Docker系列1：Docker与容器基础知识介绍

1.什么是容器

说docker必须要要说容器，所以我们需要首先来说一下容器的概念。

• 其实容器就是一工具，泛指可以容纳其他的物品工具，可以用来存储、运输物品；物品可以放在容器中的，而容器可以保护物品。

常见的容器：

• 瓶子

• 篮子

• 碗

• 集装箱

• 柜子

2.虚拟化技术

说容器，就必须对比容器和虚拟化技术，首先就说虚拟化技术。

我们实现虚拟化技术主要有两种

方式1：主机虚拟化

这里所虚拟化的是整个硬件平台，比如vmware、virtual box，他们所虚拟出来的是一个完整的裸机，我们可以再这个裸机上随意的安装os和软件。

主机虚拟化是分为两类的

l type-I（类型1的虚拟化）

l type-ii（类型2的虚拟化）

程序运行在虚拟机中，肯定比运行在物理机中性能差，那么为什么还要将其运行在虚拟机中？

• 复用：比如需要运行两个tomcat，让其工作在虚拟机中，就可以实现8080套接字不冲突了

• 隔离：一个进程在虚拟机中做任何操作，对于其他虚拟机中的进程和物理机中的进程都是没有影响的

那么我们怎么即实现隔离，又不影响性能呢？

• 一个主机在运行起来之后，分为内核空间和用户空间，在用户空间中就是运行用户空间进程。

• 默认所有的用户进程都是在同一个用户空间的，那么此时我们要想隔离多个进程的运行环境，就可以创建多个用户空间，而且多个用户空间是互相隔离的

• 这里一个一个性对独立的用户空间就是我们所谓的linux 容器。

使用容器，目的是为了创建一个隔离的环境，在这个隔离环境环境中，应该至少包括隔离如下几个层面

• UTS：主机名和域名

• Mount：工作目录，也称之为安装树

• IPC：ipc是必须要进行隔离的，如果不隔离IPC，那么多个进程就可以互相通信，那么就不存在隔离了

• PID：隔离PID也是必须的

• user 和group：在容器中也要有独立的用户，比如都要有root ，但是这个root肯定不能都是真正的root，因为如果是真root用户的话，就有权限删除其他容器中的内容了。

• network：隔离网络是最为重要的，因为一个容器作为一个独立的单元工作，那么就需要为每个容器准备一个网卡、接口、tcp/IP协议栈。

这里有个概念就是namespaces（名称空间）

• linux的内核原生就支持了6种名称空间，在构建容器的时候，就是从这6个名称空间中抽取出来一部分构成一个容器。

各种名称空间与所支持的内核版本

• 从这里可以看到，如果想更好的使用容器技术，centos6就不适合了。

3.LXC

所谓的LXC，其实就是linux Container，这是一种基于模板的方式实现容器技术应用的解决方案 ，在LXC中包含了一组工具

• lxc-create：快速创建容器的命令

4.什么是Docker

• 其实docker就是lxc的二次封装发行版，他是用lxc作为容器引擎，同时使用镜像技术，将一个操作类型容器所需要的文件提取安装好，并打成一个包

• 当创建容器的时候，只需要将这个包复制N份并启动容器，这样就好了，速度很快。

• 当用docker创建容器的时候，其实就是用lxc create来创建一个容器。

• docker极大的降低了容器的使用难度

用来存放镜像的服务器，我们称之为docker仓库，在这个仓库中有我们几乎能想到的全部的容器

• docker使用了一种更为精巧的设计，那就是每个容器中仅仅运行一个进程。

• 比如在一个容器中仅仅运行nginx，如果要用apache，就需要下载另一个容器了，此时的nginx和apache就可会通过容器间的通信逻辑进行通信。

• 这里让每个进程运行在一个独立的容器中，而且我们也知道容器是一个隔离的环境，那么这样一来，一个进程出现了问题，对于其他的进程是不会受到影响的。

 

使用docker另个一好处：真正的实现的一次编写，到处运行了

• 现在我们的生成环境中，都是多版本并行的，如同时用着centos5 6 7，同时还用着windows、ubuntu等系统，如果这个时候要开发一个程序在所有的平台都能运行，这个时候往往是需要有好几个团队分别开发面向不同系统的版本。

• 而有了docker以后，就只需要开发一个版本，并将这个软件做到一个docker镜像中，这样只需要将这个镜像放到任意的平台上，只要这个平台有docker，那么就可以运行这个镜像，同时这个程序也就可以开始运行了，所以，软件开发的难度大大降低了。

 

