Docker三剑客——Machine

在上一篇文章中，我们介绍了docker三剑客中的Swarm，对使用docker集群方式管理容器有了一定的了解，如果忘记了该内容，可以先去复习一下Docker三剑客——Swarm。
今天我们开始介绍docker三剑客中的另一个——Machine。接下来的内容，我们还是从四个方面来讲解，主要包括如下：

• Machine简介
• Machine安装
• Machine命令
• Machine实战

我们知道在多个集群服务环境下，安装管理Docker的容器，要使用的是Docker Swarm，而使用Docker Swarm的情况是在多个集群的服务器已经搭建好Docker环境的情况下进行。如果在多台服务环境下，并没有安装好Docker环境，想要快速搭建一套Docker主机集群，这里就要使用到Docker Machine。

一、Machine简介

1、简介

通过上面的基本简介，我们知道了Docker Machine是用来干啥的。即Docker Machine是负责使用Docker的第一步，让我们可以在多种平台上快速安装Docker环境，同时也支持多种平台，让用户可以在短时间内搭建一套Docker主机集群。

Docker Machine是Docker官方的开源项目，负责实现对Docker主机本身进行管理，由Go语言编写，开源地址为https://github.com/docker/machine。

通过Machine用户可以在本地任意指定被Machine管理的Docker主机，并对其进行操作。Docker Machine 的定位主要是“在本地或者云环境中创建Docker”。其基本功能为：

• 在指定的节点上安装Docker引擎，配置其为Docker主机
• 集中管理所有Docker主机

总之Docker Machine 是一个工具，它允许你在虚拟宿主机上安装 Docker Engine ，并使用 docker-machine 命令管理这些宿主机。你可以使用 Machine 在你本地的 Mac 或 Windows box、公司网络、数据中心、或像 AWS 或 Digital Ocean 这样的云提供商上创建 Docker 宿主机。

使用 docker-machine 命令，你可以启动、审查、停止和重新启动托管的宿主机、升级 Docker 客户端和守护程序、并配置 Docker 客户端与你的宿主机通信。

在上面的内容中我们提到了Docker Engine（引擎），这里既然提及到了，那么我们就来介绍一下Docker Engine。

2、Docker Engine

当人们说“Docker”时，这里通常指的就是Docker Engine。Docker Engine其实就是一个Client-Server架构的应用。主要如下图所示：

从上图中我们可以看出Docker Engine主要包括以下几个部分：

• Docker Daemon — docker的守护进程，属于C/S中的server
• Docker REST API — docker daemon向外暴露的REST接口
• Docker CLI — docker向外暴露的命令行接口（Command Line API）

docker engine接受docker从CLI命令，例如 docker run 运行一个容器，docker ps可以列出运行容器，docker image ls 列出镜像，等等。

3、Docker Engine与Docker Machine

Docker Machine是一个供应和管理Docker化主机的工具（Docker Engine上的主机）。

通常，在本地系统上安装Docker Machine，Docker Machine就会拥有自己的命令行客户端 docker-machine和Docker Engine客户端docker。

你可以使用Machine在一个或多个虚拟系统上安装Docker Engine。

这些虚拟系统可以是本地的（例如当您使用Machine在Mac或Windows上的VirtualBox中安装和运行Docker引擎）或远程（如当您使用Machine在云提供者上配置Docker化主机时）。这些通过Machine被Docker化的主机本身，有时也称为被管理的宿主机(“machines”)。

二、Machine安装

Docker Machine可以在多种操作系统平台上安装，包括Linux、Mac os已经Windows。

在使用Machine前，首先要先安装好Docker，如果没有安装，需要提前进行安装。

1、Linux平台的安装

我们在官方的文档中，可以查看到文档是推荐从官方Release库（https://github.com/docker/machine/releases）直接下载编译好的二进制文件即可。

例如，在Linux 64位系统上直接下载对应的二进制包，以最新的0.14.0为例。

 curl -L https://github.com/docker/machine/releases/download/v0.14.0/docker-machine-`uname -s`-`uname -m` >/tmp/docker-machine &&
    chmod +x /tmp/docker-machine &&
    sudo cp /tmp/docker-machine /usr/local/bin/docker-machine

查看实际上安装的二进制命令：

2、Mac OS系统上的安装

在Mac OS系统与在Linux上非常的相似，只是下载的二进制不同。安装命令如下：

curl -L https://github.com/docker/machine/releases/download/v0.14.0/docker-machine-`uname -s`-`uname -m` >/usr/local/bin/docker-machine && \
  chmod +x /usr/local/bin/docker-machine

