springCloud学习【3】之Docker(1)

一 Docker环境准备

• 微服务虽然具备各种各样的优势，但服务的拆分通用给部署带来了很大的麻烦。
  • 分布式系统中，依赖的组件非常多，不同组件之间部署时往往会产生一些冲突。
  • 在数百上千台服务中重复部署，环境不一定一致，会遇到各种问题

1.1 应用部署的环境问题

• 大型项目组件较多，运行环境也较为复杂，部署时会碰到一些问题：
  • 依赖关系复杂，容易出现兼容性问题
  • 开发、测试、生产环境有差异
    
• 例如一个项目中，部署时需要依赖于node.js、Redis、RabbitMQ、MySQL等，这些服务部署时所需要的函数库、依赖项各不相同，甚至会有冲突。
• Docker确巧妙的解决了这些问题。Docker为解决依赖的兼容问题，采用了两个手段：
  • 将应用的Libs（函数库）、Deps（依赖）、配置与应用一起打包
  • 将每个应用放到一个隔离容器去运行，避免互相干扰
    
• 包好的应用包中，既包含应用本身，也保护应用所需要的Libs、Deps，无需再操作系统上安装这些，自然就不存在不同应用之间的兼容问题。

1.2 Docker简介

• 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的优点
  • Docker 是一个用于开发，交付和运行应用程序的开放平台。
  • Docker 使您能够将应用程序与基础架构分开，从而可以快速交付软件。借助 Docker，您可以与管理应用程序相同的方式来管理基础架构。
  • 通过利用 Docker 的方法来快速交付，测试和部署代码，您可以大大减少编写代码和在生产环境中运行代码之间的延迟。

1.3 Docker解决操作系统环境差异

• 开发、测试等环境会存在差异，操作系统版本也会有差异，Docker怎么解决这些问题呢？
  
• 要解决不同操作系统环境差异问题，必须先了解操作系统结构。以一个Ubuntu操作系统为例，结构如下：
  
• 计算机硬件：例如CPU、内存、磁盘等
• 系统内核：所有Linux发行版的内核都是Linux，例如CentOS、Ubuntu、Fedora等。内核可以与计算机硬件交互，对外提供内核指令，用于操作计算机硬件。
• 系统应用：操作系统本身提供的应用、函数库。这些函数库是对内核指令的封装，使用更加方便。

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• 应用于计算机交互的流程如下：
  1. 应用调用操作系统应用（函数库），实现各种功能
  2. 系统函数库是对内核指令集的封装，会调用内核指令
  3. 内核指令操作计算机硬件
• Ubuntu和CentOS都是基于Linux内核，只是系统应用不同，提供的函数库有差异。
  
  • 如果将一个Ubuntu版本的MySQL应用安装到CentOS系统，MySQL在调用Ubuntu函数库时，会发现找不到或者不匹配，就会报错

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• Docker如何解决不同系统环境的问题？
  • Docker将用户程序与所需要调用的系统(比如Ubuntu)函数库一起打包
  • Docker运行到不同操作系统时，直接基于打包的函数库，借助于操作系统的Linux内核来运行

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• Docker是一个快速交付应用、运行应用的技术,具备下列优势：
  1. 可以将程序及其依赖、运行环境一起打包为一个镜像，可以迁移到任意Linux操作系统
  2. 运行时利用沙箱机制形成隔离容器，各个应用互不干扰
  3. 启动、移除都可以通过一行命令完成，方便快捷

1.4 Docker和虚拟机的区别

• Docker可以让一个应用在任何操作系统中非常方便的运行。而以前我们接触的虚拟机，也能在一个操作系统中，运行另外一个操作系统，保护系统中的任何应用。两者有什么差异呢？
• 虚拟机（virtual machine）是在操作系统中模拟硬件设备，然后运行另一个操作系统，比如在 Windows 系统里面运行 Ubuntu 系统，这样就可以运行任意的Ubuntu应用
• Docker仅仅是封装函数库，并没有模拟完整的操作系统
  
• Docker和虚拟机的对比：

特性	Docker	虚拟机
性能	接近原生	性能较差
硬盘占用	一般为MB	一般为GB
启动	秒级	分钟级

1.5 Docker架构

1.5.1 镜像和容器

• Docker中有几个重要的概念：
  • 镜像（Image）：Docker将应用程序及其所需的依赖、函数库、环境、配置等文件打包在一起，称为镜像。
  • 容器（Container）：镜像中的应用程序运行后形成的进程就是容器，只是Docker会给容器进程做隔离，对外不可见。

