Docker學習筆記——製做容器與容器概念

Docker能作些什麼？

1.docker可以解決虛擬機可以解決的問題

2.隔離應用依賴

3.建立應用鏡像並複製

4.建立容易分發的即啓即用的應用

5.docker的想法是建立軟件程序可移植的輕量容器

 

鏡像

1.docker的鏡像相似虛擬機的快照

2.在現有鏡像的基礎上建立鏡像

容器

1.能夠從鏡像中建立容器

2.容器和虛擬機同樣是隔離的，它也擁有一個惟一ID和惟一供讀人的名字，docker容許公開容器的公開端口

3.容器是被來設計運行一個應用的 而不是一臺機器

4.容器應該是短暫和一次性的

 

 

連接：

1.容器啓動時將會被分配一個私有IP，其餘容器可使用這個IP與其進行通信，所以，容器能夠共享一個本地網絡

2.docker容許你在建立一個新容器時引用其餘現存容器，在你剛建立的容器中被引用的容器會得到一個別名，咱們就能夠定義 ，這兩個容器連接在了一塊兒。

3.好比一個DB容器已經在運行，咱們建立web容器的時候引用這個DB容器，給它起一個別名叫作dbapp,那麼在這個新建的web容器中，咱們能夠在任什麼時候候使用主機名dbapp和DB通訊

 

docker的兩樣法寶

Cgroups

做用：

限制linux進程組的資源佔用

爲進程組製做PIDS,UTS,IPC,網絡和裝載命名空間

Cgroup建立一個環境，進程能夠在其中運行，並與操做系統的其餘進程進行隔開

 

容器runtime

容器runtime是容器真正運行的地方，runtime須要和操做系統kernel緊密結合，爲容器提供運行環境。

好比說，java程序比做一個容器，JVM就是runtime。JVM爲java程序提供運行環境。

因此容器只能在runtime裏面運行

 

 

lxc、runc 和 rkt 是目前主流的三種容器 runtime。

lxc 是 Linux 上老牌的容器 runtime。Docker 最初也是用 lxc 做爲 runtime。

runc 是 Docker 本身開發的容器 runtime，符合 oci 規範，也是如今 Docker 的默認 runtime。

rkt 是 CoreOS 開發的容器 runtime，符合 oci 規範，於是可以運行 Docker 的容器。

容器管理工具

除了運行環境，使用者也得須要工具來管理容器。容器管理工具對內與runtime交互，對外爲用戶提供interface.

lxd是lxc對應的容器管理工具；runc的管理工具是docker engine。docker engine 包含後臺 deamon 和 cli 兩個部分。咱們一般提到 Docker，通常就是指的 docker engine。rkt 的管理工具是 rkt cli。

容器定義工具

容器定義工具容許用戶定義容器的內容屬性，這樣容器就可以被保存，共享和重建

docker image 是 docker 容器的模板，runtime 依據 docker image 建立容器。

dockerfile 是包含若干命令的文本文件，能夠經過這些命令建立出 docker image。

ACI (App Container Image) 與 docker image 相似，只不過它是由 CoreOS 開發的 rkt 容器的 image 格式。

 

倉庫Registy

容器是經過image建立的，須要一個倉庫統一存放image，這個倉庫就叫作Registy

 

 企業能夠用 Docker Registry 構建私有的 Registry。

Docker Hub（https://hub.docker.com )是 Docker 爲公衆提供的託管 Registry，上面有不少現成的 image，爲 Docker 用戶提供了極大的便利。

Quay.io（https://quay.io/  )是另外一個公共託管 Registry，提供與 Docker Hub 相似的服務。

 容器OS

由於容器有runtime,因此幾乎全部的linux、MAC OS和windows均可以運行容器

容器 OS 是專門運行容器的操做系統。與常規 OS 相比，容器 OS 一般體積更小，啓動更快。由於是爲容器定製的 OS，一般它們運行容器的效率會更高。

目前已經存在很多容器 OS，CoreOS、atomic 和 ubuntu core 是其中的傑出表明。

 

容器平臺技術

容器核心技術可以讓讓容器在單個主機上運行，容器平臺技術可以讓容器做爲集羣在分佈式環境中運行。容器平臺技術以下圖：

 

分爲容器編排技術、容器管理平臺、基於容器的PaaS。

 

