0x00 容器与虚拟机

我们用的传统虚拟机如 VMware ， VisualBox 之类的需要模拟整台机器包括硬件，每台虚拟机都需要有自己的操作系统，虚拟机一旦被开启，预分配给它的资源将全部被占用。

而容器技术是和我们的宿主机共享硬件资源及操作系统，可以实现资源的动态分配。容器包含应用和其所有的依赖包，但是与其他容器共享内核。容器在宿主机操作系统中，在用户空间以分离的进程运行。容器技术是实现操作系统虚拟化的一种途径，可以让您在资源受到隔离的进程中运行应用程序及其依赖关系。

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Docker 将应用程序与该程序的依赖，打包在一个文件里面。运行这个文件，就会生成一个虚拟容器。程序在这个虚拟容器里运行，就好像在真实的物理机上运行一样。有了 Docker ，就不用担心环境问题。

0x01 Docker的优势

Docker相比于传统虚拟化方式具有更多的优势：

  • docker 启动快速属于秒级别。虚拟机通常需要几分钟去启动。docker 需要的资源更少， docker 在操作系统级别进行虚拟化， docker 容器和内核交互，几乎没有性能损耗，性能优于通过 Hypervisor 层与内核层的虚拟化。

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  • docker 更轻量， docker 的架构可以共用一个内核与共享应用程序库，所占内存极小。同样的硬件环境， Docker 运行的镜像数远多于虚拟机数量，对系统的利用率非常高。

  • 高可用和可恢复性： docker 对业务的高可用支持是通过快速重新部署实现的。虚拟化具备负载均衡，高可用，容错，迁移和数据保护等经过生产实践检验的成熟保障机制， VMware 可承诺虚拟机 99.999% 高可用，保证业务连续性。

  • 快速创建、删除：虚拟化创建是分钟级别的， Docker 容器创建是秒级别的， Docker 的快速迭代性，决定了无论是开发、测试、部署都可以节约大量时间。

  • 交付、部署：虚拟机可以通过镜像实现环境交付的一致性，但镜像分发无法体系化。 Docker 在 Dockerfile 中记录了容器构建过程，可在集群中实现快速分发和快速部署。

0x02 Docker基础架构

Docker 使用客户端-服务器 (C/S) 架构模式，使用远程API来管理和创建Docker容器。Docker 包括是三个最基本的概念：Image(镜像)，Container(容器)，Repository(仓库)。

Docker 镜像(Images) Docker 镜像是用于创建 Docker 容器的模板。
Docker 容器(Container) 容器是独立运行的一个或一组应用。
Docker 仓库(Registry) Docker 仓库用来保存镜像，可以理解为代码仓库。

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Docker镜像是一个特殊的文件系统，除了提供容器运行时所需的程序、库、资源、配置等文件外，还包含了一些为运行时准备的一些配置参数（如匿名卷、环境变量、用户等）。Docker 设计时，就充分利用 Union FS 的技术，将其设计为分层存储的架构。镜像实际是由多层文件系统联合组成。镜像构建时，会一层层构建，前一层是后一层的基础。每一层构建完就不会再发生改变，后一层上的任何改变只发生在自己这一层。

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，容器的实质是进程，但与直接在宿主执行的进程不同，容器进程运行于属于自己的独立的命名空间。

镜像构建完成后，可以很容易的在当前宿主上运行，但是，如果需要在其他服务器上使用这个镜像，我们就需要一个集中的存储、分发镜像的服务，Docker Registry 就是这样的服务。一个 Docker Registry中可以包含多个仓库（Repository）；每个仓库可以包含多个标签（Tag）；每个标签对应一个镜像。

在上面分别介绍了docker的三个基本概念：Image(镜像)，Container(容器)，Repository(仓库)和C/S的架构。现在在详细记录一下这些组件协作运行容器的过程：

  1. Docker 客户端执行 docker run 命令
  2. Dockerdaemon 发现本地没有我们需要的镜像
  3. daemon 从 DockerHub 下载镜像
  4. 下载完成后，镜像被保存到本地
  5. Dockerdaemon 启动容器

Dockerdaemon 是服务器组件，以 Linux 后台服务的方式运行，是 Docker 最核心的后台进程，我们也把它称为守护进程。它负责响应来自 Docker Client 的请求，然后将这些请求翻译成系统调用完成容器管理操作。

0x03 Docker 安装与使用

LXC （Linux Container）内核虚拟化技术，可以提供轻量级虚拟化，以便隔离进程和资源。

Ubuntu12.04 安装Docker需要升级内核（Docker 在3.8内核下运行最佳，Ubuntu1204内核版本为3.2）

# install the backported kernel
sudo apt-get update
sudo apt-get install linux-image-generic-lts-raring linux-headers-generic-lts-raring
# reboot
sudo reboot

安装Docker

# 添加Docker库的密钥
sudo apt-key adv --keyserver keyserver.ubuntu.com --recv-keys 36A1D7869245C8950F966E92D8576A8BA88D21E9

# 把Docker的库添加到apt的源列表中，更新并安装lxc-docker包。
sudo sh -c "echo deb http://get.docker.io/ubuntu docker main\
> /etc/apt/sources.list.d/docker.list"
sudo apt-get update
sudo apt-get install lxc-docker

按照这个步骤安装后，发现报了很多错误，调试了半天也没能解决，后来发现自己的Ubuntu12.04 是32位的，Docker需要运行在64位的机子上，所以失败了。后面查了一下说docker也可以安装在32位的系统，不过pull下来的镜像也必须是32位的，这个有点麻烦，所以放弃了。