• 一切应用最终都是代码组成，都是硬盘中的一个个的字节形成的文件。只有运行时，才会加载到内存，形成进程。
• 镜像，就是把一个应用在硬盘上的文件、及其运行环境、部分系统函数库文件一起打包形成的只读的文件包。
• 容器，就是将这些文件中编写的程序、函数加载到内存中允许，形成进程，不过要隔离起来。因此一个镜像可以启动多次，形成多个容器进程。

1.5.2 DockerHub

• 开源应用程序非常多，打包这些应用往往是重复的劳动。为了避免这些重复劳动，人们就会将自己打包的应用镜像，例如Redis、MySQL镜像放到网络上，共享使用，就像GitHub的代码共享一样。
• DockerHub：DockerHub是一个官方的Docker镜像的托管平台。这样的平台称为Docker Registry。
• 国内也有类似于DockerHub 的公开服务，比如 网易云镜像服务、阿里云镜像库等。
• 一方面可以将自己的镜像共享到DockerHub，另一方面也可以从DockerHub拉取镜像：
  

1.5.3 Docker架构

• Docker是一个CS架构的程序，由两部分组成：
  • 服务端(server)：Docker守护进程，负责处理Docker指令，管理镜像、容器等
  • 客户端(client)：通过命令或RestAPI向Docker服务端发送指令。可以在本地或远程向服务端发送指令
    

1.5.4 Docker工作流

1. 构建自定义镜像或者从DockerRegistry拉取镜像
2. 根据镜像创建容器，并运行

1.6 Docker的安装和启动

• Docker 分为 CE 和 EE 两大版本。CE 即社区版（免费，支持周期 7 个月），EE 即企业版，强调安全，付费使用，支持周期 24 个月。Docker CE 分为 stable test 和 nightly 三个更新频道。
• 官方网站上有各种环境下的 安装指南，这里主要介绍 Docker CE 在 CentOS上的安装。Docker CE 支持 64 位版本 CentOS 7，并且要求内核版本不低于 3.10， CentOS 7 满足最低内核的要求，所以我们在CentOS 7安装Docker。

1. 查看系统版本【可选】

   cat /etc/redhat-release
   

2. 查看内核版本【可选】

   uname -a
   或者
   uname -sr
   

3. 操作示例：【可略】

   [root@kongyue ~]# cat /etc/redhat-release
   CentOS Linux release 7.9.2009 (Core)
   [root@kongyue ~]# uname -a
   Linux kongyue 3.10.0-1160.el7.x86_64 #1 SMP Mon Oct 19 16:18:59 UTC 2020 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux
   [root@kongyue ~]# uname -sr
   Linux 3.10.0-1160.el7.x86_64
   

4. 卸载Docker【如果centos从来没有安装过docker，可以跳过这一步】

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

   • 以下是没安装过docker的操作效果：
     

1.7 安装步骤

1. 首先需要大家虚拟机联网，安装yum工具

   yum install -y yum-utils \
              device-mapper-persistent-data \
              lvm2 --skip-broken
   

   

2. 然后更新本地镜像源：

   yum-config-manager \
       --add-repo \
       https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo
       
   sed -i 's/download.docker.com/mirrors.aliyun.com\/docker-ce/g' /etc/yum.repos.d/docker-ce.repo
   
   yum makecache fast
   

   

3. 然后输入docker安装命令：

   yum install -y docker-ce
   

   • docker-ce为社区免费版本。稍等片刻，docker即可安装成功。
     
     

1.8 启动Docker

• Docker应用需要用到各种端口，逐一去修改防火墙设置。非常麻烦，因此建议大家直接关闭防火墙！
• 建议依次执行以下命令：

  # 关闭
  systemctl stop firewalld
  # 禁止开机启动防火墙
  systemctl disable firewalld
  # 查看防火墙状态
  systemctl status firewalld
  

• 出现以下结果，说明关闭防火墙成功：
  
• 通过命令操作docker：

  systemctl start docker  # 启动docker服务
  
  systemctl stop docker  # 停止docker服务
  
  systemctl restart docker  # 重启docker服务
  

• 然后输入命令，可以查看docker版本：

  docker -v
  

• 如果可以查看到docker的版本信息，说明安装成功：

  [root@kongyue ~]# docker -v
  Docker version 23.0.1, build a5ee5b1
  

1.9 配置镜像加速

• docker官方镜像仓库网速较差，我们需要设置国内镜像服务：参考阿里云的镜像加速文档
• 配置镜像加速器
  • 针对Docker客户端版本大于 1.10.0 的用户
  • 您可以通过修改daemon配置文件/etc/docker/daemon.json来使用加速器

  sudo mkdir -p /etc/docker
  sudo tee /etc/docker/daemon.json <<-'EOF'
  {
    "registry-mirrors": ["https://1fb07lig.mirror.aliyuncs.com"]
  }
  EOF
  sudo systemctl daemon-reload
  sudo systemctl restart docker