Docker简介和安装

Docker 容器

第一章 认识Docker

1.1 Docker是什么

在云时代，主要依靠虚拟化技术所构建的集群处理能力。开始是以Xen、KVM代表的虚拟机虚拟化，再到现在以Docker为代表的容器技术。

容器充分利用了操作系统本身已有的机制和特性，可以实现远超传统虚拟机的轻量级虚拟化。将容器称为“新一代的虚拟化”技术，将基于容器打造的云平台称为“容器云”。

1. Docker开源项目背景

Docker是基于Go语言实现的开源容器项目，诞生于2013年年初，最初发行者是dotCloud公司，目前已有多个开源项目，形成了围绕Docker容器的生态体系。

主流的Linux操作系统都已经支持Docker。

Docker的构想是要实现“Build,Ship and Run Any App,Anywhere”，即通过对应用的封装（Packaging）、分发（Distribution）、部署（Deployment）、运行（Runtime）生命周期进行管理，达到应用组件“一次封装、到处运行”的目的。这里的应用组件，既可以是一个Web应用、一个编译环境，也可以使一套数据库平台服务，甚至是一个操作系统或集群。

2. Linux容器技术——巨人的肩膀

IBM对于容器技术的描述为：“容器有效的将由单个操作系统管理的资源规划分到孤立的组中，以更好的在孤立的组之间平衡有冲突的资源使用需求。与虚拟化相比，这样既不需要指令级模拟，也不需要即时编译。容器可以在核心CPU本地运行指令，而不需要任何专门的解释机制。此外，也避免了准虚拟化和系统调用替换中的复杂性。”。

Linux容器技术LXC

3. 从Linux容器到Docker

在LXC的基础上，Docker进一步优化了容器的使用体验，让它进入了寻常百姓家。

首先，Docker提供了各种容器管理工具（如分发、版本、移植等）让用户无需关注底层的操作，可以更简单明了的管理和使用容器；其次，Docker通过引入分层文件系统构建和高效的镜像机制，降低了迁移难度，极大地提升了用户体验。用户操作Docker容器就像操作应用自身一样简单。

早期的Docker代码实现是直接基于LXC的。自0.9版本开始，Docker开发了li'b'con'ta项目，替换掉了LXC的实现。目前，Docker还积极推动成立了runC标准项目，试图让容器支持不再局限于Linux操作系统，而是更安全，更具扩展性。

可以将Docker容器理解为一种轻量级的沙盒（sandBox）。每个容器内运行着一个应用，不同的容器相互隔离，容器之间也可以通过网络互相通信。容器的创建和停止都十分快速，几乎跟创建和终止原生应用一致；另外，容器自身对系统资源的额外需求也十分有限，远远低于传统虚拟机。很多时候，甚至直接把容器当做应用本身也没有任何问题。

1.2 为什么要使用Docker

1. Docker容器虚拟化的好处

Docker通过容器来打包应用，解耦应用和运行平台，意味着迁移的时候，只需要在新的服务器上启动需要的容器就可以了，无论新旧服务器是否是同一类型的平台。这无疑将节约大量的宝贵时间，并降低部署过程中出现的问题。

2. Docker在开发和运维中的优势

Docker在开发和运维过程中，具有如下几个方面的优势

1. $快速的交付和部署$。使用Docker，开发人员可以使用镜像来快速构件一套标准的开发环境；开发完成后，测试和运维人员可以直接使用完全相同环境来部署代码。只要开发测试过的代码，就可以确保在生产环境无缝运行。Docker可以快速创建和删除容器，实现快速迭代，大量节约开发、测试、部署的时间。并且，整个过程全程可见，是团队更容易理解应用的创建和工作过程。
2. $更高效的资源利用$。Docker容器的运行不需要额外的虚拟化管理程序支持，他是内核级的虚拟化，可以实现更高的性能，同时对资源的额外需求很低，跟传统虚拟机方式相比，要提高一到两个数量级。
3. $更轻松的迁移和扩展$。Docker几乎可以在任意的平台上运行。可以让用户可以在不同平台之间轻松的迁移应用。
4. $更简单的更新管理$。使用DockerFile，只需要小小的配置修改，就可以替代以往大量的更新工作，并且所有修改都以增量的方式被分发和更新，从而实现自动化并且高效的容器管理。

3. Docker与传统虚拟机技术的特性比较

1.3 Docker与虚拟化

虚拟化（Virtualization）技术是一个通用的概念，在不同领域有不同的理解。在计算领域，一般指的是计算虚拟化，或者通常说的服务器虚拟化。维基百科中定义如下：虚拟化是一种资源管理技术，是将计算机的各种实体资源，如服务器、网络、内存及存储等，予以抽象、转换后呈现出来，打破实体结构间的不可切割的障碍，使用户可以比原本的组态更好的方式来应用这些资源。