3、Windows系统上的安装

在Windows上的安装也是通过命令，首先要安装了git-bash。这是一个Git for Windows 提供了一个仿真环境，可以从windows命令行执行git命令. *NIX 用户 应该会觉得很顺手, 在这个仿真环境下，使用git命令跟linux 和 UNIX 一样一样的。

git-bash可以去git-scm下载进行安装。

当安装好git-bash后，启动一个git-bash命令窗口，然后就可以通过下载二进制包的方式进行安装Docker Machine，命令如下：

if [[ ! -d "$HOME/bin" ]]; then mkdir -p "$HOME/bin"; fi && \
curl -L https://github.com/docker/machine/releases/download/v0.14.0/docker-machine-Windows-x86_64.exe > "$HOME/bin/docker-machine.exe" && \
chmod +x "$HOME/bin/docker-machine.exe"

这里下载二进制包可能速度非常慢，如果下载失败，可以单独去https://github.com/docker/machine/releases下载对应的二进制包。然后根据上面的命令放到对应的目录下同时赋予相应的权限。这里下载最好是开代理，不然真的很慢。

三、Machine命令

Docker Machine中每个命令都有一系列的参数，可以通过下面的命令来查看具体用法：

docker-machine <COMMAND> -h

比如这里以active命令为例，可以得到如下提示：

Docker Machine命令列表如下：

命令	说明
active	查看当前激活状态的Docker主机
config	查看到激活Docker主机的连接信息
create	创建一个Docker主机
env	显示连接到某个主机需要的环境变量
inspect	以json格式输出指定Docker主机的详细信息
ip	获取指定的Docker主机地址
kill	直接杀死指定的Docker主机
ls	列出所有管理的主机
regenerate-certs	为某个主机重新生成TLS认证信息
restart	重启指定Docker主机
rm	删除某台Docker主机。对应虚拟机会被删除
scp	在Docker主机之间以及Docker主机和本地之间通过scp命令来远程复制文件
ssh	通过SSH连接到主机上，执行命令
start	启动一个指定的Docker主机。如果对象是虚拟机，该虚拟机将被启动
status	获取指定Docker主机的状态，包括Running、Paused、Saved、Stopped、Stopping、Starting、Error等
stop	停止一个Docker主机
upgrade	将指定主机的Docker版本更新为最新
url	获取指定Docker主机的监听URL
help，h	输出帮助信息

下面具体介绍一下部分命令的用法：

1、active

格式： docker-machine active [OPTIONS] [arg…]

查看当前激活状态的Docker主机。激活状态意味着当前的DOCKER_HOST环境变量指向该主机。

2、config

格式： docker-machine config [OPTIONS] [arg…]

查看到激活Docker主机的连接信息。

3、create

格式： docker-machine create [OPTIONS] [arg…]

创建一个Docker主机。
选项包括：

• –dirve，-d “none”指定驱动类型；
• –engine-install-url “https://get.docker.com” 配置Docker主机时候的安装URL;
• –engine-opt option 以键值对格式指定所创建Docker引擎的参数；
• –engine-insecure-registry option 以键值对格式指定所创建Docker引擎允许访问的不支持认证的注册仓库服务；
• –engine-registry-mirror option 指定使用注册仓库镜像；
• –engine-label option 为所创建的Docker引擎添加标签；
• –engine-storage-driver 存储后端驱动类型；
• –engine-env option 指定环境变量；
• –swarm 指定使用Swarm；
• –swarm-image “swarm:latest”使用Swarm时候采用的镜像；
• –swarm-master 配置集群作为Swarm集群的master节点；
• –swarm-discovery Swarm 集群的服务发现机制参数；
• –swarm-strategy “spread” Swarm默认调度策略；
• –swarm-opt option 任意传递给Swarm的参数；
• –swarm-host “tcp://0.0.0.0:3376” 指定地址将监听Swarm master节点请求；
• –swarm-addr 从指定地址发送广播加入Swarm集群服务。

比如创建一个命名为think的主机，ip地址为39.108.119.87，指定代理镜像地址和驱动类型，如下：

docker-machine create --driver generic --generic-ip-address=39.108.119.87 --engine-registry-mirror=https://registry.docker-cn.com think

4、env

格式： docker-machine env [OPTIONS] [arg…]

