docker容器技术基础入门
docker容器技术基础入门
- 1. docker概述
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- 1.1 什么是docker?
- 2. docker思想
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- 2.1 集装箱
- 2.2 标准化
- 2.3 隔离
- 3. 为什么选择docker?
- 4. 传统虚拟化与容器的区别
- 5. LXC
- 6. docker基本概念
- 7. docker工作方式
- 8. docker容器编排
1. docker概述
1.1 什么是docker?
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 从 17.03 版本之后分为 CE（Community Edition: 社区版） 和 EE（Enterprise Edition: 企业版）。
简单来说，docker是一个用来装应用的容器，就像杯子可以装水，笔筒可以放笔，书包可以放书，可以把深度学习放在docker中，可以把网站放入docker中，可以把任何想得到的程序放在docker中。
2. docker思想
2.1 集装箱
如果没有集装箱，运输货物的时候，东西零散容易丢失，但是一旦有了集装箱，那么货物就会被装载在里面，运输的时候就不容易丢失了。目前我们需要将程序部署到一台新的机器上，可能会启动不起来，比如缺失库或者配置文件等。那我们如果将程序想象成货物，我们只需要用一个集装箱将这些程序打包好，就可以在部署后保证程序可以正常运行，而docker就是这个集装箱。
2.2 标准化
运输方式：
如果我们把台式机的应用部署到服务器上，我们可能选择用移动硬盘拷过去，而有了docker，我们就可以将这个过程标准化。
docker运输东西通过一个超级码头，任何地方需要货物都由鲸鱼先送到超级码头，然后再由鲸鱼从超级码头把货物送到目的地。
在刚才例子中，我们只需要在台式机执行一个docker命令，把鲸鱼派过来，把程序送到超级码头去，再在服务器上执行一个docker命令，然后由鲸鱼把程序从超级码头送到服务器上去。
存储方式：
当我们把程序存储到服务器上时，因为下次我们有可能还要修改存储目录，所以我们需要记住这个目录。而有了docker之后我们就不用记住了程序在哪里了，我们使用的时候只需要一条命令就行了。
API接口：
docker提供了一系列rest api的接口，包含了对docker也就是对我们的应用的一个启动停止查看删除等等。有了docker，通过docker命令就可以对其进行操作。
2.3 隔离
我们在使用虚拟机时有自己的cpu、硬盘、内存，完全感觉不到外面主机的存在。docker也差不多，不过它更轻量，我们创建虚拟机可能要几分钟,但是docker只需要一秒。最底层的技术是linux一种内核的限制机制，叫做LXC。
LXC是一种轻量级的容器虚拟化技术，最大效率的隔离了进程和资源。通过cgroup、namespace等限制，隔离进程组所使用的物理资源，比如CPU，MEMORY等等。这个机制在7、8年前已经加入到linux内核了，直到2013年docker出世的时候才火起来，大家可能奇怪为什么这么好的技术埋没这么多年都没人发现呢？
英雄造时势，时势造英雄，如果没有云计算、敏捷开发、高频度的弹性伸缩需求，没有IT行业这么多年长足的发展，也就没有docker。
3. 为什么选择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。
- 更高效的利用系统资源。
- 更快速的启动时间
- 一致的运行环境
- 持续交付和部署
- 更轻松的迁移
- 更轻松的维护和扩展
4. 传统虚拟化与容器的区别
虚拟化分为以下两类：
- 主机级虚拟化
- 全虚拟化
- 半虚拟化
- 容器级虚拟化
容器分离开的资源：
- UTS(主机名与域名)
- Mount(文件系统挂载树)
- IPC
- PID进程树
- User
- Network(tcp/ip协议栈)
5. LXC
通过传统方式使用容器功能的话需要我们自己写代码去进行系统调用来实现创建内核，实际上拥有此能力的人廖廖无几。而LXC（LinuX Container）把容器技术做得更加易用，把需要用到的容器功能做成一组工具，从而极大的简化用户使用容器技术的麻烦程度。
