什么是 Docker

官网地址:https://www.docker.com/

Docker 最初是 dotCloud 公司创始人 Solomon Hykes 在法国期间发起的一个公司内部项目,它是基于 dotCloud 公司多年云服务技术的一次革新,并于 [2013 年 3 月以 Apache 2.0 授权协议开源][docker-soft],主要项目代码在 GitHub 上进行维护。Docker 项目后来还加入了 Linux 基金会,并成立推动 开放容器联盟(OCI)

Docker 自开源后受到广泛的关注和讨论,至今其 GitHub 项目已经超过 4 万 6 千个星标和一万多个 fork。甚至由于 Docker 项目的火爆,在 2013 年底,dotCloud 公司决定改名为 Docker。Docker 最初是在 Ubuntu 12.04 上开发实现的;Red Hat 则从 RHEL 6.5 开始对 Docker 进行支持;Google 也在其 PaaS 产品中广泛应用 Docker。

Docker 使用 Google 公司推出的 Go 语言 进行开发实现,基于 Linux 内核的 cgroupnamespace,以及 AUFS 类的 Union FS 等技术,对进程进行封装隔离,属于 操作系统层面的虚拟化技术。由于隔离的进程独立于宿主和其它的隔离的进程,因此也称其为 容器 。最初实现是基于 LXC,从 0.7 版本以后开始去除 LXC,转而使用自行开发的 libcontainer,从 1.11 开始,则进一步演进为使用 runCcontainerd

Docker 在容器的基础上,进行了进一步的封装,从文件系统、网络互联到进程隔离等等,极大的简化了容器的创建和维护。使得 Docker 技术比虚拟机技术更为轻便、快捷。

下面的图片比较了 Docker 和传统虚拟化方式的不同之处。传统虚拟机技术是虚拟出一套硬件后,在其上运行一个完整操作系统,在该系统上再运行所需应用进程;而容器内的应用进程直接运行于宿主的内核,容器内没有自己的内核,而且也没有进行硬件虚拟。因此容器要比传统虚拟机更为轻便。

为什么要用 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

由于容器不需要进行硬件虚拟以及运行完整操作系统等额外开销,Docker 对系统资源的利用率更高。无论是应用执行速度、内存损耗或者文件存储速度,都要比传统虚拟机技术更高效。因此,相比虚拟机技术,一个相同配置的主机,往往可以运行更多数量的应用。

更快速的启动时间

传统的虚拟机技术启动应用服务往往需要数分钟,而 Docker 容器应用,由于直接运行于宿主内核,无需启动完整的操作系统,因此可以做到秒级、甚至毫秒级的启动时间。大大的节约了开发、测试、部署的时间。

一致的运行环境

开发过程中一个常见的问题是环境一致性问题。由于开发环境、测试环境、生产环境不一致,导致有些 bug 并未在开发过程中被发现。而 Docker 的镜像提供了除内核外完整的运行时环境,确保了应用运行环境一致性,从而不会再出现 「这段代码在我机器上没问题啊」 这类问题。

持续交付和部署

对开发和运维(DevOps)人员来说,最希望的就是一次创建或配置,可以在任意地方正常运行。

使用 Docker 可以通过定制应用镜像来实现持续集成、持续交付、部署。开发人员可以通过 Dockerfile 来进行镜像构建,并结合 持续集成(Continuous Integration) 系统进行集成测试,而运维人员则可以直接在生产环境中快速部署该镜像,甚至结合 持续部署(Continuous Delivery/Deployment) 系统进行自动部署。

而且使用 Dockerfile 使镜像构建透明化,不仅仅开发团队可以理解应用运行环境,也方便运维团队理解应用运行所需条件,帮助更好的生产环境中部署该镜像。

更轻松的迁移

由于 Docker 确保了执行环境的一致性,使得应用的迁移更加容易。Docker 可以在很多平台上运行,无论是物理机、虚拟机、公有云、私有云,甚至是笔记本,其运行结果是一致的。因此用户可以很轻易的将在一个平台上运行的应用,迁移到另一个平台上,而不用担心运行环境的变化导致应用无法正常运行的情况。

更轻松的维护和扩展

Docker 使用的分层存储以及镜像的技术,使得应用重复部分的复用更为容易,也使得应用的维护更新更加简单,基于基础镜像进一步扩展镜像也变得非常简单。此外,Docker 团队同各个开源项目团队一起维护了一大批高质量的 官方镜像,既可以直接在生产环境使用,又可以作为基础进一步定制,大大的降低了应用服务的镜像制作成本。

