Docker新手入门
1、Docker简介
Docker是一个开源项目，诞生于2013年初，最初是 dotCloud 公司内部的一个业余项目。它基于Google 公司推出的 Go 语言实现。 项目后来加入了 Linux 基金会，遵从了 Apache 2.0 协议，项目代码在 GitHub 上进行维护。
Docker 自开源后受到广泛的关注和讨论，甚至于 dotCloud 公司后来都改名为 Docker Inc。Redhat 已经在其 RHEL6.5 中集中支持 Docker；Google 也在其 PaaS 产品中广泛应用。
Docker 使用 Google 公司推出的Go语言进行开发实现，基于 Linux 内核的 cgroup，namespace，以及 AUFS 类的 Union FS 等技术，对进程进行封装隔离，属于操作系统层面的虚拟化技术。由于隔离的进程独立于宿主和其它的隔离的进程，因此也称其为容器(Container)。最初实现是基于 LXC，从 0.7 版本以后开始去除 LXC，转而使用自行开发的 libcontainer，从 1.11 开始，则进一步演进为使用 runC 和 containerd。
在 LXC 的基础上 Docker 进行了进一步的封装，让用户不需要去关心容器的管理，使得操作更为简便。用户操作 Docker 的容器就像操作一个快速轻量级的虚拟机一样简单。
下面的图片比较了 Docker 和传统虚拟化方式的不同之处，可见容器是在操作系统层面上实现虚拟化，直接复用本地主机的操作系统，而传统的虚拟机则是在硬件层面实现虚拟化。
2、关于Docker的理解
《Docker开发实践》中讲了个故事：20世纪60年代以前的海运，货物都放置在一起，很容易挤压受损。同时，不同的运输方式之间的转运也很麻烦，例如从码头和火车汽车转运卸货时，由于火车汽车装载能力和形状等有差异，最后通过制定了国际标准集装箱来解决这个棘手的问题。所有货物都打包进集装箱互相隔离，所有交通工具都通过集装箱转运，极大地提供了运输的安全性和效率。
Docker正是将货物装载到统一的集装箱（容器：Container）的码头工人。如上图所示，每个人各司其职，而且集装箱（容器）之间互相独立，因此可以很好的隔离环境——从文件系统、网络到进程隔离等等，极大的简化了容器的创建和维护，相比虚拟机技术更加快捷和轻便。
3、为什么要使用Docker？
作为一种新兴的虚拟化方式，Docker 跟传统的虚拟化方式相比具有众多的优势。
高效的资源利用和速度
首先，Docker 容器的启动可以在秒级实现，这相比传统的虚拟机方式要快得多。 其次，Docker 对系统资源的利用率很高，一台主机上可以同时运行数千个 Docker 容器。
容器除了运行其中应用外，基本不消耗额外的系统资源，使得应用的性能很高，同时系统的开销尽量小。传统虚拟机方式运行 10 个不同的应用就要起 10 个虚拟机，而Docker 只需要启动 10 个隔离的应用即可。
具体说来，Docker 在如下几个方面具有较大的优势。
更快速的交付和部署
对开发和运维（devop）人员来说，最希望的就是一次创建或配置，可以在任意地方正常运行。
开发者可以使用一个标准的镜像来构建一套开发容器，开发完成之后，运维人员可以直接使用这个容器来部署代码。 Docker 可以快速创建容器，快速迭代应用程序，并让整个过程全程可见，使团队中的其他成员更容易理解应用程序是如何创建和工作的。 Docker 容器很轻很快！容器的启动时间是秒级的，大量地节约开发、测试、部署的时间。
更高效的虚拟化
Docker 容器的运行不需要额外的 hypervisor 支持，它是内核级的虚拟化，因此可以实现更高的性能和效率。
更轻松的迁移和扩展
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、个人电脑、服务器等。 这种兼容性可以让用户把一个应用程序从一个平台直接迁移到另外一个。
更简单的管理
使用 Docker，只需要小小的修改，就可以替代以往大量的更新工作。所有的修改都以增量的方式被分发和更新，从而实现自动化并且高效的管理。
下面是容器和虚拟机的一些对比总结：
| 特性 | 容器 | 虚拟机 |
|---|---|---|
| 启动时间 | 秒级 | 分钟级 |
| 磁盘占用 | 一般为MB | 一般为GB |
| 性能 | 接近原生 | 弱 |
| 系统支持量 | 单机支持上千个容器 | 一般几十个 |
4、Docker的几个核心概念
① Docker 镜像（Image）
Docker 镜像就是一个只读的模板（包含了app以及app运行时所依赖的环境配置）。
例如：一个镜像可以包含一个完整的 ubuntu 操作系统环境，里面仅安装了 Apache 或用户需要的其它应用程序。镜像可以用来创建 Docker 容器。（镜像是Docker容器的载体）
Docker 提供了一个很简单的机制来创建镜像或者更新现有的镜像，用户甚至可以直接从其他人那里下载一个已经做好的镜像来直接使用。
我们都知道，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ubuntu:17.10 就包含了完整的一套 Ubuntu 17.10 最小的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。
说道这里，就不得不提一个概念：分层存储，那么分层存储之于Docker是怎样的呢？又应该如何理解Image呢？
分层存储
因为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（镜像：Image）设计为分层存储的架构。所以严格来说，镜像并非是一个 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、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。
② Docker 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。
