【Docker】docker基础

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一、Docker是什么？

Docker本质

Docker 本质其实是 LXC 之类的增强版，它本身不是容器，而是容器的易用工具。容器是 linux 内核中的技术， Docker 只是把这种技术在使用上简易普及了。 Docker 在早期的版本其核心就是 LXC 的二次封装发行版。

Docker 作为容器技术的一个实现，或者说让容器技术普及开来的最成功的实现。Docker 是基于 Go 语言实现的一个开源项目，它的主要目标是 “Build， Ship and Run Any APP， Anywhere”，即通过对组件的封装、分发、部署、运行等生命周期的管理，使得用户的应用及其运行环境能够做到 “一次封装，到处运行”。

早期 Docker 利用 LXC 做容器管理引擎，但是在创建容器时，不再使用模板去安装生成，而是通过镜像技术（把一个操作系统用户空间所需要使用到的组件事先编排好，并整体打包成一个文件， image 文件），镜像文件集中放在一个仓库中。当需要创建容器时， Docker 调用 LXC 的工具 lxc-create，但不再通过 lxc 的模板去安装，而是连接到镜像服务器上下载匹配的镜像文件，而后基于镜像启动容器。所以， Docker 极大的简化了容器的使用难度。以后我们创建启动容器，只需要一个命令， docker-run，docker-stop 就可以启动停止一个容器了。

Docker 早期是基于 LXC 容器管理引擎实现，当后来成熟之后， Docker 自建了一个容器引擎叫 libcontainer，后来 CNCF 的介入， Docker 又研发了一个工业化标准的容器引擎 runC，目前所使用的新版 Docker，所使用的容器引擎就是 RunC。

一般部署应用程序的过程：

docker部署应用程序的过程：

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Docker和虚拟机的区别

docker vs 虚拟机

Docker 为什么比虚拟机资源利用率高，启动快?

• docker 有比虚拟机更少的抽象层。 docker 不需要 Hypervisor 实现硬件资源虚拟化，运行在 docker 容器上的程序直接使用的是实际物理机的硬件资源。因此在 cpu、内存利用率上 docker 将会在效率上有明显的优势。 docker 利用的是宿主机的内核，而不需要Guest OS，节省了 Guest OS 占用的资源。

• docker 不需要 Guest OS，创建一个容器时，不需要和虚拟机一样重新加载一个操作系统内核。从而避免引寻、加载操作系统内核返回时耗时耗资源的过程，当新建一个虚拟机时，虚拟机软件需要加载 Guest OS，返回新建过程是分钟级别的。而新建一个docker 容器只需要几秒钟。

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Docker 和 JVM 虚拟化的区别？

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二、Docker版本

Docker 发展过程中衍生了以下版本，目前我们学习和使用提到的版本是 docker-ce

• lxc： lxc 是最早的 linux 容器技术，早期版本的 docker 直接使用 lxc 来实现容器的底层功能。虽然使用者相对较少，但 lxc 项目仍在持续开发演进中。

• libcontainer： docker 从 0.9 版本开始自行开发了 libcontainer 模块来作为 lxc 的替代品实现容器底层特性，并在 1.10 版本彻底去除了 lxc。在 1.11 版本拆分出 runc 后，libcontainer 也随之成为了 runc 的核心功能模块， runc 后续变成了容器标准。

• moby： moby 是 docker 公司发起的开源项目，其中最主要的部分就是同名组件 moby，事实上这个 moby 就是 dockerd 目前使用的开源项目名称， docker 项目中的 engine（dockerd）仓库现在就是从 moby 仓库 fork 而来的，使用 containerd 作为运行时标准。 moby官网

• docker-ce： docker 的开源版本， CE 指 Community Edition。docker-ce 中的组件来自于 moby、 containerd 等其他项目。docker-ce官网

• docker-ee： docker 的收费版本， EE 指 Enterprise Edition。其基础组件来源和docker-ce 是一样的，但附加了一些其他的组件和功能。docker-ee官网