对比传统虚拟机总结

特性 容器 虚拟机
启动 秒级 分钟级
硬盘使用 一般为 MB 一般为 GB
性能 接近原生 弱于
系统支持量 单机支持上千个容器 一般几十个

Docker 镜像

Docker 镜像就是一个只读的模板。

例如:一个镜像可以包含一个完整的 ubuntu 操作系统环境,里面仅安装了 Apache 或用户需要的其它应用程序。

镜像可以用来创建 Docker 容器。

Docker 提供了一个很简单的机制来创建镜像或者更新现有的镜像,用户甚至可以直接从其他人那里下载一个已经做好的镜像来直接使用。

Docker 容器

Docker 利用容器来运行应用。

容器是从镜像创建的运行实例。它可以被启动、开始、停止、删除。每个容器都是相互隔离的、保证安全的平台。

可以把容器看做是一个简易版的 Linux 环境(包括 root 用户权限、进程空间、用户空间和网络空间等)和运行在其中的应用程序。

注:镜像是只读的,容器在启动的时候创建一层可写层作为最上层。

Docker 仓库

仓库是集中存放镜像文件的场所。有时候会把仓库和仓库注册服务器(Registry)混为一谈,并不严格区分。实际上,仓库注册服务器上往往存放着多个仓库,每个仓库中又包含了多个镜像,每个镜像有不同的标签(tag)。

仓库分为公开仓库(Public)和私有仓库(Private)两种形式。

最大的公开仓库是 Docker Hub,存放了数量庞大的镜像供用户下载。 国内的公开仓库包括 Docker Pool 等,可以提供大陆用户更稳定快速的访问。

当然,用户也可以在本地网络内创建一个私有仓库。

当用户创建了自己的镜像之后就可以使用 push 命令将它上传到公有或者私有仓库,这样下次在另外一台机器上使用这个镜像时候,只需要从仓库上 pull 下来就可以了。

注:Docker 仓库的概念跟 Git 类似,注册服务器可以理解为 GitHub 这样的托管服务。

Docker 引擎

Docker 引擎是一个包含以下主要组件的客户端服务器应用程序。

  • 一种服务器,它是一种称为守护进程并且长时间运行的程序。
  • REST API 用于指定程序可以用来与守护进程通信的接口,并指示它做什么。
  • 一个有命令行界面 (CLI) 工具的客户端。

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。
  • 容器与镜像的关系类似于面向对象编程中的对象与类。
Docker 面向对象
容器 对象
镜像

标题 说明
镜像(Images) Docker 镜像是用于创建 Docker 容器的模板。
容器(Container) 容器是独立运行的一个或一组应用。
客户端(Client) Docker 客户端通过命令行或者其他工具使用 Docker API (https://docs.docker.com/reference/api/docker_remote_api) 与 Docker 的守护进程通信。
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。
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(https://hub.docker.com) 提供了庞大的镜像集合供使用。
Docker Machine Docker Machine是一个简化Docker安装的命令行工具,通过一个简单的命令行即可在相应的平台上安装Docker,比如VirtualBox、 Digital Ocean、Microsoft Azure。

Docker 安装

目前docker官网安装教程已经很完善,部分搜索引擎保留的文档估计比较落伍,建议直接官网文档查看安装教程最为方便。以ubuntu为例:

https://docs.docker.com/engine/install/ubuntu/

根据指引,部分步骤考虑到用国内加速的数据源,稍作更改:

add-apt-repository "deb [arch=amd64] http://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/ubuntu $(lsb_release -cs) stable"

配置 Docker 镜像加速器

阿里云加速器(推荐)

点击链接获取

找到你的专属加速器

通过修改 daemon 配置文件 /etc/docker/daemon.json 来使用加速器

tee /etc/docker/daemon.json <<-'EOF'
{
  "registry-mirrors": ["https://xxxxxxxx.mirror.aliyuncs.com"]
}
EOF

# 重启 Docker
systemctl daemon-reload
systemctl restart docker

验证配置是否成功

docker info

运行第一个容器

我们以 Nginx 为例,体验 Docker 是如何运行容器的

# 下载镜像
docker pull nginx

# 运行容器
docker run --name nginx-container -p 80:80 -d nginx

浏览器输入虚拟机地址即可访问 Nginx