10分鐘快速掌握Docker必備基礎知識

時間 2019-11-06

原文原文鏈接

原創做者，公衆號【程序員讀書】，歡迎關注公衆號，轉載文章請註明出處哦。mysql

Docker是時下熱門的容器技術，相信做爲一名開發人員，你必定據說過或者使用過，不少人會把Docker理解爲一個輕量級虛擬機，但其實Docker與虛擬機(VM)是兩種不一樣的計算機虛擬化技術，也有不少人會以爲，有了虛擬機，那爲何還要使用Docker呢？linux

帶着內心的一點點疑問，讓咱們一塊兒來學習Docker吧。程序員

沒有虛擬化技術的原始年代

咱們仔細想一想，在沒有計算虛擬化技術的「遠古」年代，若是咱們要部署一個應用程序(Application)，通常的步驟是怎麼樣的？sql

第一步確定是先要準備一臺物理服務器，而後在物理服務器上安裝一個操做系統(Operating System)，有了操做系統以後，便在操做系統上安裝運行咱們的應用程序，這個過程能夠用下面的圖來表示：docker

物理服務器部署應用示意圖

那麼，這種方式有什麼問題呢？其實，在物理機上部署應用有如下幾個缺點：編程

部署很是慢：由於咱們得先準備硬件服務器，接着還要安裝操做系統，而後再部署應用程序，並且應用程序還有不少的依賴軟件，因此這個過程是比較慢的。centos
成本很是高：主要是物理器成本過高，即便是部署一個簡單的應用，也須要一臺服務器。bash
資源浪費：若是應用太簡單，也容易浪費硬件資源，好比CPU和內存服務器
遷移和擴展太慢：若是須要遷移應用，或者擴展應用，都要再準備其餘的物理服務器，過程很麻煩，也很慢。網絡

那麼有什麼辦法能夠解決這些問題呢？答案即是虛擬化技術。

使用虛擬機部署應用程序的年代

什麼是虛擬化技術

談到計算機的虛擬化技術，咱們直接想到的即是虛擬機，虛擬機容許咱們在一臺物理計算機模擬出多臺機器,簡單地理解，虛擬化技術就是在一臺物理計算機上，經過中間虛擬軟件層Hypervisor隔離CPU、內存等硬件資源，虛擬出多臺虛擬服務器，這樣作的話，一臺物理服務器即可以安裝多個應用程序，達到資源利用的最大化，並且多個應用之間相互隔離，以下圖所示：

虛擬機上部署應用示意圖

虛擬機的優勢

能夠把資源分配到不一樣的虛擬機，達到硬件資源的最大化利用
與直接在物理機上部署應用，虛擬機更容易擴展應用。
雲服務:經過虛擬機虛擬出不一樣的物理資源，能夠快速搭建雲服務。

虛擬機的不足之處

虛擬機的不足之處在於對物理服務器資源的消耗，當咱們在物理服務器建立一臺虛擬機時，便須要虛擬出一套硬件並在上面運行完整的操做系統，每臺虛擬機都佔用許多的服務器資源。

Docker是什麼？

相對於虛擬機的笨重，Docker則更顯得輕量化，所以不會佔用太多的系統資源。

Docker是使用時下很火的Golang語言進行開發的，其技術核心是Linux內核的Cgroup,Namespace和AUFS類的Union FS等技術，這些技術都是Linux內核中早已存在不少年的技術，因此嚴格來講Docker並非一個徹底創新的技術，Docker經過這些底層的Linux技術，對Linux進程進行封裝隔離，而被隔離的進程也被稱爲容器，徹底獨立於宿主機的進程。