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三、Docker官方网站

打开Docker官方网站，我们可以看到官网首页有docker的产品、面向开发者、docker的收费标准和一些相关博客等等，这里我们主要关注一下docker面向开发者的文档。

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四、Docker架构

Docker 使用 客户端-服务器 (C/S) 架构模式，使用远程 API 来管理和创建 Docker 容器、Docker 容器通过 Docker 镜像来创建。

• Docker 仓库(Registry)：Docker 仓库用来保存镜像，可以理解为代码控制中的代码仓库。 Docker Hub 提供了庞大的镜像集合供使用。
• Docker daemon：Docker daemon 是服务器组件，是 Docker 最核心的后台进程，我们也把它称为守护进程。
• Docker 客户端(Client)：Docker 客户端通过命令行或者其他工具使用 Docker API 与 Docker 的守护进程通信。
• Docker 客户端(Client)：Docker 客户端通过命令行或者其他工具使用 Docker API 与 Docker 的守护进程通信。
• Docker 主机(Host)：一个物理或者虚拟的机器用于执行 Docker 守护进程和容器。
• Docker 镜像(Images)：Docker 镜像是用于创建 Docker 容器的模板。
• Docker 容器(Container)：容器是独立运行的一个或一组应用。

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五、Docker生态

新时代软件述求

我们来考虑 2 个问题， Docker 为什么要设计镜像，然后又搭建个 Docker Hub，搞个镜像仓库呢？我们来看下现在的时代发生了什么？

数据量疯狂增长

随着物联网、边缘计算等智能终端设备不断普及，受到来自物联网设备信号、元数据、娱乐相关数据、云计算和边缘计算的数据增长的驱动，全球数据量呈现加速增长。根据 IDC 分布的《数据时代 2025》预测，全球数据量将从 2018 年的 33ZB 增至 2025年的 175ZB，增长超过 5 倍；中国平均增速快于全球 3%，预计到 2025 年将增至48.6ZB，占全球数据圈的比例由 23.4%提升至 27.8%。其中，中国企业级数据量将从2015 年占中国数据量的 49％增长到 2025 年的 69％。

处理能力快速增加

腾讯云全球服务器数量 100w+，数据量 EB+； 2020 年阿里云：在全国已建成 5 大超级数据中心，阿里云在全球 22 个地域部署了上百个数据中心，服务器的总规模数已经接近 200 万台。

某省疾控中心疫苗预约系统、全员核酸检测系统、健康码系统共 300 余台服务器，并为核酸检测系统快速扩容计算和存储资源。

软件需求爆发式增长

• 软件发布频繁
  • 研发模式从瀑布开发演变为敏捷开发，原来 3 个月上一次新功能，现在两周一次，而开发过程中我们也经常遇到需要修改需求，然后变更再发布的情况。
    
  • 软件上线有问题需要快速回滚，对软件有着极强的版本管理和回滚诉求。
    
• 软件需要共享
  软件的研发人员、研发公司在设计、研发好一款软件的时候，如何方便的共享给他人，而又能快速的使用起来。
• 环境搭建复杂，技术种类繁多
  每个项目组使用的语言不一样，需要不同的环境，每个都得搞一套。每次都要从 yum开始一个个完成部署安装，每次都有各种奇怪的问题，运维成本很高。
  

Docker解决方案

云时代需要我们针对这些诉求有一套针对的解决方案。

• 我们要处理海量的数据，如何处理呢？
  购买大量的服务器，并研发对应软件
• 开发的需求需要频繁的变更上线，如何才能将修改的代码快速的分发到几百或者几千台服务器呢？如何共享软件呢？
  搞一个中心仓库，让各个服务器去下载软件包，安装，所以 CentOS 搞了 yum 仓库，docker 设计了镜像仓库， docker hub 是公共的托管仓库。
• 软件设计好以后，怎么快速安装启动，有问题回滚呢？
  将 docker 需要的所有信息设计一套软件格式，把所有的依赖搞进去，并打上版本标签，这样不会换一个服务器各种问题，所以 Docker 设计了镜像。
• 不同的开发环境怎么搭建呢，一会 java，一会 c++？
  docker 设计了镜像来应对，镜像里面存放了需要运行的环境，就像我们的 iPhone 内置 ios，我们的华为 mate 50 内置鸿蒙一样，一条命令就可以完成某个环境的搭建。

