.1 Namespaces(名称空间)

命名空间(Namespaces)是Linux内核针对实现容器虚拟化而引入的一个强大特性。

每个容器都可以拥有自己独立的命名空间，运行其中的应用都像是在独立的操作系统中运行一样。命名空间保证了容器间彼此互不影响。

namespaces	系统调用参数	隔离内容	内核版本
UTS	CLONE_NEWUTS	主机名和域名	2.6.19
IPC	CLONE_NEWIPC	信号量、消息队列和共享内存	2.6.19
PID	CLONE_NEWPID	进程编号	2.6.24
Network	CLONE_NEWNET	网络设备、网络栈、端口等	2.6.29
Mount	CLONE_NEWNS	挂载点（文件系统）	2.4.19
User	CLONE_NEWUSER	用户和用户组	3.8

2.2 CGroups(控制组)

控制组(CGroups)是Linux内核的一个特性，用来对共享资源进行隔离、限制、审计等。只有能控制分配到容器的资源，Docker才能避免多个容器同时运行时的系统资源竞争。

控制组可以提供对容器的内存、CPU、磁盘IO等资源进行限制。

CGroups能够限制的资源有：

• blkio：块设备IO
• cpu：CPU
• cpuacct：CPU资源使用报告
• cpuset：多处理器平台上的CPU集合
• devices：设备访问
• freezer：挂起或恢复任务
• memory：内存用量及报告
• perf_event：对cgroup中的任务进行统一性能测试
• net_cls：cgroup中的任务创建的数据报文的类别标识符

具体来看，控制组提供如下功能：

• 资源限制（Resource Limitting）组可以设置为不超过设定的内存限制。比如：内存子系统可以为进行组设定一个内存使用上限，一旦进程组使用的内存达到限额再申请内存，就会发出Out of Memory（内存不足）警告
• 优先级（Prioritization）通过优先级让一些组优先得到更多的CPU等资源
• 资源审计（Accounting）用来统计系统实际上把多少资源用到合适的目的上，可以使用cpuacct子系统记录某个进程组使用的CPU时间
• 隔离（Isolation）为组隔离命名空间，这样一个组不会看到另一个组的进程、网络连接和文件系统
• 控制（Control）挂起、恢复和重启等操作

2.3 Union Filesystem(联合文件系统)

联合文件系统（ UnionFS ）是一种分层、轻量级并且高性能的文件系统，它支持对文件系统的修改作为一次提交来一层层的叠加，同时可以将不同目录挂载到同一个虚拟文件系统下。

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三、Docker环境部署 3.1 docker安装

cd /etc/yum.repos.d/

curl -o docker-ce.repo https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo

sed -i 's@https://download.docker.com@https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/docker-ce@g' docker-ce.repo

yum -y install docker-ce

3.2 docker加速器

docker-ce的配置文件是/etc/docker/daemon.json，此文件默认不存在，需要我们手动创建并进行配置，而docker的加速就是通过配置此文件来实现的。

阿里云加速器

//配置阿里云加速器
[root@localhost ~]# sudo mkdir -p /etc/docker
[root@localhost ~]# sudo tee /etc/docker/daemon.json <<-'EOF'
> {
>   "registry-mirrors": ["https://vpr3xe3f.mirror.aliyuncs.com"]
> }
> EOF
{
  "registry-mirrors": ["https://vpr3xe3f.mirror.aliyuncs.com"]
}
[root@localhost ~]# sudo systemctl daemon-reload
[root@localhost ~]# sudo systemctl restart docker
//查看加速器是否配置完成
[root@localhost ~]# docker info
.........................
 Registry Mirrors:
  https://vpr3xe3f.mirror.aliyuncs.com/
//显示上面两行则说明添加成功