Docker学习笔记——制作容器与容器概念

Docker学习笔记——制作容器与容器概念

Docker能做些什么？

1.docker能够解决虚拟机能够解决的问题

2.隔离应用依赖

3.创建应用镜像并复制

4.创建容易分发的即启即用的应用

5.docker的想法是创建软件程序可移植的轻量容器

镜像

1.docker的镜像类似虚拟机的快照

2.在现有镜像的基础上创建镜像

容器

1.可以从镜像中创建容器

2.容器和虚拟机一样是隔离的，它也拥有一个唯一ID和唯一供读人的名字，docker允许公开容器的公开端口

3.容器是被来设计运行一个应用的 而不是一台机器

4.容器应该是短暂和一次性的

链接：

1.容器启动时将会被分配一个私有IP，其他容器可以使用这个IP与其进行通讯，因此，容器可以共享一个本地网络

2.docker允许你在创建一个新容器时引用其他现存容器，在你刚创建的容器中被引用的容器会获得一个别名，我们就可以定义 ，这两个容器链接在了一起。

3.比如一个DB容器已经在运行，我们创建web容器的时候引用这个DB容器，给它起一个别名叫做dbapp,那么在这个新建的web容器中，我们可以在任何时候使用主机名dbapp和DB通信

docker的两样法宝

Cgroups

作用：

限制linux进程组的资源占用

为进程组制作PIDS,UTS,IPC,网络和装载命名空间

Cgroup创建一个环境，进程可以在其中运行，并与操作系统的其他进程进行隔开

容器runtime

容器runtime是容器真正运行的地方，runtime需要和操作系统kernel紧密结合，为容器提供运行环境。

比如说，java程序比作一个容器，JVM就是runtime。JVM为java程序提供运行环境。

所以容器只能在runtime里面运行

lxc、runc 和 rkt 是目前主流的三种容器 runtime。lxc 是 Linux 上老牌的容器 runtime。Docker 最初也是用 lxc 作为 runtime。runc 是 Docker 自己开发的容器 runtime，符合 oci 规范，也是现在 Docker 的默认 runtime。rkt 是 CoreOS 开发的容器 runtime，符合 oci 规范，因而能够运行 Docker 的容器。

容器管理工具

除了运行环境，使用者也得需要工具来管理容器。容器管理工具对内与runtime交互，对外为用户提供interface.

lxd是lxc对应的容器管理工具；runc的管理工具是docker engine。docker engine 包含后台 deamon 和 cli 两个部分。我们通常提到 Docker，一般就是指的 docker engine。rkt 的管理工具是 rkt cli。

容器定义工具

容器定义工具允许用户定义容器的内容属性，这样容器就能够被保存，共享和重建

docker image 是 docker 容器的模板，runtime 依据 docker image 创建容器。dockerfile 是包含若干命令的文本文件，可以通过这些命令创建出 docker image。ACI (App Container Image) 与 docker image 类似，只不过它是由 CoreOS 开发的 rkt 容器的 image 格式。

仓库Registy

容器是通过image创建的，需要一个仓库统一存放image，这个仓库就叫做Registy

容器OS

因为容器有runtime,所以几乎所有的linux、MAC OS和windows都可以运行容器

容器 OS 是专门运行容器的操作系统。与常规 OS 相比，容器 OS 通常体积更小，启动更快。因为是为容器定制的 OS，通常它们运行容器的效率会更高。

目前已经存在不少容器 OS，CoreOS、atomic 和 ubuntu core 是其中的杰出代表。

容器平台技术

容器核心技术能够让让容器在单个主机上运行，容器平台技术能够让容器作为集群在分布式环境中运行。容器平台技术如下图：

分为容器编排技术、容器管理平台、基于容器的PaaS。

容器编排引擎

基于容器的应用一般会采用微服务架构。在这中间架构下，应用被划分成不同的组件，并以服务的方式运行在各个容器中，通过API对外提供服务，为了保证服务的高可用，每个组件会运行多个相同的容器。

这些容器会组成集群，集群中的容器会根据业务动态的创建、迁移和销毁。

这样基于微服务架构的系统实际上是一个动态可伸缩的系统。容器编排引擎就排上用场了。

编排（orchestration），通常包括容器管理、调度、集群定义和服务发现。通过容器编排引擎、容器被有机的组合成微服务应用，实现业务需求。

docker swarm 是 Docker 开发的容器编排引擎。kubernetes 是 Google 领导开发的开源容器编排引擎，同时支持 Docker 和 CoreOS 容器。mesos 是一个通用的集群资源调度平台，mesos 与 marathon 一起提供容器编排引擎功能。以上三者是当前主流的容器编排引擎。