因此Docker是容器技術的一種實現，也是操做系統層面的一種虛擬化，與虛擬機經過一套硬件再安裝操做系統徹底不一樣。

docker容器與系統關係示意圖

Docker與虛擬機之間的比較

Docker是在操做系統進程層面的隔離，而虛擬機是在物理資源層面的隔離，二者徹底不一樣，另外，咱們也能夠經過下面的一個比較，瞭解二者的根本性差別。

容器與虛擬機的比較【摘自《Docker-從入門到實踐》】

從上面的容器與虛擬機的對比中，咱們明白了容器技術的優點。

容器解決了開發與生產環境的問題

開發環境與生產環境折射的是開發人員與運維人員之間的矛盾，也許咱們經常會聽到開發人員對運維人員說的這樣一句話：「在個人電腦運行沒問題，怎麼到了你那裏就出問題了，確定是你的問題」，而運維人員則認爲是開發人員的問題。

開發人員須要在本機安裝各類各樣的測試環境，所以開發的項目須要軟件越多，依賴越多，安裝的環境也就越複雜。

一樣的，運維人員須要爲開發人員開發的項目提供生產環境，而運維人員除了應對軟件之間的依賴，還須要考慮安裝軟件與硬件之間的兼容性問題。

就是這樣，因此咱們常常看到開發與運維相互甩鍋，怎麼解決這個問題呢？

容器就是一個不錯的解決方案，容器能成爲開發與運維之間溝通的語言，由於容器就像一個集裝箱同樣，提供了軟件運行的最小化環境，將應用與其須要的環境一塊兒打包成爲鏡像，即可以在開發與運維之間溝通與傳輸。

Docker的版本

Docker分爲社區版(CE)和企業版(EE)兩個版本，社區版本能夠無償使用，而企業版則須要付費使用，對於咱們我的開發者或小企業來講，通常是使用社區版的。

Docker CE有三個更新頻道，分別爲stable、test、nightly，stable是穩定版本，test是測試後的預發佈版本，而nightly則是開發中準備在下一個版本正式發佈的版本，咱們能夠根據本身的需求下載安裝。

如何安裝Docker?

好了，經過前面的介紹，咱們應該對Docker有了初步的瞭解，下面開始進入Docker的學習之旅了。

而學習Docker的第一步，從安裝Docker運行環境開始，咱們以Docker的社區版本(CE)安裝爲例。

Docker社區版本提供了Mac OS,Microsoft Windows和Linux(Centos,Ubuntu,Fedora,Debian)等操做系統的安裝包，同時也支持在雲服務器上的安裝，好比AWS Cloud。

在Windows系統上安裝

Docker Desktop for Windows

Docker爲Windows提供了一個桌面應用程序管理的安裝包(Docker Desktop for Windows)，不過對系統有如下幾點要求：

必須是64位Windows10專業版，企業版，教育版，構建在15063或更高版本，
在BIOS中啓用虛擬化。一般，默認狀況下啓用虛擬化。
至少有4GB內存。
CPU支持SLAT。

若是操做系統知足上面的要求，則能夠直接下載安裝包直接安裝，在安裝成功後，Docker並不會自動啓動，須要咱們本身啓動，咱們能夠在開始菜單中找到Docker，以下圖，單擊啓動即可啓動。

Docker Toolbox

若是系統達不到上面的要求，好比說你用的是Windows 7操做系統，這時候要想使用Docker，便須要藉助Docker Toolbox，Docker Toolbox是Docker提供的在比較舊的Mac OS,Windows操做系統上安裝Docker環境的工具集。

Docker Toolbox包括docker-cli(就是咱們在終端使用的docker命令行工具)，docker-compose(多容器管理工具),docker-mecahine，VirtualBox(虛擬機)，Kitematic(docker的GUI管理工具)。

本質上使用Docker Toolbox安裝Docker環境，其實是在VirtualBox中建立一個Linux虛擬機，並在虛擬機上安裝Docker。

另外，在安裝過程當中會開啓Windows的Hyper-V模塊(Windows操做系統實現虛擬化的一種技術)，這裏面有個要注意的點是若是開啓了Hyper-V，則VirtualBox再也不生效了。

在Mac OS上安裝

如同Windows操做系統同樣，Docker爲Mac OS也同樣提供一個桌面應用程序(Docker Desktop for Mac)，比較簡單，從docker官網上下載Dokcer.dmg安裝，打開Docker.dmg，以下圖所示：

