Docker容器的原理与实践（上）

最新推荐文章于 2025-09-05 15:04:40 发布

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文章标签：运维操作系统 java

原文链接：http://www.cnblogs.com/zyfd/p/10000391.html

本文深入探讨虚拟化技术，包括Hypervisor的作用与类型，如本地虚拟化和主机虚拟化，以及各种虚拟化模型的优缺点。同时，详细解析容器技术，特别是Docker的使用，包括安装、命令操作、镜像管理、网络配置等，并介绍Docker Compose的编排应用。通过实例展示了如何构建和管理容器化应用。

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虚拟化

是一种资源管理技术，将计算机的各种资源予以抽象、转换后呈现出来, 打破实体结构间的不可切割的障碍，使用户可以比原本更好的方式来应用这些资源。

Hypervisor

一种运行在基础物理服务器和操作系统之间的中间软件层,可允许多个操作系统和应用共享硬件。
Hypervisor可以捕获CPU的指令，为指令访问硬件控制器和外设充当中介。

两种模型

本地虚拟化
hypervisor直接运行在硬件之上，在hypervisor上面是虚拟机
- 需要硬件支持
- 虚拟机监视器作为主操作系统
- 运行效率高
- 特点
主机虚拟化
hypervisor运行在操作系统之上
- VMM作为应用程序运行在主操作系统中
- 运行效率一般比本地虚拟化低
- 特点

几种分类

硬件仿真
将一个OS（Host）的服务转换并显示成另外一个OS（Guest）
- 需要模拟指令，速度非常慢
- Guest OS无需修改，不需要等到硬件实际可用时就可对自己的实际代码进行验证
- 优点
- 缺点
全虚拟化
在硬件和Guest OS之间捕获和处理那些对虚拟机敏感的指令，使客户操作系统无须修改就能运行

+ 优点 
    + Guest OS无需修改，速度和功能都非常不错+ 缺点 
    + 基于Hosted模式的全虚拟产品性能不是特别优异

半虚拟化
与全虚拟化有些类似，也是利用Hypervisor实现对底层硬件的共享访问，在Hypervisor上面运行的Guest OS已经集成与半虚拟化有关的代码,包含缩短硬件访问过程所需的驱动程序，通过这种方法无须重新编译和捕获特权指令，性能接近物理机

+ 优点 
    + 与全虚拟化相比，架构更精简，通过修改Guest OS可以最大限度的减少处理开销+ 缺点 
    + 需要对Guest OS修改

硬件辅助虚拟化
Intel/AMD硬件产商对集成了优化hypervisor的指令集来提高性能（Intel的VT，AMD的AMD-V）
- 通过引入硬件技术，是虚拟化技术更接近物理机
- 优点
操作系统级虚拟化
操作系统提供一组空间彼此隔离，应用被限制在每个用户空间里

+ 优点 
    + 几乎没有任何开销，因为只是共享OS和主机而没有通过虚拟机+ 缺点 
    + 缺乏灵活性，不能在任意OS上面实施，用户共享主机和OS需要注意版本

虚拟化与容器差异

虚拟化的好处

更高的资源利用率
降低管理成本
提高使用灵活性

Docker的优势

轻量，秒级的快速启动速度
简单、易用、活跃的社区
标准统一的打包、部署、运行方案
镜像支持增量分发，易于部署
性能尤其是内存和IO的开销

虚拟化产品概览

Docker容器实战

Build, Ship, and Run Any App, Anywhere

安装

Docker Toolbox

Toolbox使用Machine和VirtualBox在虚拟机中创建了一个引擎来运行容器

Docker For MAC

Hypervisor Framework
- OSX 10.10.3及以上
- 2010及之后的Mac （需要CPU 支持EPT）
- 轻量级的OS X虚拟化解决方案
- 提供C API用于在用户端虚拟化技术交互
- 支持版本
bhyve FreeBSD下的虚拟技术
xhyve
- 基于Hypervisor.framework，完全运行在用户态
- 很小230k，不依赖于其他软件和库
- 是bhyve的OS X移植版,Mac上玩Linux多了一种选择
HyperKit 基于xhyve/bhyve，构建在Hypervisor.framework之上，OSX上运行的轻量级虚拟化工具包，是Docker For MAC的核心组件