再来说docker镜像的构建方式

• docker镜像的构建方式是很特殊的，称之为：分层构建、联合挂载

以构建nginx镜像为例解释一下

• 先做一个最底层、纯净的系统，比如最小化的centos6系统

• 在这个centos系统的基础上安装一个nginx就构成了镜像

注意，构建的镜像只包含nginx本身，而不包含centos操作系统内容

• 这个镜像就包含了两层，这两层共同构成了运行在了linux上的centos

• 当启动容器的时候，需要将这两层都挂载上去就可以用了，这就是分层构建、联合挂载，

• 如果需要启动多个镜像，其中有nginx、tomcat、apache等，如都是基于centos的，所以在下载的时候，只需要下载一个centos，再分别下载需要层就可以了。

为何能实现多个上层应用公用底层系统？

• 是因为底层的centos和tomcat都是只读的。

• 当用户在所创建的容器中执行写操作的时候，底层是只读无法修改

• 所以，这个时候就会底层的资源复制一份上来，然后在复制的这层中进行修改，这种机制称之为：写时复制。

关于容器编排工具

• 比如我们有100个主机可以运行docker，当需要启动容器的时候，只需要编排工具发送指令，这个编排工具根据算法从后端的这几种找一个来启动docker

• 再比如，我们要运行amp的环境，这里三个程序就是三个容器，这三个容器的启动顺序是有关系的，所以就需要设置启动的顺序，这样编排工具还需要可以根据顺序依次启动。

编排有很多：

• 第一个：docker自己的编排工具：这里其实是三个工具的组合，machine+swarm+compose

• 第二个：ASF的，meos+marathon

• 第三个：google的，kubbernets，简称k8s，这是因为k和s间有8个字母

5.对比kvm虚拟化

• kvm：基于硬件虚拟化技术，是需要cpu支持的，是虚拟出来一个虚拟机，虚拟机管理器是需要占用额外的系统资源的，也就是即使不跑任何虚拟机，都需要占用6%左右的系统资源

• docker：基于内核虚拟化技术，没有虚拟任何东西，但是是通过隔离技术实现的，所以不会对系统带来额外的开销。

6.对比openstack虚拟化

• 真正的docker是不应该当做虚拟机用的（虽然可以）

7.docker架构

整个架构分为了三个部分

l 1：客户端：cient

l 2：服务器端：docker_hosts

l 3：仓库端：registery

l 各个部分之间通信是基于http或者https进行通信的

docker_host部分

    服务器端就是靠运行docker daemon来运行在守护进程模式的下的，此时的docker就会监听在一个套接字之上了，而且docker是支持三种套接字的

l ipv4套接字

l ipv6套接字

l unix socket套接字：也就是监听在一个本地文件上。

docker仓库

• 首先docker的registery中提供了docker镜像的存储功能，而且还提供了用户登录下载镜像时候的认证功能。
  

• 另外docker的registery中，还包括repository，一个repository就是一个目录，在一个目录中只存储一个应该程序的镜像，比如要创建的nginx的镜像，那么就创建一个目录，这个目录名就是nginx，所有的nginx的镜像都是放在同一个目录下。

• 因为现在有多个镜像，那么如果想唯一的标识一个镜像，就需要借助于 tag（标签），比如第一个1.9 1.11 1.23，这样通过repo名称和标签名的组合，就可以唯一的标识一个镜像。
  

• docker官方提供有docker仓库，但是其实也有第三方提供的，而且也可以自己做docker仓库。

5.docker的应用场景

1.简化配置

• 工作中的环境有生产环境、测试环境、开发环境测试环境又分为功能测试、性能测试；生产环境又分为预生产环境和生成环境。

• 这么多的环境，环境不同，配置也就不同，如果配置不同，那么就可能会导致上线失败，使用docker就可以简化配置，做一个镜像，使用这个镜像就可以完成部署上线。

2.代码流水线管理

• 开发人员在开发完成以后，将代码传递到服务器上，然后测试人员可以从服务器上拉去代码进行测试，测试完成以后，开始进行发布，首先就是进行灰度发布，然后才是正事发布。

3.开发效率

• 新员工入职后配置各种环境，这个过程就往往是比较麻烦的，那么这里，我们就可以用docker做个容器轻松来实现。

4.应用隔离

• 各个应用之间互相是隔离的。

5.服务器整合

• 也就是说一个服务器可以跑多个容器实例

6.调试能力

• 处理bug的能力

7.多租户

8.快速部署

• docker是秒级的，启动速度极其快。

• 比如之前说过，春晚的微信抢红包，用的是docker，说是可以1秒启动1000个docker程序。

大中型公司选择docker的理由

l 技术储备

l 跟上节奏，提升自身技术

l 符和当前业务需求

    （目前普遍都是第二个，根本都不是第一个和第三个）