[从零开始学容器] 3.Docker在Centos下的安装

Docker是什么

Docker 是一个开源的应用容器引擎,让开发者可以打包他们的应用以及依赖包到一个可移植的容器中,然后发布到任何流行的Linux机器或Windows 机器上,也可以实现虚拟化,容器是完全使用沙箱机制,相互之间不会有任何接口。

Docker能做什么

Docker 是一个用于开发,发布和运行应用程序的开放平台。通俗地讲,Docker 类似于集装箱。在一艘大船上,各种货物要想被整齐摆放并且相互不受到影响,我们就需要把各种货物进行集装箱标准化。有了集装箱,我们就不需要专门运输水果或者化学用品的船了。我们可以把各种货品通过集装箱打包,然后统一放到一艘船上运输。Docker 要做的就是把各种软件打包成一个集装箱(镜像),然后分发,且在运行的时候可以相互隔离。

Centos安装Docker

需求: 安装 Docker,需要 CentOS 7 及以上的发行版本

卸载已有docker

如果你已经安装过旧版的 Docker,可以先执行以下命令卸载旧版 Docker

sudo yum remove docker \
                  docker-client \
                  docker-client-latest \
                  docker-common \
                  docker-latest \
                  docker-latest-logrotate \
                  docker-logrotate \
                  docker-engine
安装Docker

首次安装 Docker 之前,需要添加 Docker 安装源。添加之后,我们就可以从已经配置好的源,安装和更新 Docker。添加 Docker 安装源的命令如下:

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

:若提示yum-config-manager: command not found, 是因为系统默认没有安装这个命令,这个命令在yum-utils 包里,可以通过命令yum -y install yum-utils安装就可以了

正常情况下,直接安装最新版本的 Docker 即可,因为最新版本的 Docker 有着更好的稳定性和安全性。你可以使用以下命令, 然后回复Y确认安装最新版本的 Docker。

sudo yum install docker-ce docker-ce-cli containerd.io

如果你想要安装指定版本的 Docker,可以使用以下命令:

sudo yum list docker-ce --showduplicates | sort -r
docker-ce.x86_64            18.06.1.ce-3.el7                   docker-ce-stable
docker-ce.x86_64            18.06.0.ce-3.el7                   docker-ce-stable
docker-ce.x86_64            18.03.1.ce-1.el7.centos            docker-ce-stable
docker-ce.x86_64            18.03.0.ce-1.el7.centos            docker-ce-stable
docker-ce.x86_64            17.12.1.ce-1.el7.centos            docker-ce-stable
docker-ce.x86_64            17.12.0.ce-1.el7.centos            docker-ce-stable
docker-ce.x86_64            17.09.1.ce-1.el7.centos            docker-ce-stable

然后选择一个版本进行安装

sudo yum install docker-ce-<VERSION_STRING> docker-ce-cli-<VERSION_STRING> containerd.io

安装完成后,使用以下命令启动 Docker

sudo systemctl start docker
运行HelloWorld容器

输入以下命令

sudo docker run hello-world

得到结果

Unable to find image 'hello-world:latest' locally
latest: Pulling from library/hello-world
0e03bdcc26d7: Pull complete 
Digest: sha256:e7c70bb24b462baa86c102610182e3efcb12a04854e8c582838d92970a09f323
Status: Downloaded newer image for hello-world:latest

运行上述命令,Docker 首先会检查本地是否有hello-world这个镜像,如果发现本地没有这个镜像,Docker 就会去 Docker Hub 官方仓库下载此镜像,然后运行它。最后我们看到该镜像输出 “Hello from Docker!” 并退出。

容器技术原理

提起容器就不得不说 chroot,因为 chroot 是最早的容器雏形。chroot 意味着切换根目录,有了 chroot 就意味着我们可以把任何目录更改为当前进程的根目录,这与容器非常相似,下面我们通过一个实例了解下 chroot。

chroot

什么是 chroot 呢?下面是 chroot 维基百科定义:

chroot 是在 Unix 和 Linux 系统的一个操作,针对正在运作的软件行程和它的子进程,改变它外显的根目录。一个运行在这个环境下,经由 chroot 设置根目录的程序,它不能够对这个指定根目录之外的文件进行访问动作,不能读取,也不能更改它的内容。

