虚拟化、容器与Docker基本介绍以及安装部署镜像加速
目录
一.虚拟化概述
1.虚拟化是什么？
2.虚拟化两大组件
3.虚拟化类型
4.虚拟化功能
二.容器概述
1.容器是什么？
2.容器的优点
3.容器的缺点
三.Docker概述
1.Docker是什么？
2.Docker容器与虚拟机的区别
3.容器在内核中支持两种重要技术
3.1 namespace的六项隔离
3.2 控制组（Control groups）
4.Docker核心概念
4.1 镜像
4.2 容器
4.3 仓库
四.YUM安装Docker
1.YUM安装Docker依赖包
2.设置阿里云镜像源
3.查看Docker版本信息
五.配置阿里云镜像加速器
六.知识总结补充
1.Docker容器有哪些状态？
2.什么是Docker？Docker原理？
3.简述Docker主要使用的技术？
4.简述Docker体系架构？
5.Docker有哪些优势？和虚拟化比有什么优势？
6.Docker在后台的标准运行过程?
7.集群里面有一个Docker，其使用率达到80%怎么办？
一.虚拟化概述
1.虚拟化是什么？
虚拟化：将应用程序和系统内核资源进行解耦，以操作系统级别进行隔离，目的是提高资源利用率
虚拟化，是指通过虚拟化技术将一台计算机虚拟为多台逻辑计算机。在一台计算机上同时运行多个逻辑计算机，每个逻辑计算机可运行不同的操作系统，并且应用程序都可以在相互独立的空间内运行而互不影响，从而显著提高计算机的工作效率。
虚拟化使用软件的方法重新定义划分 IT 资源，可以实现 IT 资源的动态分配、灵活调度、跨域共享，提高 IT 资源利用率，使 IT 资源能够真正成为社会基础设施，服务于各行各业中灵活多变的应用需求。
2.虚拟化两大组件
虚拟机管理器功能：调用资源
两大核心组件：QEMU、KVM
QEMU：
①可以理解为队列，核心目的是**调用资源内核中的资源**，需要把KVM逻辑分割出来的资源运输给QEMU，再给虚拟机。
②QEMU它并不是直接调用，而是用I/O方式调用，QEMU把资源调用来的过程借用ioctl，QEMU借助libvirt这个工具调用ioctl，再通过接口，给虚拟机应用程序。
KVM：
①用来逻辑分割物理资源，抽象化为虚拟化资源，根据VMM里的配置，会逻辑分割出多少G，给应用程序，去进行虚拟化。
②只接受来自QEMU的请求指令。对于应用程序直接过来的敏感指令会拦截，然后通过接口发给QEMU，让QEMU判断是否需要执行，可以的话，再下来，不可以的话，打回去，不执行该敏感指令。
对于workstation而言，硬件辅助虚拟化，表现形式在处理器里面有一个虚拟化引擎，可以勾取硬件辅助虚拟化，看到虚拟接口/dev/kvm，可以加强辅助调用，在应用程序需要频繁调用的时候，需要开启。比如openstack。
3.虚拟化类型
- 全虚拟化：将物理硬件资源全部通过软件的方式抽象化，最后进行调用
- 半虚拟化：需要修改操作系统
- 直通:直接使用物理硬件资源（需要支持，还不完善)
全虚拟化：KVM——》产品vmware—ce（社区版）
半虚拟化：EXSI——》workststion vsphere
4.虚拟化功能
①在一个操作系统内，模拟多个操作系统
② 以软件的方式模拟物理设备的功能
二.容器概述
1.容器是什么？
容器是一种技术，开发人员打包开发完成的一个应用（系统）以及所需的开发环境，然后通过容器可以运行在不同的计算机上面，也不需要重新配置相关环境，不同的是每一台计算机都需要配置运行容器的容器引擎，目前市场上主流就是Docker容器引擎，不过Docker容器引擎的配置很简单，比配置应用（系统）运行的环境简单，方便太多。每台要运行应用（系统）的计算机上面配置了Docker容器引擎之后，都单独独立可以运行之前打包完成的应用（系统）
2.容器的优点
- 灵活：即使是最复杂的应用也可以集装箱化
- 轻量级：容器利用并共享主机内核
- 可互换：可以即时部署更新和升级
- 便携式：可以在本地构建，部署到云，并在任何地方运行
- 可扩展：可以增加并自动分发容器副本
- 可堆叠：可以垂直和即时堆叠服务
3.容器的缺点
- 复杂性增加：随着容器及应用数量的增加，同时也伴随着复杂性的增加。在生产环境中管理如此之多的容器是一个极具挑战性的任务，可以使用 Kubernetes 和 Mesos 等工具管理具有一定规模数量的容器。
- 原生 Linux 支持：大多数容器技术，比如 Docker，基于 Linux 容器（LXC），相比于在原生 Linux 中运行容器，在 Microsoft 环境中运行容器略显笨拙，并且日常使用也会带来复杂性。
- 不成熟：容器技术在市场上是相对新的技术，需要时间来适应市场。开发者中的可用资源是有限的，如果某个开发者陷入某个问题，可能需要花些时间才能解决问题。
三.Docker概述
Docker 的容器技术可以在一台下机上轻松为任何应用创建一个轻量级的、可移植的、目给自足的容器。
Docker的Logo设计为蓝色鲸鱼，拖着许多集装箱。
鲸鱼可看作为宿主机，集装箱可理解为相互隔离的容器，每个集装箱中都包含自己的应用程序。
