最近接觸PAAS相關的知識，在研發過程當中開始使用Docker搭建了本身完整的開發環境，感受生活在PAAS時代的程序員真是幸福，本文會簡要介紹下Docker是什麼，如何利用Docker來搭建本身的開發環境（本文主要是面向Mac OS X），以及期間所遇到的一些坑和解決方案。（本文會要求你對PAAS、LXC、CGroup、AUFS有必定的瞭解基礎，請自行Google ）mysql

大背景–虛擬化技術歷史

計算機虛擬化技術由來已久，從硬件仿真到全虛擬化，再到準虛擬化和操做系統虛擬化，各類技術粉墨登場，種類繁多，說實在的有點眼花繚亂和複雜；但用戶的核心訴求一直是比較簡單的，下降信息技術（IT）的運營成本，提升資源利用率，提升安全性和可靠性等等；雖然說用戶的核心訴求比較簡單，但每一個時代的需求場景倒是不一樣的。在大型機時代，虛擬化技術被用來支持多個用戶可以同時使用大型機，在x86架構時代，隨着企業服務的大規模部署，虛擬化技術主要是用來提升企業資源的利用率，而現現在，隨着雲計算時代的到來，人們對應用的安全性、隔離性愈來愈高，對於部署的標準化以及虛擬機的性能要求愈來愈高。現現在，一種叫Linux容器的虛擬化技術逐漸獲得普遍的應用，它的優勢有許多，本文不一一贅述，有太多的文章能夠參考。linux

什麼是Docker？

docker的英文本意是碼頭工人，也就是搬運工，這種搬運工搬運的是集裝箱（Container），集裝箱裏面裝的可不是商品貨物，而是任意類型的App，Docker把App（叫Payload）裝在Container內，經過Linux Container技術的包裝將App變成一種標準化的、可移植的、自管理的組件，這種組件能夠在你的latop上開發、調試、運行，最終很是方便和一致地運行在production環境下。nginx

Docker的核心底層技術是LXC（Linux Container），Docker在其上面加了薄薄的一層，添加了許多有用的功能。這篇stackoverflow上的問題和答案很好地詮釋了Docker和LXC的區別，可以讓你更好的瞭解什麼是Docker，簡單翻譯下就是如下幾點：git

Docker提供了一種可移植的配置標準化機制，容許你一致性地在不一樣的機器上運行同一個Container；而LXC自己可能由於不一樣機器的不一樣配置而沒法方便地移植運行；
Docker以App爲中心，爲應用的部署作了不少優化，而LXC的幫助腳本主要是聚焦於如何機器啓動地更快和耗更少的內存；
Docker爲App提供了一種自動化構建機制（Dockerfile），包括打包，基礎設施依賴管理和安裝等等；
Docker提供了一種相似git的Container版本化的機制，容許你對你建立過的容器進行版本管理，依靠這種機制，你還能夠下載別人建立的Container，甚至像git那樣進行合併；
Docker Container是可重用的，依賴於版本化機制，你很容易重用別人的Container（叫Image），做爲基礎版本進行擴展；
Docker Container是可共享的，有點相似github同樣，Docker有本身的INDEX，你能夠建立本身的Docker用戶並上傳和下載Docker Image；
Docker提供了不少的工具鏈，造成了一個生態系統；這些工具的目標是自動化、個性化和集成化，包括對PAAS平臺的支持等；

那麼Docker有什麼用呢？對於運維來講，Docker提供了一種可移植的標準化部署過程，使得規模化、自動化、異構化的部署成爲可能甚至是輕鬆簡單的事情；而對於開發者來講，Docker提供了一種開發環境的管理方法，包括映像、構建、共享等功能，然後者是本文的主題。程序員

Docker的安裝和構成

Docker官方自己提供了很是具體的安裝教程，這裏不說具體的安裝過程，請參考Docker安裝（Mac系統），重要的是描述下原理和安裝完成後的結構，好對Docker更好的瞭解。因爲LXC自己不支持Mac內核，所以須要跑一個VirtualBox虛擬機（TinyCoreLinux）來安裝，幸虧Docker社區提供了一個很是方便的工具boot2docker（其實就是一個VBoxManage的包裝shell腳本），用於安裝Mac下的整個Docker環境。具體的結構以下：github

如圖所示，安裝完成後，具體狀況以下：sql

在Mac的home目錄~/.boot2docker下建立了虛擬機所須要的文件，其中boot2docker.iso是虛擬機映像，這是一個由CD-ROM引導的TinyCoreLinux系統；而boot2docker-vm.vmdk文件則是你的虛擬機磁盤，你全部的持久化數據都存放在這裏，包括docker建立的lxc容器等文件。