通俗地说 ,chroot 就是可以改变某进程的根目录,使这个程序不能访问目录之外的其他目录,这个跟我们在一个容器中是很相似的。下面我们通过一个实例来演示下 chroot。

首先在当前目录下创建一个 rootfs 目录,并执行下面命令:

mkdir rootfs

cd rootfs 
docker export $(docker create busybox) -o busybox.tar
tar -xf busybox.tar

执行完上面的命令后,在 rootfs 目录下,我们会得到一些目录和文件。下面我们使用 ls 命令查看一下 rootfs 目录下的内容。

ls
bin  busybox.tar  dev  etc  home  proc  root  sys  tmp  usr  var

可以看到我们在 rootfs 目录下初始化了一些目录,下面让我们通过一条命令来见证 chroot 的神奇之处。使用以下命令,可以启动一个 sh 进程,并且把 /home/centos/rootfs 作为 sh 进程的根目录。

chroot /home/centos/rootfs /bin/sh

此时,我们的命令行窗口已经处于上述命令启动的 sh 进程中。在当前 sh 命令行窗口下,我们使用 ls 命令查看一下当前进程,看是否真的与主机上的其他目录隔离开了。

/ # /bin/ls /
bin  busybox.tar  dev  etc  home  proc  root  sys  tmp  usr  var

这里可以看到当前进程的根目录已经变成了主机上的 /home/centos/rootfs 目录。这样就实现了当前进程与主机的隔离。到此为止,一个目录隔离的容器就完成了。
但是,此时还不能称之为一个容器,为什么呢?你可以在上一步(使用 chroot 启动命令行窗口)执行以下命令,查看如下路由信息:

/etc # /bin/ip route
default via 10.10.10.1 dev ens192  metric 100 
10.10.10.0/24 dev ens192 scope link  src 10.10.10.108  metric 100 
172.17.0.0/16 dev docker0 scope link  src 172.17.0.1 

执行 ip route 命令后,你可以看到网络信息并没有隔离,实际上进程等信息此时也并未隔离。要想实现一个完整的容器,我们还需要 Linux 的其他三项技术: Namespace、Cgroups 和联合文件系统。

Docker 是利用 Linux 的 Namespace 、Cgroups 和联合文件系统三大机制来保证实现的, 所以它的原理是使用 Namespace 做主机名、网络、PID 等资源的隔离,使用 Cgroups 对进程或者进程组做资源(例如:CPU、内存等)的限制,联合文件系统用于镜像构建和容器运行环境。

后面会对这些技术进行详细讲解,这里简单解释下它们的作用。

Namespace

Namespace 是 Linux 内核的一项功能,该功能对内核资源进行隔离,使得容器中的进程都可以在单独的命名空间中运行,并且只可以访问当前容器命名空间的资源。Namespace 可以隔离进程 ID、主机名、用户 ID、文件名、网络访问和进程间通信等相关资源。

Docker 主要用到以下五种命名空间。

  • pid namespace:用于隔离进程 ID。

  • net namespace:隔离网络接口,在虚拟的 net namespace 内用户可以拥有自己独立的 IP、路由、端口等。

  • mnt namespace:文件系统挂载点隔离。

  • ipc namespace:信号量,消息队列和共享内存的隔离。

  • uts namespace:主机名和域名的隔离。

Cgroups

Cgroups 是一种 Linux 内核功能,可以限制和隔离进程的资源使用情况(CPU、内存、磁盘 I/O、网络等)。在容器的实现中,Cgroups 通常用来限制容器的 CPU 和内存等资源的使用。

联合文件系统

联合文件系统,又叫 UnionFS,是一种通过创建文件层进程操作的文件系统,因此,联合文件系统非常轻快。Docker 使用联合文件系统为容器提供构建层,使得容器可以实现写时复制以及镜像的分层构建和存储。常用的联合文件系统有 AUFS、Overlay 和 Devicemapper 等。

参考文章

《由浅入深吃透Docker》

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