在安装docker或者其他软件时记得要使用命令uname -a 、uname -r 、lsb_release -a 查看系统相关信息，来避免一些不必要的麻烦。另外注意通过uname -a命令查看内核和版本显示系统版本为i386和i686的为 32位系统；显示为X86_64的，才是64位系统。

后面选择了我的阿里云CentOS 安装Docker，一路pass，没有遇到任何bug，大致步骤如下：

1、清理原有的docker目录和文件，确保安装环境的干净：

sudo yum remove docker \
                  docker-client \
                  docker-client-latest \
                  docker-common \
                  docker-latest \
                  docker-latest-logrotate \
                  docker-logrotate \
                  docker-selinux \
                  docker-engine-selinux \
                  docker-engine

2、使用yum安装docker

安装一些必要的工具，设备映射器存储驱动程序需要设备映射器-持久数据和lvm2。

sudo yum install -y yum-utils \
device-mapper-persistent-data \
lvm2

设定软件源地址，国外慢的可怜，我这里使用国内源：

sudo yum-config-manager --add-repo http://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo

更新源信息

sudo yum makecache fast

下载docker，直接下载最新版：

sudo yum install docker-ce

也可以选择下载指定版本：

yum list docker-ce --showduplicates | sort -r
sudo yum install docker-ce-<VERSION STRING>

至此docker就下载安装成功了，可以直接使用命令docker -v 查看docker版本。

通过网上查资料说还有更简单的安装方法，直接使用脚本安装，只需要简单的两条命令就可以，我没有测试，应该是可以的。

curl -fsSL get.docker.com -o get-docker.sh

sudo sh get-docker.sh --mirror Aliyun

3、安装成功后可以进行一些配置和测试。可以设置系统启动时同时启动docker

sudo systemctl enable docker

启动docker并测试

sudo systemctl start docker
sudo docker run hello-world

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0x04 Docker 常用命令

1.docker images ls                             # 列出本地docker镜像
2.docker rmi -f {image id}                     # 删除docker镜像

3.docker stop [docker_names]|[docker_id]       # 停止容器运行
4.docker rename [docker_names] [newname]       # 重命名容器
5.docker rm [docker_names]                     # 删除容器
6.docker ps -a                                 # 已创建docker image列表

以创建Nginx容器为例

# 查找 Docker Hub 上的 nginx 镜像
docker search nginx

# 拉取镜像
docker pull nginx

# 查看本地镜像
docker images nginx

# 启动一个Nginx容器实例
# --name(容器名)、-p(端口映射)、-d(后台执行)
docker run --name nginx-test -p 8080:80 -d nginx

# 查看容器是否有在运行
docker ps

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创建Nginx容器成功后，可以使用 ip + 端口号进行访问，Ubuntu系统可以直接使用127.0.0.1:端口号，如果是云服务器的话就是 ip+端口号，注意端口号要进行防火墙设置以保证可用。

0x05 Dockerfile

除了上述的拉取镜像生成容器实例的基本方法，还可以使用Dockerfile来定义镜像创建容器，这里的Dockerfile非常类似Makefile 和 Linux下shell。Dockerfile 是由一行行命令语句组成，并且支持已 # 开头的注释行。一般来说，可以将 Dockerfile 分为四个部分：

  1. 基础镜像(父镜像)信息指令 FROM

  2. 维护者信息指令 MAINTAINER

  3. 镜像操作指令 RUN 、 EVN 、 ADD 和 WORKDIR 等

  4. 容器启动指令 CMD 、 ENTRYPOINT 和 USER 等

通过Dockerfile 构建Tomcat 镜像

创建目录tomcat,用于存放后面的相关东西

# webapps目录将映射为tomcat容器配置的应用程序目录、logs目录将映射为tomcat容器的日# 志目录、conf目录里的配置文件将映射为tomcat容器的配置文件

mkdir -p ~/tomcat/webapps ~/tomcat/logs ~/tomcat/conf

进入创建的tomcat目录，创建Dockerfile

FROM openjdk:8-jre

ENV CATALINA_HOME /usr/local/tomcat
ENV PATH $CATALINA_HOME/bin:$PATH
RUN mkdir -p "$CATALINA_HOME"
WORKDIR $CATALINA_HOME

# 可以直接访问 https://hub.docker.com/_/tomcat/
# 选择代码仓库，里面就有Dockerfile，
# 自己复制下来然后自定义修改就行

EXPOSE 8080
CMD ["catalina.sh", "run"]

通过Dockerfile创建一个镜像，并命名。

 docker build -t tomcat2.

创建完成后，我们可以在本地的镜像列表里查找到刚刚创建的镜像

docker images|grep tomcat2

# 运行容器
# 将主机中当前目录下的test挂载到容器的/test
docker run --name tomcat -p 8080:8080 -v $PWD/test:/usr/local/tomcat/webapps/test -d tomcat

0x06 总结

至此就把Docker的一些基本的概念和使用进行了简单总结，看了一些资料，自己对Docker也有了一些了解和认识，特别是它设计一个理念和架构，对于复杂的应用开发部署真的做到了简单高效，上面总结了Docker应用的优势和基础的架构，自己也亲自装了Docker并创建了一些容器实例，熟悉了Docker的一些常用指令和使用Dockerfile创建Image，也算是一个简单的入门吧。因为接触并不是很多，至于它的具体应用场景个人还是不太清楚，但个人认为应该是很有应用前景的。