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。也因为这种隔离的特性，很多人初学 Docker 时常常会混淆容器和虚拟机。 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、重新运行，数据却不会丢失。
③ Docker 仓库（Registry/Hub）
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。
通常，一个仓库会包含同一个软件不同版本的镜像，而标签就常用于对应该软件的各个版本。我们可以通过 <仓库名>:<标签> 的格式来指定具体是这个软件哪个版本的镜像。如果不给出标签，将以 latest 作为默认标签。
以 Ubuntu 镜像 为例， ubuntu 是仓库的名字，其内包含有不同的版本标签，如， 14.04 ,16.04 。我们可以通过 ubuntu:14.04 ，或者 ubuntu:16.04 来具体指定所需哪个版本的镜像。如果忽略了标签，比如 ubuntu，那将视为 ubuntu:latest 。
Docker Hub是最常使用的 Registry 公开服务，也是官方和默认的Registry。并拥有大量的高质量的官方镜像。由于某些原因，在国内访问这些服务可能会比较慢。国内的一些云服务商提供了针对 Docker Hub 的镜像服务（Registry Mirror） ，这些镜像服务被称为加速器。常见的有阿里云加速器、DaoCloud加速器等。使用加速器会直接从国内的地址下载 Docker Hub 的镜像，会比直接从Docker Hub下载时，下载速度提高很多。
此外，国内也有一些类似Hub的公开服务，网易蜂巢、DaoCloud Hub等等。
5、windows7 简单安装和使用
① 安装
具体的安装就不说了，这里说一个我遇到的小问题：“安装Docker ToolBox之前，已经安装Git”导致报错的解决方案。
将Docker Quickstart Terminal的属性的红框位置改为你原来安装的git的位置即可
② 简单使用
拉取镜像：
docker pull [选项] [Docker Registry地址] <仓库名>:<标签>具体的选项可以通过docker pull –help查看。以
docker pull ubuntu:14.04为例，其作用是从默认的Docker Hub上取官方镜像ubuntu，版本号（标签）为14.04。上面的命令中没有给出 Docker Registry 地址，因此将会从 Docker Hub 获取镜像。而镜像名称是 ubuntu:14.04 ，因此将会获取官方镜像 library/ubuntu 仓库中标签为 14.04 的镜像。
从下载过程中可以看到我们之前提及的分层存储的概念，镜像是由多层存储所构成。下载也是一层层的去下载，并非单一文件。下载过程中给出了每一层的 ID 的前12位。并且下载结束后，给出该镜像完整的 sha256 的摘要，以确保下载一致性。
此外，在Docker 1.13版本以后，推荐使用docker image来管理镜像。上面的拉取命令可改写为：
docker image pull ubuntu:16.04运行：
以ubuntu:16.04镜像为基础层，启动一个容器：（交互式命令行）
$ docker run -it --rm ubuntu:16.04 bash其中，-it是两个参数：-i：交互式操作，-t：终端。–rm表示容器exit之后，随即将其删除。默认情况下，为了排障需求，退出的容器不会立即被回收，除非手动的docker rm。ubuntu16:04表示是用ubuntu：16.04作为镜像来启动容器。
bash：放在镜像名后面的是命令（command），因为要交互，所以用bash。
- 简单镜像管理操作：
注意：这里是docker images而不是docker image！镜像 ID（IMAGE_ID）则是镜像的唯一标识，一个镜像可以对应多个标签。因此，在上面的例子中，我们可以看到 ubuntu:16.04 和ubuntu:latest 拥有相同的 ID，因为它们对应的是同一个镜像。
此外，在Docker 1.13版本以后，推荐使用docker image来替代docker images。上面的拉取命令可改写为：
docker image ls - commit镜像：
① 创建一个docker容器：
$ docker run --name webserver -d -p 80:80 nginx
$ docker exec -it webserver bash
root@3729b97e8226:/# echo 'Hello, Samuel
' > /usr/share/nginx/html/index.html
root@3729b97e8226:/# exit
exit
$ docker commit \
--author "Samuel
--message "修改了默认网页" \
webserver \
nginx:v0.1
其中 –author 是指定修改的作者，而 –message 则是记录本次修改的内容。这点和 git
版本控制相似，不过这里这些信息可以省略留空。这样，本地就可以看到这个新的镜像了。
新的镜像定制好后，我们可以来运行这个镜像。
docker run –name web2 -d -p 81:80 nginx:v0.1
这里我们命名为新的服务为 web2 ，并且映射到 81 端口。如果是 Docker for Mac/Windows
或 Linux 桌面的话，我们就可以直接访问 http://localhost:81 看到结果，其内容应该和之前修
改后的 webserver 一样。
- 上传镜像：
以命令行模式提交到官方Hub为例，首先需要我们到官网注册账号。注册成功之后，在命令行输入docker login
退出登录是docker logout。进入之后，拉取镜像：
创建新镜像并提交：
查看新镜像
稍等片刻，就可以从命令行docker search username/找到刚刚push的镜像了。当然也可以从官网上查看：
6、总结
Docker是一个非常强力的工具，用于分布式部署，非常方便。我目前也是了解了一点皮毛，还得继续学习。^.^