在Mac下，docker被分爲客戶端docker-client和服務端docker-daemon兩部分，若是是在linux（好比ubuntu），實際上則是同一個可執行文件同時充當客戶端和服務端。docker-daemon能夠監聽unix scoket，也能夠在tcp socket（默認端口爲4234），docker-client會經過一個叫DOCKER_HOST的環境變量讀取服務地址和端口，所以你應該在你的bash_profile文件裏面添加這麼一行：docker

1 2	export DOCKER_HOST=tcp://127.0.0.1:4243

docker-daemon跑在虛擬機上，這個程序實際上就是接收docker-client發送過來的消息命令，建立、啓動和銷燬lxc容器，以及docker自己的版本管理、映像存儲等等運行你的第一個docker容器安裝完成後，就差很少能夠開始建立和運行docker容器了，在這以前，你首先得下載一個Image，什麼是Image？咱們先來了解docker的2個基礎概念：Image和Container。shell

Container和Image 在Docker的世界裏，Image是指一個只讀的層（Layer），這裏的層是AUFS裏的概念，最直觀的方式就是看一下docker官方給出的圖：ubuntu

Docker使用了一種叫AUFS的文件系統，這種文件系統可讓你一層一層地疊加修改你的文件，最底下的文件系統是隻讀的，若是須要修改文件，AUFS會增長一個可寫的層（Layer），這樣有不少好處，例如不一樣的Container能夠共享底層的只讀文件系統（同一個Kernel），使得你能夠跑N多個Container而不至於你的硬盤被擠爆了！這個只讀的層就是Image！而如你所看到的，一個可寫的層就是Container。

那Image和Container的區別是什麼？很簡單，他們的區別僅僅是一個是隻讀的層，一個是可寫的層，你可使用docker commit 命令，將你的Container變成一個Image，也就是提交你所運行的Container的修改內容，變成一個新的只讀的Image，這很是相似於git commit命令，感受真棒！

實際上這就是Docker對Container映像的版本管理基石，AUFS文件系統實在是太美妙了，更多細節能夠參考DotCloud的這篇文章。

運行和退出

在瞭解了Image和Container的概念後，咱們能夠開始下載一個Image，Docker的好處就是提供了一個相似github的Image倉庫管理，你能夠很是方便pull別人的Image下來運行，例如，咱們能夠下載一個ubuntu Image：

1 2	docker pull ubuntu:13.10

這裏的13.10是一個Tag，相似於git的tag，這裏的tag能夠爲你制定一個ubuntu的版本。下載完成後，執行docker images命令能夠列出你已經下載或者本身構建的image：（請容許我使用可愛的馬賽克 :) ）

你能夠看到ubuntu:13.10的大小爲178MB，以及它的IMAGE ID。如今咱們開始運行一個Container，命令很簡單，例如咱們想運行一個執行Shell終端的Container：

如你看到的，你已經進入到一個Shell裏面，能夠執行你想執行的任何命令，就和在ubuntu裏面同樣，進去後默認是在根目錄/下，能夠看到經典的unix/linux目錄結構，以及你所運行的bash版本等信息。你能夠給你的Container定一個名字，經過–name選項，例如這裏命名了shell，往後你就能夠直接用這個名字引用Contanier。

退出一個Container也很簡單，你直接exit就行了。其餘更多的命令這裏不作贅述，由於官方的文檔已經很是全面，這裏只是給一個直觀的初步印象。下面進入主題。

利用Docker搭建開發環境

咱們先看看程序員在搭建開發環境時遇到的一些問題：

軟件安裝麻煩，好比不少公司都使用redhat，通常開發人員又不給root，安裝一個nginx或者是mysql都得本身下載編譯安裝權限問題，沒有root，一些軟件沒法運行，例如dnsmasq；
沒有root，沒法修改hosts，沒法netstat -nptl，沒法tcpdump，沒法iptable
隔離性差，例如不一樣的開發人員若是在同一臺主機環境下共享開發，雖然是用戶隔離，但端口若是不規範可能會衝突；同一個Mysql若是權限管理很差頗有可能誤刪別人的數據
可移植性差，例如和生產環境不一致，開發人員之間也沒法共享；更嚴重的狀況是當有新人入職時，一般須要又折騰一遍開發環境，沒法快速搭建

