Docker系列1：Docker與容器基礎知識介紹

1.什麼是容器

說docker必需要要說容器，因此咱們須要首先來講一下容器的概念。

• 其實容器就是一工具，泛指能夠容納其餘的物品工具，能夠用來存儲、運輸物品；物品能夠放在容器中的，而容器能夠保護物品。

常見的容器：

• 瓶子

• 籃子

• 碗

• 集裝箱

• 櫃子

2.虛擬化技術

說容器，就必須對比容器和虛擬化技術，首先就說虛擬化技術。

咱們實現虛擬化技術主要有兩種

方式1：主機虛擬化

這裏所虛擬化的是整個硬件平臺，好比vmware、virtual box，他們所虛擬出來的是一個完整的裸機，咱們能夠再這個裸機上隨意的安裝os和軟件。

主機虛擬化是分爲兩類的

l type-I（類型1的虛擬化）

l type-ii（類型2的虛擬化）

程序運行在虛擬機中，確定比運行在物理機中性能差，那麼爲何還要將其運行在虛擬機中？

• 複用：好比須要運行兩個tomcat，讓其工做在虛擬機中，就能夠實現8080套接字不衝突了

• 隔離：一個進程在虛擬機中作任何操做，對於其餘虛擬機中的進程和物理機中的進程都是沒有影響的

那麼咱們怎麼即實現隔離，又不影響性能呢？

• 一個主機在運行起來以後，分爲內核空間和用戶空間，在用戶空間中就是運行用戶空間進程。

• 默認全部的用戶進程都是在同一個用戶空間的，那麼此時咱們要想隔離多個進程的運行環境，就能夠建立多個用戶空間，並且多個用戶空間是互相隔離的

• 這裏一個一個性對獨立的用戶空間就是咱們所謂的linux 容器。

使用容器，目的是爲了建立一個隔離的環境，在這個隔離環境環境中，應該至少包括隔離以下幾個層面

• UTS：主機名和域名

• Mount：工做目錄，也稱之爲安裝樹

• IPC：ipc是必需要進行隔離的，若是不隔離IPC，那麼多個進程就能夠互相通訊，那麼就不存在隔離了

• PID：隔離PID也是必須的

• user 和group：在容器中也要有獨立的用戶，好比都要有root ，可是這個root確定不能都是真正的root，由於若是是真root用戶的話，就有權限刪除其餘容器中的內容了。

• network：隔離網絡是最爲重要的，由於一個容器做爲一個獨立的單元工做，那麼就須要爲每一個容器準備一個網卡、接口、tcp/IP協議棧。

這裏有個概念就是namespaces（名稱空間）

• linux的內核原生就支持了6種名稱空間，在構建容器的時候，就是從這6個名稱空間中抽取出來一部分構成一個容器。

各類名稱空間與所支持的內核版本

• 從這裏能夠看到，若是想更好的使用容器技術，centos6就不適合了。

3.LXC

所謂的LXC，其實就是linux Container，這是一種基於模板的方式實現容器技術應用的解決方案 ，在LXC中包含了一組工具

• lxc-create：快速建立容器的命令

4.什麼是Docker

• 其實docker就是lxc的二次封裝發行版，他是用lxc做爲容器引擎，同時使用鏡像技術，將一個操做類型容器所須要的文件提取安裝好，並打成一個包

• 當建立容器的時候，只須要將這個包複製N份並啓動容器，這樣就行了，速度很快。

• 當用docker建立容器的時候，其實就是用lxc create來建立一個容器。

• docker極大的下降了容器的使用難度

用來存放鏡像的服務器，咱們稱之爲docker倉庫，在這個倉庫中有咱們幾乎能想到的所有的容器

• docker使用了一種更爲精巧的設計，那就是每一個容器中僅僅運行一個進程。

• 好比在一個容器中僅僅運行nginx，若是要用apache，就須要下載另外一個容器了，此時的nginx和apache就可會經過容器間的通訊邏輯進行通訊。

• 這裏讓每一個進程運行在一個獨立的容器中，並且咱們也知道容器是一個隔離的環境，那麼這樣一來，一個進程出現了問題，對於其餘的進程是不會受到影響的。

 

使用docker另個一好處：真正的實現的一次編寫，處處運行了

• 如今咱們的生成環境中，都是多版本並行的，如同時用着centos5 6 7，同時還用着windows、ubuntu等系統，若是這個時候要開發一個程序在全部的平臺都能運行，這個時候每每是須要有好幾個團隊分別開發面向不一樣系統的版本。

• 而有了docker之後，就只須要開發一個版本，並將這個軟件作到一個docker鏡像中，這樣只須要將這個鏡像放到任意的平臺上，只要這個平臺有docker，那麼就能夠運行這個鏡像，同時這個程序也就能夠開始運行了，因此，軟件開發的難度大大下降了。

 