Docker的设计宗旨：Build，Ship and Run Any App，Anywhere，即通过对应用组件的封装、发布、部署、运行等生命周期的管理，达到应用组件级别的“一次封装，到处运行”的目的。这里的组件，既可以是一个应用，也可以是一套服务，甚至是一个完整的操作系统。
1.Docker是什么？
- 是一个开源的应用容器引擎，基于go语言开发并遵循了apache2.0协议开源
- 是在Linux容器里运行应用的开源工具
- 是一种轻量级的“虚拟机"
- Docker的容器技术可以在一台主机上轻松为任何应用创建一个轻量 级的、可移植的、自给自足的容器。
2.Docker容器与虚拟机的区别
| 特性 | Docker容器 | OpenStack虚拟机 |
| 部署难度 | 非常简单 | 组件多，部署复杂 |
| 启动速度 | 秒级 | 分钟级 |
| 执行性能 | 和物理系统一致 | VM会占用部分资源 |
| 镜像体积 | MB级别 | GB级别 |
| 管理效率 | 简单 | 各组件相互依赖，管理复杂 |
| 可管理性 | 单进程 | 完整的系统管理 |
| 网络连接 | 弱 | 借助neutron可以灵活组件各类网络管理 |
| 性能 | 接近原生（直接在内核中运行） | 50%左右的所示 |
| 系统支持量（单机） | 上千个 | 几十个 |
| 隔离性 | 进程级别 | 操作系统级别 |
| 封装程度 | 直达包项目代码和依赖关系，共享宿主机内核 | 完整的操作系统，与宿主机隔离 |
- Docker容器
是在Linux上本机运行，并与其他容器共享主机的内核，它运行的是一个独立的进程，不占用其他任何可执行文件的内存，非常轻量
- 虚拟机
运行的是一个完成的操作系统，通过虚拟机管理程序对主机资源进行虚拟访问，相比之下需要的资源更多
3.容器在内核中支持两种重要技术
docker本质就是宿主机的一个进程，docker是通过namespace实现资源隔离，通过cgroup实现资源限制，通过写时复制技术（copy-on-write）实现了高效的文件操作（类似虚拟机的磁盘比如分配500g并不是实际占用物理磁盘500g）
3.1 namespace的六项隔离
| namespace | 系统调用参数 | 隔离内容 |
| UTS | CLONE_NEWUTS | 主机名与域名 |
| IPC | CLONE_NEWWIPC | 信号量、消息队列和共享内存 |
| PID | CLONE_NEWPID | 进程编号 |
| NETWORK | CLONE_NEWNET | 网络设备、网络栈、端口等 |
| MOUNT | CLONE_NEWNS | 挂载点（文件系统） |
| UDER | CLONE_NEWUSER | 用户和组（3.8以后的内核才支持） |
3.2 控制组（Control groups）
Linux上的Do侧看人引擎还依赖于另一种称为控制组（Cgroups）的技术，Cgroup将应用和程序限制为一组特定的资源，控制组允许Docker Engine将可用的硬件资源共享给容器，并有选择地实施限制和约束。Cgroups主要是用作资源控制——可以用来划分时间片
- 六种名称空间是由cgroups管理的
- 最后一种centos的cgroups管理版本是3.8版本，3.6和3.5用不了
- cgroups 管理linux内核态中资源管理的模块
- cgroups 管理一些系统资源
- 不是docker原生的
4.Docker核心概念
4.1 镜像
- Docker的镜像是创建容器的基础，类似虚拟机的快照，可以理解为一个面向 Docker 容器引擎的只读模板。
- 通过镜像启动一个容器，一个镜像是一个可执行的包，其中包括运行应用程序所需要的所有内容包含代码，运行时间，库、环境变量、和配置文件。
4.2 容器
- Docker的容器是从镜像创建的运行实例，它可以被启动、停止和删除。所创建的每一个容器都是相互隔离、互不可见，以保证平台的安全性。
- 可以把容器看做是要给简易版的linux环境（包括root用户权限、镜像空间、用户空间和网络空间等）和运行在其中的应用程序。
4.3 仓库
-
Docker仓库是用来集中保存镜像的地方，当创建了自己的镜像之后，可以使用push命令将它上传到公有仓库（Public）或者私有仓库（Private）。当下次要在另外一台机器上使用这个镜像时，只需从仓库获取。
-
Docker 的镜像、容器、日志等内容全部都默认存储在 /var/lib/docker 目录下。
四.YUM安装Docker
目前 Docker 只能支持 64 位系统。
Yum安装默认安装最新版本，目前最新版本是2023版本，但工作中不会用这么新的版本
1.YUM安装Docker依赖包
1. #关闭防火墙和selinux
systemctl stop firewalld.service
setenforce 0
2.#安装依赖包
yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2
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yum-utils：提供了 yum-config-manager 工具。
device mapper： 是Linux内核中支持逻辑卷管理的通用设备映射机制，它为实现用于存储资源管理的块设备驱动提供了一个高度模块化的内核架构。