显示连接到某个主机需要的环境变量。

比如查看think主机的环境变量，docker-machine env think。

5、inspect

格式： docker-machine inspect [OPTIONS] [arg…]

以json格式输出指定Docker主机的详细信息。

使用如下命令查看think主机的详细信息。

docker-machine insepct think

6、ip

获取指定Docker主机地址。

查看think主机的ip地址。

docker-machine ip think

7、kill

直接杀死指定的Docker主机。
指定Docker主机会强行停止。

8、ls

格式： docker-machine ls [OPTIONS] [arg…]

列出所有管理的主机。

例如：

可以通过–fileter来输入某些Docker主机，支持过滤器包括名称正则表达式、驱动类型、Swarm管理节点名称、状态等。

还支持–quiet，-q减少无关输出信息。

四、Machine实战

接下来我们就进入Docker Machine的实战部分，我们知道Docker Machine通过多种后端驱动来管理不同的资源，包括虚拟机、本地主机和云平台等，通过–driver可以选择支持的驱动类型。在这里我们主要分两种情况来实际应用。

1、本地主机

这种情况驱动适合主机操作系统和SSH服务都已经安装好，需要部署Docker环境的要求。
在实验环境中，我们有三个运行Ubuntu系统的主机，其中有一个安装好了Docker环境，同时安装了Docker Machine。如下图所示：

我们知道对于 Docker Machine 来说，术语 Machine 就是运行 docker daemon 的主机。“创建 Machine” 指的就是在主机上安装和部署 docker。

首先我们使用docker-machine ls查看一下当前的machine：

可以看到这里并没有machine。接下来我们创建第一个 machine：think - 39.108.119.87。

创建 machine 要求能够无密码登录远程主机，所以需要先通过如下命令将 ssh key 拷贝到 39.108.119.87：

ssh-copy-id 39.108.119.87

如果在执行过程中报错没有.pub的文件的ID，则可能是没有公共的id_rsa.pub文件。执行如下命令，然后一路回车。

ssh-keygen

然后就会在~/.ssh目录下就会出现id_rsa.pub文件，接着重新执行上面的命令，输入服务器登录密码，就可以完成key添加的配置。结果如下：

在上面的准备工作完成后，就可以创建我们的machine，创建一个命名为think的machine。执行命令如下：

docker-machine create --driver generic --generic-ip-address=39.108.119.87 --engine-registry-mirror=https://registry.docker-cn.com think

这里是在Linux环境中部署，直接使用Generic驱动，如果在其他环境中部署docker环境，可以使用其他驱动，详情文档参考https://docs.docker.com/machine/drivers/。

–driver generic 为指定驱动类型，–generic-ip-address 为指定目标系统的IP，–engine-registry-mirror 为指定镜像源地址（这里更改为国内镜像源，不然后面安装容器可能无法pull镜像下来），并命名为 think。命令执行过程如下：

在上图中的5个标注中，分别代表着Docker Machine执行操作的步骤：

1. 通过SSH登录到远程主机上。
2. 负责在远处主机上执行安装docker步骤。
3. 拷贝证书。
4. 配置 docker daemon。
5. 启动 docker 服务。

再次执行 docker-machine ls ，可以查看到具体的相关服务：

我们可以发现创建的machine。

同时登陆到39.108.x.x服务器，我们可以查看到docker的运行环境以及安装完毕。

在/etc/systemd/system/docker.service.d目录下我们可以查看到具体的daemon配置文件，编辑配置文件，如下图所示：

在配置信息中：

• -H tcp://0.0.0.0:2376 是使 docker daemon 接受远程连接的地址。
• –tls* 对远程连接启用安全认证和加密的配置。

同时我们也可以查看到hostname也已经设置为think。

使用同样的方法，我们给120.79.x.x服务器进行安装machine。执行如下命令：

docker-machine create --driver generic --generic-ip-address=120.79.x.x  --engine-registry-mirror=https://registry.docker-cn.com dev

在使用时，需要将ip地址更换为自己实践的服务主机地址即可。

创建成功后使用docker-machine ls 可以查看已经部署好的环境，可以看到think、dev主机已经准备就绪了。

到目前，集群环境变为如下所示：

目前为止两台服务器都已经部署好了Docker的环境。

在上面我们通过machine部署好了Docker环境，接下来我们就使用docker-machine的命令对集群的docker环境进行管理。

我们知道docker连接指定目标主机服务器，可以通过-H或者指定DOCKER_HOST来实现。比如连接39.108.119.87服务器，可以通过指DOCKER_HOST=tcp://39.108.119.87:2376，也可以-H tcp://39.108.119.87:2376 来实现访问。