這些問題能夠經過在本地搭建虛擬機來解決，但虛擬機是一個很笨重的解決方案，Docker是一個很是輕量級的方案，並且還擁有虛擬機沒有的一些功能，例如標準化Image，Image共享等，更重要的是，利用Docker，你能夠運行很是多的容器，在你的Mac下搭建一個分佈式的開發環境根本不是什麼大的問題，並且對內存、磁盤和cpu的消耗相比傳統的虛擬機要低許多，這些都要歸功於AUFS和LXC這兩大神奇的技術。

構建基礎Image

想要搭建一個節省磁盤空間和擴展性良好的開發環境，最重要的第一步就是構建一個基礎性的Image，好比你的主要開發語言是Ruby，那麼你確定須要一個已經安裝好如下工具的基礎Image：

ruby
bundler
gem

而後在此基礎上，你能夠擴展這個基礎的Image（下面叫base）爲不一樣的開發環境，例如rails，或者是nats。固然，你的這個base也能夠從別人的Image擴展而來，還記得咱們剛剛pull下來的ubuntu:13.10這個Image嗎？你能夠從這個Image擴展開始構建你的base，如何作呢？Docker提供了一種標準化的DSL方式，你只須要編寫一個Dockerfile，運行docker build指令，就能夠構建你本身的Image，這有點像Makefile和make命令同樣，只是你們要構建的內容和構建語言不一樣。

Dockerfile的語法請參考Dockerfile Reference，這裏給出上面提到的Ruby開發的base Dockerfile示例：

FROM ubuntu:13.10

RUN apt-get update

RUN apt-get install -y ruby ruby-dev gem

RUN gem install bundler

這裏只用到了很簡單的2個指令：FROM和RUN，FROM指定了咱們要擴展的Image，RUN指定咱們要運行的命令，這裏是安裝ruby，gem、bundler等軟件。寫好Dockerfile後，運行如下指令就能夠建立你的base image了：

1 2	docker build --rm -t dev:base .

-t 選項是你要構建的base image的tag，就比如ubuntu:13.10同樣 –rm 選項是告訴Docker在構建完成後刪除臨時的Container，Dockerfile的每一行指令都會建立一個臨時的Container，通常你是不須要這些臨時生成的Container的如你所想，咱們能夠像運行ubuntu:13.10那樣運行咱們的base了：

1 2	docker run -i -t --name ruby dev:base irb

這裏咱們使用dev:base這個Image運行了一個irb解釋器（Ruby的交互式解釋器）。在構建完base以後，你能夠依樣畫葫蘆構建你的rails環境，很簡單，只須要FROM dev:base，而後RUN安裝你的rails組件就能夠了，再也不贅述。最終你可能構建的開發環境是這樣的：

如上圖所示，base和service都是從ubutnu:13.10繼承而來，他們做爲不一樣的基礎開發環境，base是ruby開發環境（也許命名爲dev:ruby更爲合適？），而service是一些基礎數據服務，例如mysql，memcache，我建議將這些第三方組件集中在一個Container中，由於他們的環境不常常修改，能夠做爲一種底層服務Container運行，除非你須要構建分佈式的服務，例如memcache集羣，那能夠繼續拆分。

指定Image入口

當你構建完你的base Image和其餘應用的Image以後，你就能夠啓動這些Image了，還記得前面咱們給出的運行命令嗎？

1 2	docker run -i -t --name shell dev:base /bin/bash

這裏咱們運行了一個bash，這樣你就能夠在shell裏面執行你所想要執行的任何命令了，可是咱們有時候並不想每次都啓動一個shell，接着再在shell裏面啓動咱們的程序，好比一個mysql，而是想一啓動一個容器，mysql服務就自動運行了，這很簡單，Dockerfile提供了CMD和ENTRYPOINT這2個指令，容許你指定一個Image啓動時的默認命令。CMD和ENTRYPOINT的區別是CMD的參數能夠由docker run指令指定的參數覆蓋，而ENTRYPOINT則不能夠。例如咱們想運行一個memcached服務，能夠這麼寫Dockerfile：

FROM ubuntu:13.10

RUN apt-get install -y memcached CMD memcached -u root -p 40000

或者能夠這麼寫：

FROM ubuntu:13.10

RUN apt-get install -y memcached ENTRYPOINT ["memcached", "-u", "root", "-p", "40000"]

注意不要把memcached啓動爲後臺進程，即加上-d選項，不然docker啓動的container會立刻stop掉，這點我也以爲比較意外。接着咱們build這個Image：

1 2	docker build -t dev:memcache .

