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Docker学习1:概述及安装

考完试了,继续俺的Java学习,前些天学了一下Docker,花点时间把博客写一下,这一篇主要是Docker概述以及安装。

Docker概述

Docker概述

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(类似 iPhone 的 app),更重要的是容器性能开销极低。

Docker官网地址

Docker官网:https://docker.com

Docker文档官网:https://docs.docker.com/

Docker仓库地址:https://hub.docker.com/search?type=image

Docker作用

  • Web 应用的自动化打包和发布。

  • 自动化测试和持续集成、发布。

  • 在服务型环境中部署和调整数据库或其他的后台应用。

  • 编译或者扩展现有的OpenShift或Cloud Foundry平台来搭建PaaS环境

Docker好处

更快速的交付和部署:开发人员可以使用镜像快速的构建标准开发环境;开发完成后,测试和运维人员可以使用开发人员提供的docker镜像快速部署应用,可以避免开发和测试运维人员之间的环境差异导致的部署问题。

更高效的资源利用:Docker容器的运行不需要额外的虚拟化管理程序支持,它是内核级的虚拟化,在占用更少资源的情况实现更高的性能。

更方便的迁移和扩展:Docker容器几乎可以在任意的平台上运行,包括物理机、虚拟机、公有云、私有云、服务器等。这种兼容使得用户可以在不同的平台之间很方便的完成应用迁移。

更简单的更新管理:使用Dockerfile,只需要小小的配置修改,就可以替代以往大量的更新工作,并且所有修改都以增量方式进行分发和更新。

Docker与传统虚拟化对比

传统虚拟机技术是虚拟出一套硬件之后,在其上运行一个完整操作系统,在该系统上运行所需应用进程。

而Docker内的应用进程执行运行于宿主机的内核,容器内没有自己的内核,而且也没有进行硬件虚拟。因此容器要比传统虚拟机更为轻便更高效的利用系统资源。

特性 容器 虚拟机
秒级 分钟级
硬盘使用 一般为MB 一般为GB
接近原生 弱于
单机支持上千个容器 一般几十个

Docker 架构

Docker 包括三个基本概念:

  • 镜像(Image):Docker 镜像(Image),就相当于是一个 root 文件系统。比如官方镜像 ubuntu:16.04 就包含了完整的一套 Ubuntu16.04 最小系统的 root 文件系统。
  • 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):仓库可看成一个代码控制中心,用来保存镜像。

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 容器通过 Docker 镜像来创建。

容器与镜像的关系类似于面向对象编程中的对象与类。

镜像

操作系统分为内核和用户空间。对于 Linux 而言,内核启动后,会挂载 root 文件系统为其提供用户空间支持。而 Docker 镜像(Image),就相当于是一个 root 文件系统。比如官方镜像 ubuntu:14.04 就包含了完整的一套 Ubuntu 14.04 最小系统的 root 文件系统。

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)。镜像不包含任何动态数据,其内容在构建之后也不会被改变。

分层存储

镜像包含操作系统完整的 root 文件系统,其体积往往是庞大的,因此在 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。所以严格来说,镜像并非是像一个 ISO 那样的打包文件,镜像只是一个虚拟的概念,其实际体现并非由一个文件组成,而是由一组文件系统组成,或者说,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。比如,删除前一层文件的操作,实际不是真的删除前一层的文件,而是仅在当前层标记为该文件已删除。在最终容器运行的时候,虽然不会看到这个文件,但是实际上该文件会一直跟随镜像。因此,在构建镜像的时候,需要额外小心,每一层尽量只包含该层需要添加的东西,任何额外的东西应该在该层构建结束前清理掉。

分层存储的特征还使得镜像的复用、定制变的更为容易。甚至可以用之前构建好的镜像作为基础层,然后进一步添加新的层,以定制自己所需的内容,构建新的镜像。

容器

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。因此容器可以拥有自己的 root 文件系统、自己的网络配置、自己的进程空间,甚至自己的用户 ID 空间。容器内的进程是运行在一个隔离的环境里,使用起来,就好像是在一个独立于宿主的系统下操作一样。这种特性使得容器封装的应用比直接在宿主运行更加安全。

前面讲过镜像使用的是分层存储,容器也是如此。每一个容器运行时,是以镜像为基础层,在其上创建一个当前容器的存储层,我们可以称这个为容器运行时读写而准备的存储层为容器存储层。

容器存储层的生存周期和容器一样,容器消亡时,容器存储层也随之消亡。因此,任何保存于容器存储层的信息都会随容器删除而丢失。

按照 Docker 最佳实践的要求,容器不应该向其存储层内写入任何数据,容器存储层要保持无状态化。所有的文件写入操作,都应该使用 数据卷(Volume)、或者绑定宿主目录,在这些位置的读写会跳过容器存储层,直接对宿主(或网络存储)发生读写,其性能和稳定性更高。

数据卷的生存周期独立于容器,容器消亡,数据卷不会消亡。因此,使用数据卷后,容器可以随意删除、重新 run,数据却不会丢失。

仓库

镜像构建完成后,可以很容易的在当前宿主上运行,但是,如果需要在其它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。
一般而言,一个仓库包含的是同一个软件的不同版本的镜像,而标签则用于对应于软件的的不同版本。我们可以通过 <仓库名>:<标签> 的格式来指定具体是哪个版本的镜像。如果不给出标签,将以 latest 作为默认标签。

CentOS 7安装Docker

卸载旧版本

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

设置仓库

在新主机上首次安装 Docker Engine-Community 之前,需要设置 Docker 仓库。之后,您可以从仓库安装和更新 Docker。

先安装所需要的安装包:

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

使用以下命令来设置稳定的仓库。

  • 使用官方源地址(比较慢):

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    sudo yum-config-manager \
    --add-repo \
    https://download.docker.com/linux/centos/docker-ce.repo
  • 使用阿里云:

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

安装Docker Engine-Community

安装最新版本的 Docker Engine-Community 和 containerd:

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sudo yum install docker-ce docker-ce-cli containerd.io

启动Docker服务

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sudo systemctl start docker

验证Docker启动成功

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docker version

测试hello world

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docker run hello-world

卸载Docker

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# 卸载依赖
sudo yum remove docker-ce docker-ce-cli containerd.io

# 删除目录
sudo rm -rf /var/lib/docker

Docker配置阿里云镜像加速

阿里云镜像获取地址:https://cr.console.aliyun.com/cn-hangzhou/instances/mirrors,登陆后,左侧菜单选中镜像加速器就可以看到你的专属地址了:

按照这上面的执行一下就行了:

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sudo mkdir -p /etc/docker
sudo tee /etc/docker/daemon.json <<-'EOF'
{
"registry-mirrors": ["https://xp16th15.mirror.aliyuncs.com"]
}
EOF
sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl restart docker