1、扩展 Docker 入门：从传统部署到现代容器化的变革

扩展 Docker 入门：从传统部署到现代容器化的变革

1. Docker 的崛起

在过去几年里，Docker 已成为最令人兴奋的新技术之一，自 2013 年 3 月首次公开发布以来，它不仅获得了像你我这样的终端用户的支持，还赢得了亚马逊、微软和谷歌等行业巨头的青睐。

Docker 在其网站上用这样一句话来描述其用途：“Docker 提供了一套集成技术套件，使开发和 IT 运营团队能够在任何地方构建、交付和运行分布式应用程序。” 对于大多数开发者和 IT 运营团队来说，拥有一个能确保应用程序在其生命周期的三个主要阶段（开发、预生产和生产）都能一致运行的工具，多年来一直是他们的梦想。

在 Docker 出现之前，服务的配置和部署通常使用专用机器和虚拟机的组合，下面我们详细了解一下这两种方式。

2. 专用机器

传统上，专用机器是指被配置为运行应用程序的单台硬件设备。应用程序可以直接访问硬件，但在专用机器上安装二进制文件和库时会受到限制，因为这些资源必须在整个机器上共享。

例如，假设你有一台运行 PHP 应用程序的专用服务器。最初部署时，构成电子商务网站的三个应用程序都能与 PHP 5.6 兼容。但开发团队为了提高性能，想将应用程序升级到 PHP 7。然而，App2 存在一个 bug，当用户向购物车添加商品时，它在 PHP 7 下会崩溃。在这种情况下，除非开发团队解决了 App2 的 bug，否则你无法将整个主机从 PHP 5.6 升级到 PHP 7，或者你可以选择以下方法：
- 部署一台运行 PHP 7 的新主机，并将 App1 和 App3 迁移到该主机，但这既耗时又昂贵。
- 部署一台运行 PHP 5.6 的新主机，并将 App2 迁移到该主机，同样耗时且成本高。
- 等待 bug 修复，但从 PHP 5.6 升级到 PHP 7 带来的性能提升可能会增加销售额，而且修复时间不确定。

此外，如果你选择前两种方法，还需要确保新专用机器的配置与开发者的 PHP 7 环境匹配，或者新机器的配置与现有环境完全相同，以免引入新的问题。

3. 虚拟机

为了解决专用机器的问题，可以通过安装虚拟机管理程序（如 KVM、XenSource 或 VMware vSphere）来分割专用机器的资源，并将其分配给应用程序。安装后，你可以在不同的虚拟主机上安装二进制文件、库和应用程序。

回到前面的场景，在安装了 App1 和 App3 的虚拟机上升级到 PHP 7，同时让 App2 保持不变，直到开发团队完成修复。从开发者的角度来看，这是一个很好的解决方案，因为他们可以让应用程序在最适合的 PHP 版本上运行。但从 IT 运营的角度来看，存在以下问题：
- 更多的 CPU、内存和磁盘空间：每个虚拟机都需要额外的资源，因为需要考虑运行三个客户操作系统以及三个应用程序的开销。
- 更多的管理工作：IT 运营人员现在需要对四台机器（一台专用主机和三台虚拟机）进行补丁、监控和维护，而之前只需要管理一台专用主机。

同样，你还需要确保托管应用程序的三个虚拟机的配置与开发者在开发过程中使用的配置相匹配，避免因部门间的配置和流程差异而引入额外的问题。

以下是专用机器和虚拟机的对比表格：
| 对比项 | 专用机器 | 虚拟机 |
| ---- | ---- | ---- |
| 资源共享 | 整个机器共享资源，安装二进制文件和库受限 | 可在不同虚拟机上独立安装二进制文件和库 |
| 资源需求 | 单一硬件，资源相对固定 | 每个虚拟机需要额外资源，包括 CPU、内存和磁盘空间 |
| 管理复杂度 | 管理单台主机 | 需要管理多台机器（主机和虚拟机） |
| 配置一致性 | 确保新主机与开发者环境匹配 | 确保虚拟机与开发者环境匹配 |

下面是一个简单的 mermaid 流程图，展示了从传统部署到 Docker 部署的转变：

graph LR
    A[传统部署] --> B[专用机器]
    A --> C[虚拟机]
    B --> D(资源共享受限、升级困难)
    C --> E(资源需求大、管理复杂)
    D --> F[Docker 部署]
    E --> F