直接拖動Docker圖標便完成了安裝。

對於比較老的Mac OS操做系統，也能夠像Windows同樣，使用Docker Toolbox，這點能夠參考上面的介紹。

在Mac OS上安裝完成以後，在Application中找到Docker圖標，雙擊打開即可以啓動Docker了，以下：

在Linux上安裝

在Linux操做系統上的安裝，主要以Centos7爲例，其餘Linux系統的發行版本，如Ubuntu，Debian，Fedora等，能夠自行查詢Docker的官方文檔。

刪除舊的docker版本

可能有些Linux預先安裝Docker，但通常版本比較舊，因此能夠先執行如下代碼來刪除舊版本的Docker。

$ sudo dnf remove docker \
                  docker-client \
                  docker-client-latest \
                  docker-common \
                  docker-latest \
                  docker-latest-logrotate \
                  docker-logrotate \
                  docker-selinux \
                  docker-engine-selinux \
                  docker-engine
複製代碼

指定安裝版本

$ sudo yum-config-manager \
    --add-repo \
    https://download.docker.com/linux/centos/docker-ce.repo
複製代碼

使用yum安裝docker

$ sudo yum install docker-ce docker-ce-cli containerd.io
複製代碼

啓動docker服務器

# 啓動docker守護進程
$ sudo systemctl start docker
複製代碼

測試安裝是否成功

經過上面幾種方式安裝了Docker以後，咱們能夠經過下面的方法來檢測安裝是否成功。

打印docker版本

# 打印docker版本
$ docker version 
複製代碼

拉取鏡像並運行容器

# 拉取hello-world鏡像
docker pull hello-world

# 使用hello-world運行一個容器
docker run hello-world
複製代碼

運行上面的命令以後，若是有以下圖所示的輸出結果，則說明安裝已經成功了。

Docker的基本概念

鏡像(Image)、容器(Container)與倉庫(Repository)，這三個是docker中最基本也是最核心的概念，對這三個概念的掌握與理解，是學習docker的關鍵。

鏡像(Image)

什麼是Docker的鏡像？

Docker本質上是一個運行在Linux操做系統上的應用，而Linux操做系統分爲內核和用戶空間，不管是Centos仍是Ubuntu，都是在啓動內核以後，經過掛載Root文件系統來提供用戶空間的,而Docker鏡像就是一個Root文件系統。

Docker鏡像是一個特殊的文件系統，提供容器運行時所需的程序、庫、資源、配置等文件，另外還包含了一些爲運行時準備的一些配置參數（如匿名卷、環境變量、用戶等）。

鏡像是一個靜態的概念，不包含任何動態數據，其內容在構建以後也不會被改變。

下面的命令是一些對鏡像的基本操做，以下：

查看鏡像列表

# 列出全部鏡像
docker image ls
複製代碼

因爲咱們前面已經拉取了hello-world鏡像，因此會輸出下面的內容：

REPOSITORY                                      TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
hello-world                                     latest              fce289e99eb9        7 months ago        1.84kB
複製代碼

下面的命令也同樣能夠查看本地的鏡像列表，並且寫法更簡潔。

# 列表全部鏡像
docker images
複製代碼

從倉庫拉取鏡像

前面咱們已經演示過使用docker pull命令拉取了hello-world鏡像了，固然使用docker image pull命令也是同樣的。

通常默認是從Docker Hub上拉取鏡像的，Docker Hub是Docker官方提供的鏡像倉庫服務(Docker Registry)，有大量官方或第三方鏡像供咱們使用，好比咱們能夠在命令行中輸入下面的命令直接拉取一個Centos鏡像：

docker pull centos
複製代碼

docker pull命令的完整寫法以下：

docker pull [選項] [Docker Registry 地址[:端口號]/]倉庫名[:標籤]
複製代碼

拉取一個鏡像，須要指定Docker Registry的地址和端口號，默認是Docker Hub，還須要指定倉庫名和標籤，倉庫名和標籤惟一肯定一個鏡像，而標籤是可能省略，若是省略，則默認使用latest做爲標籤名，另外，倉庫名則由做者名和軟件名組成。