容器編排引擎

基於容器的應用通常會採用微服務架構。在這中間架構下，應用被劃分紅不一樣的組件，並以服務的方式運行在各個容器中，經過API對外提供服務，爲了保證服務的高可用，每一個組件會運行多個相同的容器。

這些容器會組成集羣，集羣中的容器會根據業務動態的建立、遷移和銷燬。

這樣基於微服務架構的系統其實是一個動態可伸縮的系統。容器編排引擎就排上用場了。

編排（orchestration），一般包括容器管理、調度、集羣定義和服務發現。經過容器編排引擎、容器被有機的組合成微服務應用，實現業務需求。

docker swarm 是 Docker 開發的容器編排引擎。

kubernetes 是 Google 領導開發的開源容器編排引擎，同時支持 Docker 和 CoreOS 容器。

mesos 是一個通用的集羣資源調度平臺，mesos 與 marathon 一塊兒提供容器編排引擎功能。

以上三者是當前主流的容器編排引擎。

容器管理平臺

容器管理平臺是在容器編排引擎之上的一個更爲通用的平臺。一般容器管理平臺可以支持多個編排引擎，抽象了編排引擎的底層實現細節。

好比：application catalog和一鍵應用部署

Rancher和Containership是容器管理平臺的典型表明

 

容器支持技術

 

 容器網絡

 容器使得網絡變得複雜，用戶須要專門的解決方案來管理容器與容器，容器與其餘實體之間的連通性和隔離性。

docker network是docker原生的解決方案。

 

服務發現

微服務的最大特色是動態變化，當負載增長時，集羣會自動建立新的容器；負載減少，多餘的容器就會被銷燬。容器也會根據主機的資源狀況在不一樣主機上遷移，容器的IP和端口也隨之改變。

在這種狀況下，必需要讓客戶端可以知道如何訪問容器提供的服務。這就是服務發現的工做。

服務發現會保存集羣中全部微服務的最新信息，好比IP和端口，對外提供的API，提供服務和查詢等。

比較主流的是etcd,consul，zookeeper。

 

製做第一個容器

準備這些條件：

1.一個Ubuntu系統

2.這個系統可以聯網，最起碼ping www.baidu.com是能夠的

這些準備條件準備好了，接下來就開始作準備工做。

Docker 分爲開源免費的 CE（Community Edition）版本和收費的 EE（Enterprise Edition）版本。下面咱們將按照文檔，經過如下步驟在 Ubuntu 16.04 上安裝 Docker CE 版本。

這裏下載的是CE版本。

 

 

配置Docker的apt源

打開ubuntu虛擬機，ping 一下百度

OK，能夠的，由於製做容器的過程當中須要聯網，這個條件是必要的。

1.安裝包，容許 apt 命令 HTTPS 訪問 Docker 源。執行命令：

sodo apt-get install apt-transport-https ca-certificate curl software-properties-common

 而後會下載一些東西，等待下載完成便可

2.添加 Docker 官方的 GPG
sudo curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | sudo apt-key add -

3.將Docker的源添加到/etc/apt/source.list

sodu add-apt-repository  "deb [arch=amd64] https://download.docker.com/linux/ubuntu $(lsb_release -cs)  stable"

4.刷新apt源

sudo apt-get update

5.安裝Docker

sudo apt-get install docker-ce

這步完成以後，Docker也就安裝完成了，是否是很簡單，接下來就是如何使用Dokcer的問題了。

 

下載你的第一個容器：

docker run -d -p 80:80 httpd

這個過程是，首先docker發現主機上沒有http，而後就會去下載（鏡像中已經安裝好了 Apache HTTP Server），下載完畢以後再運行運行，將容器的80端口映射到主機的80端口。

 

接下來檢測一下容器是否正常運行，瀏覽器中輸入該主機的IP，我這裏是192.168.90.71

OK，web服務器運行成功！

Docker的第一個helloworld也就大功告成！

 

 

什麼是容器？

容器是一個自包含，可移植，輕量級的軟件打包技術。是應用程序在任何地方几乎以相同方式運行。開發人員在開發機上建立好容器，無需任何修改就能在虛擬機，雲服務器或公有云主機上運行。

 

容器與虛擬機

容器有兩部分組成：

1.應用程序自己

2.應用程序所依賴的環境，庫

容器在主機中運行，與操做系統中其餘的進程隔離，這一點區別於虛擬機。

 