這樣，當你build完你的Image後，你能夠直接將該Image運行爲一個容器，它會自動啓動mysql服務：

1 2	docker run --name memcache_service -d dev:memcache

注意使用-d (detach) 選項，這樣這個container就會做爲後臺進程運行了，接着你可使用docker ps命令查看是否有在運行。

磁盤映射

大部分時候你會須要把你host主機（宿主）上的目錄映射到Container裏面，這樣你就很是方便地在host主機上編輯代碼，而後直接就能夠在Container裏面運行它們，而不用手動copy到Container裏面再重啓Container。按理將host的目錄映射到guest（指Container）上應該是一件很容易的事情，就好像VMWare那樣，但惋惜的是，因爲Mac上的Docker多了一層虛擬機，所以多了一層周折，你必須先VM上的目錄經過sshfs mount到host（指Mac）上，而後再將你的目錄或文件copy到這個mount的目錄，再將VM上的這個目錄映射到Container裏，聽起來比較拗口，畫個圖會清晰不少。

如上圖所示，VM裏面的/mnt/sda1/dev/目錄（你須要本身建立）經過sshfs命令mount到了host主機（Mac）的~/workspace/dev/目錄，而VM裏的/mnt/sda1/dev/目錄又被映射到了Container的/src/目錄下，這樣你就能夠在Container裏面的/src/目錄下訪問你的host文件了。具體如何作呢？首先你須要安裝sshfs命令，而後將VM的password寫到一個文件中，例如~/.boot2docker/b2d-passwd，在用sshfs命令mount起VM的/mnt/sda1/dev目錄：

brew install sshfs

cat tcuser > ~/.boot2docker/b2d-passwd

sshfs docker@localhost:/mnt/sda1/dev ~/workspace/dev -p 2022 -o reconnect -o password_stdin < ~/.boot2docker/b2d-passwd

接着你在run一個Container的時候須要經過-v選項來將/mnt/sda1/dev/映射到/src目錄：

1 2	docker run -i -t dev:base -v /mnt/sda1/dev:/src /bin/bash

這樣你就能夠在你的Container的/src目錄下看到你host裏的文件了。磁盤映射還有2個地方須要注意：

你的文件其實是存儲在VM裏面的，也就是說你須要將你的目錄或者文件copy到VM裏面，你sshfs以後，就是copy到~/workspace/dev目錄下
千萬不要sshfs mount非/mnt/sda1下的目錄，由於VM裏面跑的是TinyCoreLinux，這個OS的rootfs是臨時性的（放在內存的，實際上就是boot2docker.iso文件裏面的一個rootfs），所以其根目錄/下的東西（包括/home）根本不會持久化，只有/mnt/sda1這個目錄下的才能持久化。若是你放在/home目錄下，只要VM一重啓，就會丟失的，/mnt/sda1則不會，實際上就是那個~/.boot2docker-vm.vmdk文件掛載到了/mnt/sda1目錄下

端口映射

和磁盤映射同樣，你有時候會須要將Container的端口映射到host主機上，一樣蛋疼的是，因爲多了一層VM，端口映射也顯得比較麻煩。首先你須要設置VirtualBox的端口映射，而後再將Container的端口映射到你的VM裏面：

具體是這麼作的，經過2條命令：

boot2docker ssh -L 8000:localhost:8000

docker run -i -t -p 8000:8000

也就是說在docker run的時候經過-p選項指定要映射的端口到VM，而boot2docker ssh命令則是將VM的8000端口映射到了host(Mac)的8000端口，這樣你就能夠經過Mac的localhost:8000訪問Container的8000端口了。其實，有另外一種解決方案就是你不用映射到host（Mac），而是直接登陸到VM裏面進行訪問就行了，boot2docker ssh就能夠登陸到VM，這樣就相似於你的host是ubuntu，但這種解決方案的問題是這個ubuntu太弱了（TinyCoreLinux），若是你在這個ubuntu裏面開發代碼，或者是運行瀏覽器，是很是蛋疼的事情，關鍵仍是這個ubuntu是每次重啓都會復原的！因此我建議仍是作多一層映射好了。最後，實際上在VM裏面，你是能夠直接訪問全部的Container的端口的，由於VM到Container的網絡都是橋接的。