操作演示

环境信息查看

docker info
docker version

生命周期管理

docker create
docker run
docker start
docker stop
docker restart
docker pause
docker unpause
docker rm
docker kill
docker exec

镜像仓库命令

docker login
docker logout
docker pull
docker push
docker search

镜像管理

docker images
docker rmi
docker commit
docker build
docker tag

运维命令

docker attach
docker inspect
docker port
docker rename
docker stats
docker top

资源管理

docker volume

docker run -itd -v /volumedata:/volume --name busybox-volume busyboxdocker volume create --name hellodocker run -it  -v hello:/world --name busybox-volume-hello busybox

docker network

系统日志

docker history
docker logs

docker-machine

部署常用系统

部署advisor监控(http://192.168.64.4:8080/containers/)

docker run \
--volume=/:/rootfs:ro \
--volume=/var/run:/var/run:rw \
--volume=/sys:/sys:ro \
--volume=/var/lib/docker/:/var/lib/docker:ro \
--publish=8080:8080 \
--detach=true \
--name=cadvisor \
google/cadvisor:latest

部署私有仓库(http://192.168.64.4:8080/containers/)

docker run -d -p 50001:5000 \ 
--restart=always \
-v ~/dockermapping/registry:/var/lib/registry \
--name registry registry

部署jinkins(http://mydocker.com:8089/)

docker run -d --restart=always \ 
-p 8089:8080 \ 
-u root \
-v ~/dockermapping/jenkins:/var/jenkins_home \
--name jenkins jenkins

设置受信仓库和镜像仓库

/etc/default/docker/var/lib/boot2docker/etc/sysconfig/docker

Dockerfile构建

Dockerfile是对镜像创建过程的描述脚本

例子1：构建JDK8镜像
FROM centos:latest
MAINTAINER CZL
ADD jdk-8u131-linux-x64.tar.gz /opt
RUN ln -s /opt/jdk1.8.0_131/ /opt/jdk
ENV JAVA_HOME /opt/jdk
ENV PATH $JAVA_HOME/bin;$PATH
CMD /opt/jdk/bin/java -version

例子2：构建包含consul-template的nginx镜像
FROM nginx:1.13.1MAINTAINER czl
RUN apt-get update
RUN apt-get -qqy install wget unzip vim iputils-ping curl
RUN wget https://releases.hashicorp.com/consul-template/0.18.3/consul-template_0.18.3_linux_amd64.zipRUN unzip consul-template_0.18.3_linux_amd64.zip
RUN mv consul-template /usr/local/bin/ADD ./start.sh /usr/local/bin/start.sh
RUN chmod +x /usr/local/bin/start.sh
CMD [ "/usr/local/bin/start.sh" ]

Maven插件构建

<plugin>
    <groupId>com.spotify</groupId>
    <artifactId>docker-maven-plugin</artifactId>
    <version>0.4.13</version>
    <executions>
        <execution>
            <id>build-image</id>
            <phase>package</phase>
            <goals>
                <goal>build</goal>
            </goals>
        </execution>
    </executions>
    <configuration>
        <imageName>${docker.registry}/${project.artifactId}:${project.version}</imageName>
        <dockerDirectory>${project.build.outputDirectory}</dockerDirectory>
        <!--<dockerHost>https://192.168.99.100:2376</dockerHost>-->
        <!--<dockerCertPath>${basedir}/certs</dockerCertPath>-->
        <resources>
            <resource>
                <directory>${project.build.directory}</directory>
                <include>${project.build.finalName}.jar</include>
            </resource>
        </resources>
    </configuration></plugin>

Docker Compose编排

version: '2'services:
  consul-server:    hostname: consul-server    image: consul    mem_limit: 640m    ports:
      - "8400:8400"
      - "8500:8500"
      - "8600:53/udp"
  nginx-server:    hostname: nginx-server    image: mydocker.com:50001/nginx-consul-template    ports:
      - "81:80"    volumes:
      - ~/xuexibao/czllearnworkspace/document/docker-compose/nginx-consul-template/mapping/:/data    command: [sh,"/data/start.sh"]networks:  default:    external:      name: eureka-network

相关阅读： Docker容器的原理与实践（下）

本文来自网易实践者社区，经作者陈志良授权发布。

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