容器管理平台

容器管理平台是在容器编排引擎之上的一个更为通用的平台。通常容器管理平台能够支持多个编排引擎，抽象了编排引擎的底层实现细节。

比如：application catalog和一键应用部署

Rancher和Containership是容器管理平台的典型代表

容器支持技术

容器网络

容器使得网络变得复杂，用户需要专门的解决方案来管理容器与容器，容器与其他实体之间的连通性和隔离性。

docker network是docker原生的解决方案。

服务发现

微服务的最大特点是动态变化，当负载增加时，集群会自动创建新的容器；负载减小，多余的容器就会被销毁。容器也会根据主机的资源情况在不同主机上迁移，容器的IP和端口也随之改变。

在这种情况下，必须要让客户端能够知道如何访问容器提供的服务。这就是服务发现的工作。

服务发现会保存集群中所有微服务的最新信息，比如IP和端口，对外提供的API，提供服务和查询等。

比较主流的是etcd,consul，zookeeper。

制作第一个容器

准备这些条件：

1.一个Ubuntu系统

这些准备条件准备好了，接下来就开始做准备工作。

Docker 分为开源免费的 CE（Community Edition）版本和收费的 EE（Enterprise Edition）版本。下面我们将按照文档，通过以下步骤在 Ubuntu 16.04 上安装 Docker CE 版本。

这里-的是CE版本。

配置Docker的apt源

打开ubuntu虚拟机，ping 一下百度

OK，可以的，因为制作容器的过程中需要联网，这个条件是必要的。

1.安装包，允许 apt 命令 HTTPS 访问 Docker 源。执行命令：

然后会-一些东西，等待-完成即可

4.刷新apt源

sudo apt-get update

5.安装Docker

sudo apt-get install docker-ce

这步完成之后，Docker也就安装完成了，是不是很简单，接下来就是如何使用Dokcer的问题了。

-你的第一个容器：

接下来检测一下容器是否正常运行，浏览器中输入该主机的IP，我这里是192.168.90.71

OK，web服务器运行成功！

Docker的第一个helloworld也就大功告成！

什么是容器？

容器是一个自包含，可移植，轻量级的软件打包技术。是应用程序在任何地方几乎以相同方式运行。开发人员在开发机上创建好容器，无需任何修改就能在虚拟机，云服务器或公有云主机上运行。

容器与虚拟机

容器有两部分组成：

1.应用程序本身

2.应用程序所依赖的环境，库

容器在主机中运行，与操作系统中其他的进程隔离，这一点区别于虚拟机。

传统的虚拟机技术，如：vmvare，他是创建一个完整的虚拟机，为了运行应用程序，部署系统，还需要安装整个操作系统（几十GB），

下图展示了两者的区别：

从右图中可以看见，所有容器都共享一个系统，对于虚拟机来说，都是一个单独的系统。

启动容器不需要启动整个系统，所以容器部署和启动速度更快，开销更小，也更容易迁移。

为什么要使用容器技术？

因为方便。这取决于容器使得软件具备超强的可移植能力。

现如今软件开发的部署相对于以前来说，要复杂很多，开发人员需要使用多种服务构建和组装应用，而且系统还可能会部署到不同的环境中。

而且这个服务都有自己依赖的库和环境，还有可能存在着动态迁移到不同的环境中。

大家做过软件开发的都知道，软件部署是一件很麻烦的事情，那么有没有一种技术使得软件部署很平滑呢？

开发人员受到了集装箱的启发。

以前运送货物，会担心货物类型不同而担心损失，比如运送的食物被其他货物压坏了。后来人们发明了集装箱，标准集装箱可以被高效地装卸、重叠和长途运输。现代化的起重机可以自动在卡车、轮船和火车之间移动集装箱。集装箱被誉为运输业与世界贸易最重要的发明。

Docker 将集装箱思想运用到软件打包上，为代码提供了一个基于容器的标准化运输系统。Docker 可以将任何应用及其依赖打包成一个轻量级、可移植、自包含的容器。容器可以运行在几乎所有的操作系统上。

容器意味着环境隔离和可重复性。开发人员只需为应用创建一次运行环境，然后打包成容器便可在其他机器上运行。另外，容器环境与所在的 Host 环境是隔离的，就像虚拟机一样，但更快更简单。

Docker的核心组件：

1.Docker客户端 - Client

2.Docker服务器 - Docker deamon

3.Docker镜像 - Image

4.仓库 - Registry

5.Docker容器 - Container

Docker架构图如下：

Docker采用的是C/S架构，客户端向服务器发送请求，服务器负责创建、运行和分发容器。

Docker客户端：

Docker客户端的命令如下：

Docker服务器：

Docker deamon是服务器组件，以Linux后台服务方式运行。

Docker daemon 运行在 Docker host 上，负责创建、运行、监控容器，构建、存储镜像。

默认配置下，Docker daemon 只能响应来自本地 Host 的客户端请求。如果要允许远程客户端请求，需要在配置文件中打开 TCP 监听，步骤如下：

1.编辑配置文件 /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/docker.service，在环境变量 -H tcp://0.0.0.0，允许来自任意 IP 的客户端连接。