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六、Docker安装

Ubuntu安装(以华为云Ubuntu 20.04为例)

安装依赖

1. 操作系统版本Plain Text
   Ubuntu Kinetic 22.10
   Ubuntu Jammy 22.04 (LTS)
   Ubuntu Focal 20.04 (LTS)
   Ubuntu Bionic 18.04 (LTS)
2. CPU 支持
   ARM 和 X86_64

如果使用Ubuntu版的Linux，这里建议安装在20.04版本以上的Ubuntu。

安装docker

确定操作系统版本，本次我们使用的是 Ubuntu 20.04

cat /etc/*release*

确定 CPU,可以看到我们的是 X86_64，是支持的，如果是 arm 一般会显示aarch64

uname -a

卸载旧版本，如果是新购买的云服务器是没有的，比如输入 docker 并没有这个命令，就不需要卸载

sudo apt-get remove docker docker-engine docker.io containerd runc

卸载历史版本

sudo apt-get purge docker-ce docker-ce-cli containerd.io docker-buildx-plugin docker-compose-plugin docker-ce-rootless-extras -y

这里我们可以看到之前安装docker的数据还没有被删除掉，下面我们需要手动删除一下：

#删除目录
sudo rm -rf /var/lib/docker
sudo rm -rf /var/lib/containerd
#如果我们之前修改过目录，那么需要根据具体情况进行删除。例如: sudo rm -rf /data/var/lib/docker sudo rm -rf /etc/docker/daemon.json

配置docker下载源

#curl 命令安装
apt install curl -y

#创建 gpg key 目录
sudo mkdir -m 0755 -p /etc/apt/keyrings
#下载 gpg key
curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | sudo gpg --dearmor --yes -o /etc/apt/keyrings/docker.gpg

# 查看docker源目录
ll /etc/apt/sources.list.d/
# 配置docker源
echo \
"deb [arch=$(dpkg --print-architecture) signedby=/etc/apt/keyrings/docker.gpg] https://download.docker.com/linux/ubuntu \
$(lsb_release -cs) stable" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/docker.list > /dev/null

安装

sudo apt-get install docker-ce docker-ce-cli containerd.io docker-buildx-plugin docker-compose-plugin -y

这里发生了报错，没关系，我们可以使用journalctl命令查看一下报错日志：

journalctl -eu docker

执行如下命令修复：

#配置加载
systemctl daemon-reload
#启动服务
systemctl start docker

自动启动配置

#开启启动
sudo systemctl enable docker
#查看服务状态
sudo systemctl status docker

检查安装结果查看版本

#检查安装结果查看版本
docker version
#更详细查看docker信息
docker info

红色圈起来的表示docker数据存放的位置。

执行 hello-world 可以看到 Hello from Docker,表面 docker 服务正常

实战经验

见下面的Centos安装docker的实战经验。

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CentOS安装(以CentOS 7.9为例)

安装依赖

1. 支持的操作系统
   Plain Text
   CentOS 7
   CentOS 8 (stream)
   CentOS 9 (stream)
2. 支持的CPU
   Plain Text
   ARM/X86_64

安装Docker

确认操作系统，本次我们使用的是 Centos 7.9

cat /etc/*release*

确定 CPU,可以看到我们的是 X86_64

uname -a

卸载旧版本，如果是新购买的云服务器是没有的，比如输入 docker 并没有这个命令，就不需要卸载

#检查机器上是否安装有docker
docker
docker version
#卸载旧版本
sudo yum remove docker \
docker-client \
docker-client-latest \
docker-common \
docker-latest \
docker-latest-logrotate \
docker-logrotate \
docker-engine