虚拟化的核心是对资源的抽象，目标往往是为了在同一个主机上同事运行多个系统或应用，从而提高系统资源的利用率，并且带来降低成本、方便管理和容错容灾等好处。

从大类上分，虚拟化技术可分为基于硬件的虚拟化和基于软件的虚拟化。其中真正意义上的基于硬件虚拟化技术不多见。

基于软件的虚拟化从对象所在的层次，又可以分为应用虚拟化和平台虚拟化（通常说的虚拟机技术即属于这个范畴）。其中，前者一般指的是一些模拟设备或软件，后者又可以细分为下面几类：

• 完全虚拟化。虚拟机模拟完整的底层硬件环境和特权指令的执行过程，客户操作系统无需进行任何修改。
• 硬件辅助虚拟化。利用硬件和辅助支持处理敏感指令来实现完全虚拟化的功能，客户操作系统无需修改。
• 部分虚拟化。只针对部分硬件资源进行虚拟化，客户操作系统需要进行修改。
• 准虚拟化。部分硬件接口以软件的形式提供给客户机操作系统，客户机操作系统需要进行修改，例如早起的Xen
• 操作系统级虚拟化。内核通过创建多个虚拟的操作系统实例（内核和库）来隔离不同的进程。容器相关技术即在这个范畴。

第二章 核心概念和安装配置

2.1 核心概念

Docker的大部分操作都围绕着他的三大核心概念——镜像、容器和仓库而展开。

1. Docker镜像

Docker镜像类似于虚拟机镜像，可以将它理解为一个只读的模板。例如，一个镜像可以包含一个基本的操作系统环境，里面仅安装了一个Apache应用程序（或用户需要的其他软件）。可以把它称为一个Apache镜像。

镜像是创建Docker容器的基础。通过版本管理和增量的文件系统，Docker提供了一个十分简单的机制来创建和更新现有的镜像。

2. Docker容器

类似于一个轻量级的沙箱，Docker利用容器来运行和隔离应用。容器是从镜像创建的应用运行实例。可以将其启动、开始、停止、删除，而这些容器都是彼此相互隔离的、互不可见的。

可以把容器看做是一个简易版的Linux系统环境（包括root用户权限、进程空间、用户空间和网络空间等）以及运行在其中的应用程序打包而成的盒子。

镜像自身是只读的。容器从镜像启动的时候，会在镜像的最上层创建一个可写层。

3. Docker仓库

Docker仓库类似于代码仓库，它是Docker集中存放镜像文件的场所。企业注册服务器是存放仓库的地方，其上往往存放着多个仓库。每个仓库集中存放某一类镜像文件，往往包括多个镜像文件，通过不同的标签（tag）来进行区分。

根据所存储的镜像公开分享与否，Docker仓库可以分为公开仓库（public）和私有仓库（Private）两种形式。Docker支持用户在本地网络内创建一个只能自己访问的私有仓库。当用户创建了自己的镜像之后就可以使用push命令将它上传到指定的公有或者私有仓库。这样用户下次在另外一台机器上使用该镜像时，只需要将其从仓库上pull下来就可以了。

可以看出，Docker利用仓库管理镜像的设计理念与Git非常相似，实际上在理念设计上借鉴了Git的很多优秀思想。

2.2 Docker安装验证

Docker安装完成后，可以验证Docker安装是否正确，打开终端控制器或其他系统命令行。执行如下命令，确认Docker启动，docker、docker-compose和docker-machine的版本是最新的，并且与Docker.app兼容。如果使用的是不同的版本，输出的内容不同。

$ docker --version
Docker version 1.12.3, build 6b644ec
$ docker-compose --version
docker-compose version 1.8.1, build 878cff1
$ docker-machine --version
docker-machine version 0.8.2, build e18a919

1. 使用下面的简单Docker映像来确认安装是否正常

$ docker run hello-world
Unable to find image 'hello-world:latest' locally
latest: Pulling from library/hello-world
d1725b59e92d: Pull complete 
Digest: sha256:0add3ace90ecb4adbf7777e9aacf18357296e799f81cabc9fde470971e499788
Status: Downloaded newer image for hello-world:latest
Hello from Docker!
This message shows that your installation appears to be working correctly.
To generate this message, Docker took the following steps:
……

1. 启动一个Docker Web服务器，与上面启动hello-world映像类似，如果在本地找不到映像，Docker将从Docker Hub中提取

$ docker run -d -p 80:80 --name webserver nginx

1. 打开浏览器，使用网址http://localhost/访问Nginx的主页，由于使用的是默认的80端口，所以无需在网址后面附加端口号。

2. 当你的web服务器在运行的时候，你可以查看容器明细（使用docker container ls或者docker ps）：

docker ps
CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND                  CREATED             STATUS              PORTS                NAMES
2027665dca2d        nginx               "nginx -g 'daemon off"   21 hours ago        Up 10 minutes       0.0.0.0:80->80/tcp   webserver