傳統的虛擬機技術，如：vmvare，他是建立一個完整的虛擬機，爲了運行應用程序，部署系統，還須要安裝整個操做系統（幾十GB），

下圖展現了二者的區別：

從右圖中能夠看見，全部容器都共享一個系統，對於虛擬機來講，都是一個單獨的系統。

啓動容器不須要啓動整個系統，因此容器部署和啓動速度更快，開銷更小，也更容易遷移。

 

爲何要使用容器技術？

由於方便。這取決於容器使得軟件具有超強的可移植能力。

 

現現在軟件開發的部署相對於之前來講，要複雜不少，開發人員須要使用多種服務構建和組裝應用，並且系統還可能會部署到不一樣的環境中。

並且這個服務都有本身依賴的庫和環境，還有可能存在着動態遷移到不一樣的環境中。

你們作過軟件開發的都知道，軟件部署是一件很麻煩的事情，那麼有沒有一種技術使得軟件部署很平滑呢？

 

開發人員受到了集裝箱的啓發。

之前運送貨物，會擔憂貨物類型不一樣而擔憂損失，好比運送的食物被其餘貨物壓壞了。後來人們發明了集裝箱，標準集裝箱能夠被高效地裝卸、重疊和長途運輸。現代化的起重機能夠自動在卡車、輪船和火車之間移動集裝箱。集裝箱被譽爲運輸業與世界貿易最重要的發明。

Docker 將集裝箱思想運用到軟件打包上，爲代碼提供了一個基於容器的標準化運輸系統。Docker 能夠將任何應用及其依賴打包成一個輕量級、可移植、自包含的容器。容器能夠運行在幾乎全部的操做系統上。

容器意味着環境隔離和可重複性。開發人員只需爲應用建立一次運行環境，而後打包成容器即可在其餘機器上運行。另外，容器環境與所在的 Host 環境是隔離的，就像虛擬機同樣，但更快更簡單。

 

 

Docker的核心組件：

1.Docker客戶端 - Client

2.Docker服務器 - Docker deamon

3.Docker鏡像 - Image

4.倉庫 - Registry

5.Docker容器 - Container

 

Docker架構圖以下：

Docker採用的是C/S架構，客戶端向服務器發送請求，服務器負責建立、運行和分發容器。

 

Docker客戶端：

Docker客戶端的命令以下：

 

Docker服務器：

Docker deamon是服務器組件，以Linux後臺服務方式運行。

Docker daemon 運行在 Docker host 上，負責建立、運行、監控容器，構建、存儲鏡像。

默認配置下，Docker daemon 只能響應來自本地 Host 的客戶端請求。若是要容許遠程客戶端請求，須要在配置文件中打開 TCP 監聽，步驟以下：

　　1.編輯配置文件 /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/docker.service，在環境變量 -H tcp://0.0.0.0，容許來自任意 IP 的客戶端鏈接。

　　2.重啓 Docker daemon。

　　3.服務器 IP 爲 192.168.56.102，客戶端在命令行里加上 -H 參數，便可與遠程服務器通訊

 

Docker鏡像 ：

可將Docker鏡像當作一個只讀模板。一個鏡像裏可能含有一個系統，或者一個Tomcat。

鏡像有多種生成方法：

1. 能夠從無到有開始建立鏡像

2. 也能夠下載並使用別人建立好的現成的鏡像

3. 還能夠在現有鏡像上建立新的鏡像

咱們能夠將鏡像的內容和建立步驟描述在一個文本文件中，這個文件被稱做 Dockerfile，經過執行 docker build <docker-file> 命令能夠構建出 Docker 鏡像。

 

Docker容器：

Docker容器就是Docker運行的環境。對於軟件而言，鏡像像是生命週期的構建和打包階段，容器則是啓動和運行階段。

 

Docker倉庫Registry：

鏡像有多種生成方法：

1. 能夠從無到有開始建立鏡像

2. 也能夠下載並使用別人建立好的現成的鏡像

3. 還能夠在現有鏡像上建立新的鏡像

咱們能夠將鏡像的內容和建立步驟描述在一個文本文件中，這個文件被稱做 Dockerfile，經過執行 docker build <docker-file> 命令能夠構建出 Docker 鏡像.

docker pull 命令是從Registry下載鏡像

docker run命令是先下載鏡像 而後再啓動容器

 