LXC是最早一批真正把完整的容器技术用一组简易使用的工具和模板来极大的简化了容器技术使用的一个方案。
LXC虽然极大的简化了容器技术的使用，但比起直接通过内核调用来使用容器技术，其复杂程度其实并没有多大降低，因为我们必须要学会LXC的一组命令工具，且由于内核的创建都是通过命令来实现的，通过批量命令实现数据迁移并不容易。其隔离性也没有虚拟机那么强大。
后来就出现了docker，所以从一定程度上来说，docker就是LXC的增强版。
6. docker基本概念
docker是容器技术的一个前端工具，容器是内核的一项技术，docker只是把这一项技术的使用得以简化，使之普及而已。
LXC进行大规模创建容器很难，想在另一台主机上复刻一个一模一样的容器也很难，而docker就是从这方面着手去找解决方案。所以docker早期的版本其核心就是一个LXC，docker对其进行了二次封装，功能的实现是通过LXC做容器管理引擎，但是在创建容器时，不再是像LXC一样用模板去现场安装，而是事先通过一种类似镜像技术，就像在KVM中一样，将一个操作系统打包成一个镜像，然后将这个镜像拷贝到目标主机上直接部署启动。
我们可以尝试着把一个操作系统用户空间需要用到的所有组件，事先准备、编排好，编排好以后整体打包成一个文件，这个文件我们称其为镜像文件（image）。
docker的镜像文件是放在一个集中统一的互联网仓库中的，把一些人们常用的镜像文件放在互联网仓库中，比如最小化的centos系统，有时我们需要在操作系统上安装一些应用，比如nginx，我们就可以在一个最小化的centos系统中安装一个nginx，然后将其打包成镜像，将其放在互联网仓库中，当人们想启动一个容器的时候，docker会到这个互联网仓库中去下载我们需要的镜像到本地，并基于镜像来启动容器。
自docker 0.9版本起，docker除了继续支持LXC外，还开始引入自家的libcontainer，试图打造更通用的底层容器虚拟化库。如今的docker基本上都已经是使用libcontainer而非LXC了。
从操作系统功能上看，docker底层依赖的核心技术主要包括Linux操作系统的命名空间、控制组、联合文件系统和Linux虚拟网络支持。
7. docker工作方式
为了使容器的使用更加易于管理，docker采取一个用户空间只跑一个业务进程的方式，在一个容器内只运行一个进程，比如我们要在一台主机上安装一个nginx和一个tomcat，那么nginx就运行在nginx的容器中，tomcat运行在tomcat的容器中，二者用容器间的通信逻辑来进行通信。
LXC是把一个容器当一个用户空间使用，当虚拟机一样使用，里面可以运行N个进程，这就使得我们在容器内去管理时极为不便，而docker用这种限制性的方式，在一个容器中只运行一个进程的方式，使得容器的管理更加方便。
使用docker的优劣：
- 删除一个容器不会影响其他容器
- 调试不便，占空间(每个容器中都必须自带调试工具，比如ps命令)
- 分发容易，真正意义上一次编写到处运行，比java的跨平台更彻底
- 部署容易，无论底层系统是什么，只要有docker，直接run就可以了
- 分层构建，联合挂载
在容器中有数据称作有状态，没有数据称作无状态。在容器的使用中，我们应以有状态为耻，以无状态为荣。数据不应该放在容器中，而应放置于外部存储中，通过挂载到容器中从而进行数据的存储。
8. docker容器编排
当我们要去构建一个lnmp架构的时候，它们之间会有依赖关系，哪个应用应该在什么时候启动，在谁之前或之后启动，这种依赖关系我们应该要事先定义好，最好是按照一定的次序实现，而docker自身没有这个功能，所以我们需要一个在docker的基础上，能够把这种应用程序之间的依赖关系、从属关系、隶属关系等等反映在启动、关闭时的次序和管理逻辑中，这种功能被称为容器编排。
有了docker以后，运维的发布工作必须通过编排工具来实现容器的编排，如果没有编排工具，运维人员想去管理容器其实比直接管理程序要更加麻烦，增加了运维环境管理的复杂度。
常见的容器编排工具：
- machine+swarm(把N个docker主机当一个主机来管理)+compose(单机编排)
- mesos(实现统一资源调度和分配)+marathon
- kubernetes --> k8s