在machine中就比较方便了，使用docker-machine env think，就可以查看到think服务的配置环境。

然后我们要切换到think服务器进行操作，根据上面的提示，执行eval $(docker-machine env think)。

我们再次执行docker-machine ls，可以发现think主机active被激活了，同时使用docker ps -a可以看到think主机上暂时并没有容器的。

然后我们所有的操作就可以像在think主机上进行操作是一样的，比如我们要运行一个nginx容器。

docker run --name think-nginx -d -p 8080:80 nginx

可以看到我们在think主机上运行了一个nginx容器。接着同样我们可以切换主机环境进入dev主机环境操作。

可以看到dev主机上并没有运行什么容器。

除此之外Docker Machine还有很多其他方便管理集群使用的命令，这里大致介绍一下。

查看某个docker daemon的配置信息：

docker-machine config think

还可以通过ssh命令进行连接，进入具体的主机中。比如进入think主机服务器当中，就可以使用docker-machine ssh think命令来连接。

可以查看到我们在think主机上运行的nginx容器。

使用docker-machine scp 我们还可以在不同 machine 之间拷贝文件，比如：

docker-machine scp [machine1:][path] [machine2:][path]

比如我们将think主机下tmp目录下的a.txt文件拷贝到dev主机下的tmp目录下。

docker-machine scp think:/tmp/a.txt dev:/tmp

可以看到我们执行了scp命令，再使用ssh连接dev主机，到tmp目录下可以发现a.txt 文件。

docker-machine还有stop/start/restart 命令，通过stop/start/restart 我们可以控制docker主机的运行状态。

Machine还支持更新操作，通过docker-machine upgrade 更新 machine 的 docker 到最新版本，同时支持批量执行。

docker-machine upgrade think dev

通过上面的一些列操作，在多主机环境下 Docker Machine 可以极大地提升我们的工作效率。接下来我们在讲解一下虚拟化平台使用Docker Machine。

2、虚拟化平台

可以通过virtualbox驱动支持本地（需要已安装virtualbox）启动一个虚拟机并配置为Docker主机：

docker-machine create --driver virtualbox --engine-registry-mirror=https://registry.docker-cn.com vbox

如果没有安装virtualbox会报错的，先安装virtualbox。本平台是ubuntu，所以安装时先添加镜像源，编辑/etc/apt/sources.list文件，根据自己的版本选择添加镜像源。

For Ubuntu 17.04 ("Zesty")
deb http://download.virtualbox.org/virtualbox/debian zesty contrib

For Ubuntu 16.04 ("Xenial")
deb http://download.virtualbox.org/virtualbox/debian xenial contrib

For Ubuntu 14.04 ("Trusty")
deb http://download.virtualbox.org/virtualbox/debian trusty contrib

For Ubuntu 12.04 LTS ("Precise Pangolin")
deb http://download.virtualbox.org/virtualbox/debian precise contrib

For Debian 8 ("Jessie") 
deb http://download.virtualbox.org/virtualbox/debian jessie contrib

For Debian 7 ("Wheezy")
deb http://download.virtualbox.org/virtualbox/debian wheezy contrib

也可以使用命令添加，本系统为ubuntu 16.04 所以选择版本后，添加命令如下：

sudo sh -c 'echo "deb http://download.virtualbox.org/virtualbox/debian xenial contrib" >> /etc/apt/sources.list.d/virtualbox.list'

然后添加racle public key，命令如下：

wget -q https://www.virtualbox.org/download/oracle_vbox_2016.asc -O- | sudo apt-key add -

最后执行更新源和安装软件：

sudo apt-get update
sudo apt-get install virtualbox-5.0

接着我们再重新执行创建Machine命令。不出意外，将启动一个全新的虚拟机，并安装Docker引擎。

由于服务器是阿里云ESC不支持虚拟机里虚拟机，所以作者这一步没有执行验证了。

除了virtualbox驱动外，docker也还支持其他的虚拟化平台。

后面的管理操作就与前面本地主机一致，这里就不再复述。

参考

• 《每天5分钟玩转Docker容器技术》
• 《Docker技术入门与实战 第2版》
• https://docs.docker.com/machine/overview