其餘的一些坑

在使用的過程當中，還遇到一些很多的坑：

/etc/hosts文件沒法修改，這樣你就不能本身作域名解析
VM的系統時間是UTC +0000的，並且貌似沒法修改
Container的IP沒法指定爲靜態IP，所以每次重啓Container時，IP可能會變化

第1個問題的解決方案是經過安裝dnsmasq軟件來作域名解析：

# 首先，在你的Container裏面安裝dnsmasq軟件:

apt-get install dnsmasq

# 將如下文本添加到 /etc/dnsmasq.conf文件的最後：

listen-address=127.0.0.1 resolv-file=/etc/resolv.dnsmasq.conf conf-dir=/etc/dnsmasq.d user=root

# 接着在/etc/dnsmasq.d/目錄下新建一個文件，隨意起個名字

vi /etc/dnsmqsq.d/dns.conf

# 指定你要映射的域名，例如google.com，則將下面貼進dns.conf文件

address="/google.com/172.17.0.4"

# 最後退出容器，重啓啓動容器時，經過-dns選項指定域名服務器

docker run -i -t -dns 127.0.0.1 -dns 8.8.8.8 dev:base /bin/bash

# 必定要注意上面添加google的域名服務器8.8.8.8，不然你訪問不了外網

# 進去Container後，啓動dnsmasq，這樣你就可以ping google.com了

/etc/init.d/dnsmasq start

第2個問題的解決方案就稍微麻煩些，起碼我沒有找到更好的解決方案，我是將boot2docker.iso文件從新制做一次來解決這個問題的：

# 首先你須要將boot2docker.iso文件mount到一個目錄下

hdiutil mount ~/.boot2docker/boot2docker.iso

# 系統會mount到/Volumes/boot2docker目錄下，而後你最好將這下面的東西copy出來到一個另外的目錄，這樣咱們好製做一張新的ISO

cp -r /Volumes/boot2docker/* ~/tmp/

# 接着咱們修改如下文件

vi ~/tmp/boot/isolinux/isolinux.cfg

# 將其中的如下這行修改：

append loglevel=3 user=docker console=ttyS0 console=tty0 nomodeset norestore base

# 修改成：（其實就是加了tz的啓動參數），而後保存

append tz=CST-8 loglevel=3 user=docker console=ttyS0 console=tty0 nomodeset norestore base

# 接着你必須在ubuntu環境下從新制做ISO文件，你能夠利用docker跑一個ubuntu，哈哈，假設你將boot2docker目錄copy到了ubuntu的/src/目錄下，那麼接着這麼作

# 安裝xorriso命令

apt-get install xorriso

# 構建ISO映射

xorriso -as mkisofs -J -R -V boot2docker -no-emul-boot -boot-load-size 4 -boot-info-table -b boot/isolinux/isolinux.bin -c boot/isolinux/boot.cat -o /boot2docker.iso /src/

# 這樣就生成了/boot2docker.iso文件，最後你就能夠替換到VM的啓動ISO文件了，而後重啓VM了

boot2docker restart

# 最後你必須設置你的VM爲正確的時間，使用date -s 命令，最後用date命令查看，你就能看到CST時區的正確時間了

Sun Mar 30 00:27:13 CST 2014

# 對於你啓動的container，你都必須從新設置TZ環境變量，不然即便VM是CST-8，你的container仍是UCT +00:00的時間

export TZ='CST-8'

第三個問題暫時沒法解決（可能須要編輯底層的LXC配置文件）。

docker的限制以及後續的一些想法

docker其實仍是有一些限制的：

要求你的環境是Linux的，並且內核必須很新（>= 2.6.27 (29)），這實際上是LXC自己的限制，和docker無關
docker的Container目前host是不能修改的，固然有解決方案（dnsmasq）
docker的Container也暫時沒法指定靜態IP

用docker做爲開發環境甚至是生產環境其實還有不少地方值得嘗試：

在團隊內部構建本地的倉庫，標準化全部的開發環境，使得團隊的新人能夠快速上手
在生產環境部署docker，這實際上是PAAS的虛擬化和自動化的一種方式，利用LXC和Docker可以更便捷地實施PAAS
嘗試用docker作分佈式集羣模擬和測試，成本會更加低廉，更加容器維護

參考文章

原文地址： http://tech.uc.cn/?p=2726

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利用Docker構建開發環境

大背景–虛擬化技術歷史

什麼是Docker？

Docker的安裝和構成

運行和退出

利用Docker搭建開發環境

構建基礎Image

指定Image入口

磁盤映射

端口映射

其餘的一些坑

docker的限制以及後續的一些想法

參考文章