那麼，咱們上面使用centos，那是由於省略做者名，則做者名library,表示Docker官方的鏡像，因此上面的命令等同於：

docker pull library/centos:latest
複製代碼

所以，若是拉取非官方的第三方鏡像，則須要指定完整倉庫名，以下：

docker pull mysql/mysql-server:latest
複製代碼

運行鏡像

使用docker run命令，能夠經過鏡像建立一個容器，以下：

docker run -it centos /bin/bash
複製代碼

刪除鏡像

當本地有些鏡像咱們不須要時，那咱們也能夠刪除該鏡像，以節省存儲空間，不過要注意，若是有使用該鏡像建立的容器未刪除，則不容許刪除鏡像。

# image_name表示鏡像名，image_id表示鏡像id
dockere image rm image_name/image_id
複製代碼

刪除鏡像的快捷命令：

docker rmi image_name/image_id
複製代碼

好了，關於Docker鏡像的相關知識，咱們就簡單地介紹到這裏，有機會的話，咱們單獨寫一篇文章來談談，特別構建Docker鏡像部分的相關知識，有必要深刻再學習一下。

容器(Container)

Docker的鏡像是用於生成容器的模板，鏡像分層的，鏡像與容器的關係，就是面向對象編程中類與對象的關係，咱們定好每個類，而後使用類建立對象，對應到Docker的使用上，則是構建好每個鏡像，而後使用鏡像建立咱們須要的容器。

啓動和中止容器

啓動容器有兩種方式，一種是咱們前面已經介紹過的，使用docker run命令經過鏡像建立一個全新的容器，以下：

docker run hello-world
複製代碼

另一種啓動容器的方式就是啓動一個已經中止運行的容器：

# container_id表示容器的id
docker start container_id
複製代碼

要中止正在運行的容器可使用docker container stop或docker stop命令，以下：

# container_id表示容器的id
docker stop container_id
複製代碼

查看全部容器

若是要查看本地全部的容器，可使用docker container ls命令：

# 查看全部容器
docker container ls
複製代碼

查看全部容器也有簡潔的寫法，以下：

# 查看全部容器
docker ps
複製代碼

刪除容器

咱們也可使用docker container rm命令，或簡潔的寫法docker rm命令來刪除容器，不過不容許刪除正在運行的容器，所以若是要刪除的話，就必須先中止容器，

# container_id表示容器id,經過docker ps能夠看到容器id
$ docker rm container_id
複製代碼

當咱們須要批量刪除全部容器，能夠用下面的命令：

# 刪除全部容器
docker rm $(docker ps -q)
複製代碼

# 刪除全部退出的容器
docker container prune
複製代碼

進入容器

# 進入容器,container_id表示容器的id,command表示linux命令,如/bin/bash
docker exec -it container_id command
複製代碼

倉庫(Repository)

在前面的例子中，咱們使用兩種方式構建鏡像，構建完成以後，能夠在本地運行鏡像，生成容器，但若是在更多的服務器運行鏡像呢？很明顯，這時候咱們須要一個可讓咱們集中存儲和分發鏡像的服務，就像Github可讓咱們本身存儲和分發代碼同樣。

Docker Hub就是Docker提供用於存儲和分佈鏡像的官方Docker Registry，也是默認的Registry，其網址爲https://hub.docker.com，前面咱們使用docker pull命令便從Docker Hub上拉取鏡像。

Docker Hub有不少官方或其餘開發提供的高質量鏡像供咱們使用，固然，若是要將咱們本身構建的鏡像上傳到Docker Hub上，咱們須要在Docker Hub上註冊一個帳號，而後把本身在本地構建的鏡像發送到Docker Hub的倉庫當中，Docker Registry包含不少個倉庫，每一個倉庫對應多個標籤，不一樣標籤對應一個軟件的不一樣版本。