再來講docker鏡像的構建方式

• docker鏡像的構建方式是很特殊的，稱之爲：分層構建、聯合掛載

以構建nginx鏡像爲例解釋一下

• 先作一個最底層、純淨的系統，好比最小化的centos6系統

• 在這個centos系統的基礎上安裝一個nginx就構成了鏡像

注意，構建的鏡像只包含nginx自己，而不包含centos操做系統內容

• 這個鏡像就包含了兩層，這兩層共同構成了運行在了linux上的centos

• 當啓動容器的時候，須要將這兩層都掛載上去就能夠用了，這就是分層構建、聯合掛載，

• 若是須要啓動多個鏡像，其中有nginx、tomcat、apache等，如都是基於centos的，因此在下載的時候，只須要下載一個centos，再分別下載須要層就能夠了。

爲什麼能實現多個上層應用公用底層系統？

• 是由於底層的centos和tomcat都是隻讀的。

• 當用戶在所建立的容器中執行寫操做的時候，底層是隻讀沒法修改

• 因此，這個時候就會底層的資源複製一份上來，而後在複製的這層中進行修改，這種機制稱之爲：寫時複製。

關於容器編排工具

• 好比咱們有100個主機能夠運行docker，當須要啓動容器的時候，只須要編排工具發送指令，這個編排工具根據算法從後端的這幾種找一個來啓動docker

• 再好比，咱們要運行amp的環境，這裏三個程序就是三個容器，這三個容器的啓動順序是有關係的，因此就須要設置啓動的順序，這樣編排工具還須要能夠根據順序依次啓動。

編排有不少：

• 第一個：docker本身的編排工具：這裏實際上是三個工具的組合，machine+swarm+compose

• 第二個：ASF的，meos+marathon

• 第三個：google的，kubbernets，簡稱k8s，這是由於k和s間有8個字母

5.對比kvm虛擬化

• kvm：基於硬件虛擬化技術，是須要cpu支持的，是虛擬出來一個虛擬機，虛擬機管理器是須要佔用額外的系統資源的，也就是即便不跑任何虛擬機，都須要佔用6%左右的系統資源

• docker：基於內核虛擬化技術，沒有虛擬任何東西，可是是經過隔離技術實現的，因此不會對系統帶來額外的開銷。

6.對比openstack虛擬化

• 真正的docker是不該該當作虛擬機用的（雖然能夠）

7.docker架構

整個架構分爲了三個部分

l 1：客戶端：cient

l 2：服務器端：docker_hosts

l 3：倉庫端：registery

l 各個部分之間通訊是基於http或者https進行通訊的

docker_host部分

    服務器端就是靠運行docker daemon來運行在守護進程模式的下的，此時的docker就會監聽在一個套接字之上了，並且docker是支持三種套接字的

l ipv4套接字

l ipv6套接字

l unix socket套接字：也就是監聽在一個本地文件上。

docker倉庫

• 首先docker的registery中提供了docker鏡像的存儲功能，並且還提供了用戶登陸下載鏡像時候的認證功能。
  

• 另外docker的registery中，還包括repository，一個repository就是一個目錄，在一個目錄中只存儲一個應該程序的鏡像，好比要建立的nginx的鏡像，那麼就建立一個目錄，這個目錄名就是nginx，全部的nginx的鏡像都是放在同一個目錄下。

• 由於如今有多個鏡像，那麼若是想惟一的標識一個鏡像，就須要藉助於 tag（標籤），好比第一個1.9 1.11 1.23，這樣經過repo名稱和標籤名的組合，就能夠惟一的標識一個鏡像。
  

• docker官方提供有docker倉庫，可是其實也有第三方提供的，並且也能夠本身作docker倉庫。

5.docker的應用場景

1.簡化配置

• 工做中的環境有生產環境、測試環境、開發環境測試環境又分爲功能測試、性能測試；生產環境又分爲預生產環境和生成環境。

• 這麼多的環境，環境不一樣，配置也就不一樣，若是配置不一樣，那麼就可能會致使上線失敗，使用docker就能夠簡化配置，作一個鏡像，使用這個鏡像就能夠完成部署上線。

2.代碼流水線管理

• 開發人員在開發完成之後，將代碼傳遞到服務器上，而後測試人員能夠從服務器上拉去代碼進行測試，測試完成之後，開始進行發佈，首先就是進行灰度發佈，而後纔是正事發布。

3.開發效率

• 新員工入職後配置各類環境，這個過程就每每是比較麻煩的，那麼這裏，咱們就能夠用docker作個容器輕鬆來實現。

4.應用隔離

• 各個應用之間互相是隔離的。

5.服務器整合

• 也就是說一個服務器能夠跑多個容器實例

6.調試能力

• 處理bug的能力

7.多租戶

8.快速部署

• docker是秒級的，啓動速度極其快。

• 好比以前說過，春晚的微信搶紅包，用的是docker，說是能夠1秒啓動1000個docker程序。

大中型公司選擇docker的理由

l 技術儲備

l 跟上節奏，提高自身技術

l 符和當前業務需求

    （目前廣泛都是第二個，根本都不是第一個和第三個）