通过以上内容，我们可以看到传统的专用机器和虚拟机部署方式存在一些问题，而 Docker 的出现为解决这些问题提供了新的思路和方法。在后续的内容中，我们将继续探讨 Docker 的相关知识，包括容器的生命周期、Docker 的安装以及 Docker 如何扩展其核心功能等。

扩展 Docker 入门：从传统部署到现代容器化的变革

4. 容器与 Docker 的优势

容器是一种轻量级的虚拟化技术，它提供了一种隔离的环境来运行应用程序。与虚拟机不同，容器共享主机操作系统的内核，因此不需要为每个容器运行一个完整的操作系统，从而减少了资源的开销。

Docker 作为容器技术的代表，它解决了传统部署方式中的许多问题。Docker 可以确保应用程序在开发、预生产和生产环境中保持一致，避免了因环境差异导致的问题。例如，使用 Docker 可以将应用程序及其依赖项打包成一个容器镜像，这个镜像可以在任何支持 Docker 的环境中运行，保证了应用程序的一致性和可移植性。

以下是容器与专用机器、虚拟机的对比表格：
| 对比项 | 专用机器 | 虚拟机 | 容器 |
| ---- | ---- | ---- | ---- |
| 资源共享 | 整个机器共享资源，安装二进制文件和库受限 | 可在不同虚拟机上独立安装二进制文件和库 | 共享主机操作系统内核，资源开销小 |
| 资源需求 | 单一硬件，资源相对固定 | 每个虚拟机需要额外资源，包括 CPU、内存和磁盘空间 | 资源需求低，启动速度快 |
| 管理复杂度 | 管理单台主机 | 需要管理多台机器（主机和虚拟机） | 管理容器镜像和容器实例，相对简单 |
| 配置一致性 | 确保新主机与开发者环境匹配 | 确保虚拟机与开发者环境匹配 | 镜像打包应用及依赖，保证环境一致 |

5. 容器的生命周期

容器的生命周期包括创建、运行、停止和销毁等阶段。以下是容器生命周期的详细介绍：
1. 创建 ：使用 Docker 镜像创建容器。可以通过 Dockerfile 定义镜像的内容，然后使用 docker build 命令构建镜像。例如：

### Dockerfile
FROM php:5.6-apache
MAINTAINER Russ McKendrick <russ@mckendrick.io>
ADD index.php /var/www/html/index.php

使用以下命令构建镜像：

docker build -t my-php-app .

2. 运行 ：使用 docker run 命令启动容器。例如：

docker run -d -p 80:80 my-php-app

3. 停止 ：使用 docker stop 命令停止运行中的容器。例如：

docker stop <container_id>

4. 销毁 ：使用 docker rm 命令销毁容器。例如：

docker rm <container_id>

下面是一个 mermaid 流程图，展示了容器的生命周期：

graph LR
    A[创建] --> B[运行]
    B --> C[停止]
    C --> D[销毁]

6. 安装 Docker

安装 Docker 可以根据不同的操作系统选择不同的安装方法。以下是在不同操作系统上安装 Docker 的步骤：
- Linux ：可以使用以下命令在 Linux 系统上安装 Docker：

curl -sSL https://get.docker.com/ | sh

• Windows 和 macOS ：可以下载 Docker Desktop 进行安装。安装完成后，启动 Docker Desktop 即可使用 Docker。

安装完成后，可以通过运行 Docker 的 hello-world 容器来验证安装是否成功：

docker run hello-world

7. Docker 的限制

虽然 Docker 有很多优势，但也存在一些限制：
- 安全性 ：容器共享主机操作系统内核，如果容器被攻击，可能会影响到主机系统。
- 资源隔离 ：虽然容器提供了一定的隔离性，但在某些情况下，容器之间的资源隔离可能不够完善。
- 网络限制 ：容器的网络配置相对复杂，可能会遇到网络连通性问题。

8. 总结

Docker 的出现为应用程序的部署和管理带来了革命性的变化。它解决了传统部署方式中资源共享、配置一致性和管理复杂度等问题。通过容器技术，Docker 提供了一种轻量级、可移植和一致的应用程序运行环境。

然而，Docker 也存在一些限制，如安全性、资源隔离和网络限制等。在使用 Docker 时，需要根据具体的需求和场景来评估其适用性，并采取相应的安全措施和优化策略。

通过了解 Docker 的崛起、传统部署方式的问题、容器的生命周期、安装方法以及其限制，我们可以更好地利用 Docker 来构建、部署和管理应用程序。在未来的应用开发和运维中，Docker 有望发挥更加重要的作用。