device mapper存储驱动程序需要 device-mapper-persistent-data 和 lvm2。
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2.设置阿里云镜像源
1. #设置阿里云镜像源
yum-config-manager --add-repo https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo
2. #安装 Docker
yum install -y docker-ce docker-ce-cli containerd.io
3. #设置为开机自动启动
systemctl start docker.service
systemctl enable docker.service
3.查看Docker版本信息
1. #查看docker版本信息
docker version
2. #查看docker信息
docker info
五.配置阿里云镜像加速器
1.浏览器访问
https://cr.console.aliyun.com/cn-hangzhou/instances/mirrors
获取镜像加速器配置
2.配置镜像加速器
vim /etc/docker/daemon.json
添加自己的加速器地址，如下图
3.重新加载配置并重启服务
#重新加载配置并重启服务
systemctl daemon-reload
systemctl restart docker
4.验证查看
docker info
六.知识总结补充
1.Docker容器有哪些状态？
-
运行
-
已暂停
-
重新启动
-
已退出
2.什么是Docker？Docker原理？
docker是一种封装和运行的开源平台，他统一了封装方式，统一了运行方式，开源平台指的是docker引擎，统一的封装方式指的是镜像，统一的运行方式指的是容器。
cgroup资源控制与namespaces两者构成了docker底层原理
docker是一种容器技术，**把linux中的cgroups（资源管理）和namespace（名称空间）等**容器底层技术进行完美封装，并抽象为用户创建和管理容器的便捷界面（命令行cli、api等），这种C/S架构
3.简述Docker主要使用的技术？
- Cgroups:资源控制，管理一些系统资源
- Namespace：资源隔离（名称空间）
- rootfs：文件系统隔离（使用内核提供的rootfs）
- 容器引擎（用户态工具） :生命周期控制
4.简述Docker体系架构？
Docker客户端 - Docker
docker客户端则扮演着docker服务端的远程控制器，可以用来控制docker的服务端进程。
Docker服务端-Docker Daemon资源限制
docker服务端是一个服务进程，管理着所有的容器。
Docker镜像一Imagefont
Docker的镜像是创建容器的基础，类似虚拟机的快照，可以理解为一个面向Docker容器引擎的只读模板。通过镜像启动一个容器，一个镜像是一个可执行的包,其中包括运行应用程序所需要的所有内容包含代码。运行时间，库，环境变量，和配置文件
Docker容器-Docker Container
Docker的容器是从镜像创建的运行实例，它可以被启动、停止和删除。所创建的每一个容器都是相互隔离、互不可见，以保证平台的安全性。
Docker镜像仓库-- Registryfont
Docker仓库是用来集中保存镜像的地方,当创建了自己的镜像之后，可以使用push命令将它上传到公有仓库(Public)或者私有仓库(Private、常用）。当下次要在另外一台机器上使用这个镜像时，只需从仓库获取。
Docker的镜像、容器、日志等内容全部都默认存储在**/var/lib/docker**目录下。
5.Docker有哪些优势？和虚拟化比有什么优势？
- docker把容器化技术做成了标准化平台，只要安装了docker引擎，就能使用docker。
- 使用docker有什么意义(实现了3个统一)
docker引擎统一了基础设施环境-docker环境——>image——>封装一一个简易的操作系统(3.0+G)
docker引擎统一了 程序打包(装箱/封装-类比于集装箱)方式-docker镜像——>images
docker引擎统—了程序部署(运行)方式-docker容器——>基于镜像——>运行为容器(可运行的环境)
实现了一次构建，多次、多处使用
6.Docker在后台的标准运行过程?
- 检查本地是否存在指定的镜像。当镜像不存在时，会从公有仓库下载；
- 利用镜像创建并启动一个容器；
- 分配一个文件系统给容器，在只读的镜像层外面挂载一层可读写层；
- 从宿主主机配置的网桥接口中桥接一个虚拟机接口到容器中；
- 分配一个地址池中的IP地址给容器；
- 执行用户指定的应用程序，执行完毕后容器被终止运行。
7.集群里面有一个Docker，其使用率达到80%怎么办？
把这个docker干掉，它的资源可能会释放，然后重新再建一个，因为集对于集群来说它会有高可用的设置，所以干掉一个影响并不大