卸载历史版本

sudo yum remove docker-ce docker-ce-cli containerd.io docker-buildx-plugin docker-compose-plugin docker-ce-rootless-extras
#执行卸载--默认安装目录
sudo rm -rf /var/lib/docker
sudo rm -rf /var/lib/containerd
#这个是修改后的目录，根据实际情况设置
sudo rm -rf /data/var/lib/docker
sudo rm -rf /etc/docker/daemon.json

配置仓库

# 查看系统仓库的地址
ll /etc/yum.repos.d/
# 安装yum-utils工具包
yum install -y yum-utils

#配置repo
sudo yum-config-manager --add-repo https://download.docker.com/linux/centos/docker-ce.repo
#查看repo
cat /etc/yum.repos.d/docker-ce.repo

配置使用国内源

sed -i 's@//download.docker.com@//mirrors.ustc.edu.cn/docker-ce@g' /etc/yum.repos.d/docker-ce.repo

安装最新版本

sudo yum install -y docker-ce docker-ce-cli containerd.io docker-buildx-plugin docker-compose-plugin

启动docker

#配置加载
sudo systemctl daemon-reload
#启动服务
sudo systemctl start docker
#开启启动
sudo systemctl enable docker
#查看服务状态
sudo systemctl status docker

检查安装结果查看版本

#查看docker版本
docker version
#更详细查看 docker 信息
docker info

执行 hello-world 可以看到 Hello from Docker,表面 docker 服务正常

docker run hello-world

实战经验

docker镜像源修改

创建docker引擎的配置文件daemon.json

#进入docker的配置目录
cd /etc/docker/
#创建配置文件
vim daemon.json

修改为国内镜像源

{
    "registry-mirrors": [
        "http://hub-mirror.c.163.com",
        "https://docker.mirrors.ustc.edu.cn",
        "https://registry.docker-cn.com"
    ]
}

接下来重启配置和docker服务

systemctl daemon-reload
systemctl restart docker

最后输入docker info，看到配置修改成功

Docker目录修改

Docker 默认的安装目录为/var/lib/docker, 这里面会存放很多很多镜像，所以我们在安装的时候需要考虑这个目录的空间，有三种解决方案。

1. 将/var/lib/docker 挂载到一个大的磁盘，这种一般我们能控制挂载目录，像腾讯云这种云厂商在安装 K8s 的节点的时候提供了挂载选项，可以直接挂载这个目录过去
2. 安装之前挂载一个大的磁盘，然后创建一个软链接到/var/lib/docker，这样就自动安装到我们空间比较大的磁盘了
3. 安装了 docker，然后发现忘了配置这个目录，我们需要修改 docker 的配置文件。

这里我们采用第三种解决方案

#假定我们磁盘的大的目录为 /data
mkdir /data -p
mkdir /data/var/lib/docker -p
#进入源目录
cd /etc/docker/
#编辑配置文件
vim daemon.json
#输入下面的json
{
"data-root": "/data/var/lib/docker"
}
#加载配置
sudo systemctl daemon-reload
#重启docker
sudo systemctl restart docker

输入docker info，我们发现docker的根目录发生了改变：

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GUI版本安装（以windows 10为例）

安装依赖

1. 确认开启虚拟化
   
2. 输入win+i，然后输入启用或关闭 Windows 功能
   
3. 选择Windows子系统和虚拟机平台
   
4. 重启电脑，完成虚拟化设置

安装WSL2

1. 以管理员身份运行PowerShell
2. 查看版本，如果不是2需要更新到2
   
3. PowerShell 运行命令更新 wsl 到最新版本
   

# 更新wsl版本
wsl --update
#设置wsl默认版本
wsl --set-default-version 2

4. 通过微软商店安装Ubuntu 22.04.3
   
5. 启动安装好的Ubuntu 22.04.3，如图表示启动成功
   
   

安装docker

确认我们的Windows下没有安装docker

• 点击链接下载 Docker Desktop for Windows
  
• 右键以管理员身份运行
  
  
• 进入之后需要我们注册登录一下
  
• 确认 Docker 安装成功, 在 PowerShell 中输入 docker version 命令确认 Client 和 Server 是否启动
  
  

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