2.重启 Docker daemon。

3.服务器 IP 为 192.168.56.102，客户端在命令行里加上 -H 参数，即可与远程服务器通信

Docker镜像 ：

可将Docker镜像看成一个只读模板。一个镜像里可能含有一个系统，或者一个Tomcat。

镜像有多种生成方法：

可以从无到有开始创建镜像也可以-并使用别人创建好的现成的镜像还可以在现有镜像上创建新的镜像

我们可以将镜像的内容和创建步骤描述在一个文本文件中，这个文件被称作 Dockerfile，通过执行 docker build  命令可以构建出 Docker 镜像。

Docker容器：

Docker容器就是Docker运行的环境。对于软件而言，镜像像是生命周期的构建和打包阶段，容器则是启动和运行阶段。

Docker仓库Registry：

镜像有多种生成方法：

可以从无到有开始创建镜像也可以-并使用别人创建好的现成的镜像还可以在现有镜像上创建新的镜像

我们可以将镜像的内容和创建步骤描述在一个文本文件中，这个文件被称作 Dockerfile，通过执行 docker build  命令可以构建出 Docker 镜像.

docker pull 命令是从Registry-镜像

docker run命令是先-镜像 然后再启动容器

下面看一个运行实例：

docker images 可以看下已经-到本地的镜像。

dokcer ps 可以查看哪些容器正在运行

镜像的分层结构：

实际上，Docker Hub 中 99% 的镜像都是通过在 base 镜像中安装和配置需要的软件构建出来的。比如我们现在构建一个新的镜像，Dockerfile 如下：

① 新镜像不再是从 scratch 开始，而是直接在 Debian base 镜像上构建。② 安装 emacs 编辑器。③ 安装 apache2。④ 容器启动时运行 bash。

构建过程如下图所示：

可以看到，新镜像是从 base 镜像一层一层叠加生成的。每安装一个软件，就在现有镜像的基础上增加一层。

问什么 Docker 镜像要采用这种分层结构呢？

最大的一个好处就是 - 共享资源。

比如：有多个镜像都从相同的 base 镜像构建而来，那么 Docker Host 只需在磁盘上保存一份 base 镜像；同时内存中也只需加载一份 base 镜像，就可以为所有容器服务了。而且镜像的每一层都可以被共享，我们将在后面更深入地讨论这个特性。

这时可能就有人会问了：如果多个容器共享一份基础镜像，当某个容器修改了基础镜像的内容，比如 /etc 下的文件，这时其他容器的 /etc 是否也会被修改？

答案是不会！修改会被限制在单个容器内。因为容器的Copy-on-Write特性

可写的容器层

当容器启动时，一个新的可写层被加载到镜像的顶部。这一层通常被称作“容器层”，“容器层”之下的都叫“镜像层”。

所有对容器的改动 - 无论添加、删除、还是修改文件都只会发生在容器层中。

添加文件在容器中创建文件时，新文件被添加到容器层中。 读取文件 在容器中读取某个文件时，Docker 会从上往下依次在各镜像层中查找此文件。一旦找到，立即将其复制到容器层，然后打开并读入内存。 修改文件 在容器中修改已存在的文件时，Docker 会从上往下依次在各镜像层中查找此文件。一旦找到，立即将其复制到容器层，然后修改之。 删除文件 在容器中删除文件时，Docker 也是从上往下依次在镜像层中查找此文件。找到后，会在容器层中记录下此删除操作。

只有当需要修改时才复制一份数据，这种特性被称作 Copy-on-Write。可见，容器层保存的是镜像变化的部分，不会对镜像本身进行任何修改。

这样就解释了我们前面提出的问题：容器层记录对镜像的修改，所有镜像层都是只读的，不会被容器修改，所以镜像可以被多个容器共享。

如何构建镜像

使用现成镜像的好处除了省去自己做镜像的工作量外，更重要的是可以利用前人的经验。特别是使用那些官方镜像，因为 Docker 的工程师知道如何更好的在容器中运行软件。

当然，某些情况下我们也不得不自己构建镜像，比如：

找不到现成的镜像，比如自己开发的应用程序。需要在镜像中加入特定的功能，比如官方镜像几乎都不提供 ssh。

所以本节我们将介绍构建镜像的方法。同时分析构建的过程也能够加深我们对前面镜像分层结构的理解。

Docker 提供了两种构建镜像的方法：

docker commit 命令Dockerfile 构建文件

Docker官方推荐使用Dockerfile构建镜像。

镜像缓存

Docker 会缓存已有镜像的镜像层，构建新镜像时，如果某镜像层已经存在，就直接使用，无需重新创建。

Dockerfile 中每一个指令都会创建一个镜像层，上层是依赖于下层的。无论什么时候，只要某一层发生变化，其上面所有层的缓存都会失效。

也就是说，如果我们改变 Dockerfile 指令的执行顺序，或者修改或添加指令，都会使缓存失效。

DockerFile

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