下面看一個運行實例：

1. Docker 客戶端執行 docker run 命令。

2. Docker daemon 發現本地沒有 httpd 鏡像。

3. daemon 從 Docker Hub 下載鏡像。

4. 下載完成，鏡像 httpd 被保存到本地。

5. Docker daemon 啓動容器。

docker images 能夠看下已經下載到本地的鏡像。

 

dokcer ps 能夠查看哪些容器正在運行

 

 

鏡像的分層結構：

實際上，Docker Hub 中 99% 的鏡像都是經過在 base 鏡像中安裝和配置須要的軟件構建出來的。好比咱們如今構建一個新的鏡像，Dockerfile 以下：

① 新鏡像再也不是從 scratch 開始，而是直接在 Debian base 鏡像上構建。
② 安裝 emacs 編輯器。
③ 安裝 apache2。
④ 容器啓動時運行 bash。

 構建過程以下圖所示：

 

能夠看到，新鏡像是從 base 鏡像一層一層疊加生成的。每安裝一個軟件，就在現有鏡像的基礎上增長一層。

問什麼 Docker 鏡像要採用這種分層結構呢？

最大的一個好處就是 - 共享資源。

好比：有多個鏡像都從相同的 base 鏡像構建而來，那麼 Docker Host 只需在磁盤上保存一份 base 鏡像；同時內存中也只需加載一份 base 鏡像，就能夠爲全部容器服務了。並且鏡像的每一層均可以被共享，咱們將在後面更深刻地討論這個特性。

這時可能就有人會問了：若是多個容器共享一份基礎鏡像，當某個容器修改了基礎鏡像的內容，好比 /etc 下的文件，這時其餘容器的 /etc 是否也會被修改？

答案是不會！
修改會被限制在單個容器內。由於容器的Copy-on-Write特性

可寫的容器層

當容器啓動時，一個新的可寫層被加載到鏡像的頂部。
這一層一般被稱做「容器層」，「容器層」之下的都叫「鏡像層」。

全部對容器的改動 - 不管添加、刪除、仍是修改文件都只會發生在容器層中。

1. 添加文件
   在容器中建立文件時，新文件被添加到容器層中。

2. 讀取文件 在容器中讀取某個文件時，Docker 會從上往下依次在各鏡像層中查找此文件。一旦找到，當即將其複製到容器層，而後打開並讀入內存。

3. 修改文件 在容器中修改已存在的文件時，Docker 會從上往下依次在各鏡像層中查找此文件。一旦找到，當即將其複製到容器層，而後修改之。

4. 刪除文件 在容器中刪除文件時，Docker 也是從上往下依次在鏡像層中查找此文件。找到後，會在容器層中記錄下此刪除操做。

 

只有當須要修改時才複製一份數據，這種特性被稱做 Copy-on-Write。可見，容器層保存的是鏡像變化的部分，不會對鏡像自己進行任何修改。

這樣就解釋了咱們前面提出的問題：容器層記錄對鏡像的修改，全部鏡像層都是隻讀的，不會被容器修改，因此鏡像能夠被多個容器共享。

 

如何構建鏡像

使用現成鏡像的好處除了省去本身作鏡像的工做量外，更重要的是能夠利用前人的經驗。特別是使用那些官方鏡像，由於 Docker 的工程師知道如何更好的在容器中運行軟件。

固然，某些狀況下咱們也不得不本身構建鏡像，好比：

1. 找不到現成的鏡像，好比本身開發的應用程序。

2. 須要在鏡像中加入特定的功能，好比官方鏡像幾乎都不提供 ssh。

因此本節咱們將介紹構建鏡像的方法。同時分析構建的過程也可以加深咱們對前面鏡像分層結構的理解。

Docker 提供了兩種構建鏡像的方法：

1. docker commit 命令

2. Dockerfile 構建文件

Docker官方推薦使用Dockerfile構建鏡像。

 

 鏡像緩存

Docker 會緩存已有鏡像的鏡像層，構建新鏡像時，若是某鏡像層已經存在，就直接使用，無需從新建立。

Dockerfile 中每個指令都會建立一個鏡像層，上層是依賴於下層的。不管何時，只要某一層發生變化，其上面全部層的緩存都會失效。

也就是說，若是咱們改變 Dockerfile 指令的執行順序，或者修改或添加指令，都會使緩存失效。

 DockerFile

 

 

Dockerfile指令說明
指令	說明	用法
FROM	指定base鏡像	兩種用法： 1.FROM <image> 指定基礎image爲該image的最後修改的版本 2.FROM <image>:<tag> 指定基礎image爲該image的一個tag版本。
MAINTAINER	設置鏡像的做者，用於將image的製做者相關的信息寫入到image中	MAINTAINER <name>
RUN	在容器中運行制定的命令， 通常用於裝軟件	兩種格式： 1.RUN <command> (the command is run in a shell - `/bin/sh -c`)   2.RUN ["executable", "param1", "param2" ... ]  (exec form)
CMD	（設置container啓動時執行的操做）	三種方式 CMD ["executable","param1","param2"]   2.CMD command param1 param2 (as a shell) 第三種方式：當指定了ENTRYPOINT，那麼使用下面的格式 CMD ["param1","param2"] (as default parameters to ENTRYPOINT)    ENTRYPOINT指定的是一個可執行的腳本或者程序的路徑，該指定的腳本或者程序將會以param1和param2做爲參數執行。因此若是CMD指令使用上面的形式，那麼Dockerfile中必需要有配套的ENTRYPOINT。
ENTRYPOINT	配置容器啓動後執行的命令，而且不可被 docker run 提供的參數覆蓋。   每一個 Dockerfile 中只能有一個 ENTRYPOINT，當指定多個時，只有最後一個起效。	ENTRYPOINT ["executable", "param1", "param2"] (like an exec, the preferred form)   ENTRYPOINT command param1 param2 (as a shell)   該指令的使用分爲兩種狀況，一種是獨自使用，另外一種和CMD指令配合使用。   當獨自使用時，若是你還使用了CMD命令且CMD是一個完整的可執行的命令，那麼CMD指令和ENTRYPOINT會互相覆蓋只有最後一個CMD或者ENTRYPOINT有效。 # CMD指令將不會被執行，只有ENTRYPOINT指令被執行   CMD echo 「Hello, World!」   ENTRYPOINT ls -l     另外一種用法和CMD指令配合使用來指定ENTRYPOINT的默認參數，這時CMD指令不是一個完整的可執行命令，僅僅是參數部分；ENTRYPOINT指令只能使用JSON方式指定執行命令，而不能指定參數。 FROM ubuntu   CMD ["-l"]   ENTRYPOINT ["/usr/bin/ls"]
EXPOSE	設置指令，該指令會將容器中的端口映射成宿主機器中的某個端口。當你須要訪問容器的時候，能夠不是用容器的IP地址而是使用宿主機器的IP地址和映射後的端口。要完成整個操做須要兩個步驟，首先在Dockerfile使用EXPOSE設置須要映射的容器端口，而後在運行容器的時候指定-p選項加上EXPOSE設置的端口，這樣EXPOSE設置的端口號會被隨機映射成宿主機器中的一個端口號。	EXPOSE <port> [<port>...]
ENV	用於設置環境變量	設置了後，後續的RUN命令均可以使用，容器啓動後，能夠經過docker inspect查看這個環境變量，也能夠經過在docker run --env key=value時設置或修改環境變量。 假如你安裝了JAVA程序，須要設置JAVA_HOME，那麼能夠在Dockerfile中這樣寫： ENV JAVA_HOME /path/to/java/dirent
ADD	從src複製文件到容器的dest路徑 若是是一個目錄，那麼會將該目錄下的全部文件添加到容器中，不包括目錄；若是文件是可識別的壓縮格式，則docker會幫忙解壓縮（注意壓縮格式）	ADD  <src>  <dist> <src>是相對被構建的源目錄的相對路徑，能夠是文件或目錄的路徑，也能夠是一個遠程的文件url; <dist>是容器的絕對路徑
VOLUMN	設置指令，使容器中的一個目錄具備持久化存儲數據的功能，該目錄能夠被容器自己使用，也能夠共享給其餘容器使用。咱們知道容器使用的是AUFS，這種文件系統不能持久化數據，當容器關閉後，全部的更改都會丟失。當容器中的應用有持久化數據的需求時能夠在Dockerfile中使用該指令。	VOLUME ["<mountpoint>"]   例： FROM unbuntu VOLUMN [「/tmp/data」]運行經過該Dockerfile生成image的容器，/tmp/data目錄中的數據在容器關閉後，裏面的數據還存在。
WORKDIR	能夠屢次切換(至關於cd命令)，對RUN,CMD,ENTRYPOINT生效。	例：# 在 /p1/p2 下執行 vim a.txt       WORKDIR /p1 WORKDIR p2 RUN vim a.txt