Docker容器（一）——Docker的介绍与部署-优快云博客

本文深入解析Docker容器技术，涵盖其工作原理、与虚拟机的对比、运行流程、特点及优缺点，同时提供详细的Docker环境搭建步骤，包括安装、镜像下载、网络配置及实例启动测试。

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(1).Docker概述

　　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镜像中，然后发布到任何流行的Linux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。几乎没有性能开销，可以很容易地在机器和数据中心运行。最重要的是，不依赖于任何语言、框架或包装系统。Docker是PaaS提供商dotCloud开源的一个基于LXC的高级容器引擎，源代码托管在 Github 上, 基于go语言并遵从Apache2.0协议开源。

　　沙箱也叫沙盒，英文名sandbox。在计算机领域指一种虚拟技术，且多用于计算机安全技术，是一种安全机制，为运行中的程序提供的隔离环境。通常是作为一些来源不可信、具破坏力或无法判定程序意图的程序提供实验之用。

　　LXC为Linux Container的简写。可以提供轻量级的虚拟化，以便隔离进程和资源，而且不需要提供指令解释机制以及全虚拟化的其他复杂性。LXC在资源管理方面依赖于Linux内核的cgroups子系统，cgroups子系统是Linux内核提供的一个基于进程组的资源管理的框架，可以为特定的进程组限定可以使用的资源。LXC在隔离控制方面依赖于Linux内核的namespace特性，具体而言就是在clone时加入相应的flag（NEWNS NEWPID等等）。

　　Namespace（命名空间）——实现Container的进程、网络、消息、文件系统和主机名的隔离。

　　Cgroup——实现对资源的配额和度量。注意：Cgroup的配额，可以指定实例使用的cpu个数，内存大小等。

　　官网：https://www.docker.com/

(2).Docker容器技术与虚拟机对比

　　下图是虚拟机的结构，从下到上分别是：

　　　　Infrastructure（基础设施），它可以是个人电脑、数据中心的服务器或者云主机；

　　　　Host Operating System（主机操作系统），在Infrastructure（基础设施）之上，运行的可能是MacOS、Windows或者某个Linux发行版；

　　　　Hypervisor（虚拟机管理系统），利用Hypervisor（虚拟机管理系统）可以在主操作系统之上运行多个不同的从操作系统，例如：类型1的Hypervisor有支持MacOS的HyperKit，支持Windows的Hyper-V以及支持Linux的KVM，类型2的Hypervisor有VirtualBox和VMWare；

　　　　Guest Operating System（虚拟操作系统），假设你需要运行3个相互隔离的应用，则需要使用Hypervisor（虚拟机管理系统）启动3个从操作系统，也就是3个虚拟机。这些虚拟机都非常大，也许有700MB，这就意味着它们将占用2.1GB的磁盘空间。更糟糕的是，它们还会消耗很多CPU和内存；

　　　　BINS/LIBS是各种依赖。每一个从操作系统都需要安装许多依赖。如果你的的应用需要连接PostgreSQL的话，则需要安装libpq-dev；如果你使用Ruby的话，应该需要安装gems；如果使用其他编程语言，比如Python或者Node.js，都会需要安装对应的依赖库；

　　　　APP是应用。安装依赖之后，就可以在各个从操作系统分别运行应用了，这样各个应用就是相互隔离的。

　　下图是Docker容器的结构，从下到上分别是：

　　　　Infrastructure（基础设施），它可以是个人电脑、数据中心的服务器或者云主机；

　　　　Host Operating System（主机操作系统），所有主流的Linux发行版都可以运行Docker。对于MacOS和Windows，也有一些办法"运行"Docker；

　　　　Docker Daemon（Docker守护进程），Docker守护进程取代了Hypervisor，它是运行在操作系统之上的后台进程，负责管理Docker容器；

　　　　BINS/LIBS是各种依赖。对于Docker，应用的所有依赖都打包在Docker镜像中，Docker容器是基于Docker镜像创建的；

　　　　APP是应用。应用的源代码与它的依赖都打包在Docker镜像中，不同的应用需要不同的Docker镜像。不同的应用运行在不同的Docker容器中，它们是相互隔离的。

　　相同点：Docker容器技术和虚拟机技术都是虚拟化技术

　　不同点：1.启动时间：Docker容器秒级启动，虚拟机分钟级启动；2.占用空间：Docker容器镜像大小通常以M为单位，虚拟机以G为单位；3.性能：Docker容器共享宿主机内核，系统级虚拟化，占用资源少，没有Hypervisor层开销，性能基本接近物理机。虚拟机需要Hypervisor层支持，虚拟化一些设备，具有完整的GuestOS，虚拟化开销大，因而降低性能，没有容器性能好；4.安全性：Docker容器由于共享宿主机内核，只是进程级隔离，因此隔离性和稳定性不如虚拟机，Docker容器具有一定权限访问宿主机内核，存在一定安全隐患；5.使用要求：虚拟机基于硬件的虚拟化，需要硬件CPU虚拟化技术支持。Docker容器共享宿主机内核，可运行在主流的Linux发行版，不用考虑CPU是否支持虚拟化技术。

(3).Docker运行流程

　　服务器上运行Docker Engine服务，该服务上存在许多容器Container。从外网DockerHub上下载系统镜像image，放到容器Container中运行。最后通过客户端Docker Client对Docker容器虚拟化平台进行控制。

　　DockerHub是docker官方的镜像存储站点，其中提供了徆多常用的镜像供用户下载，如ubuntu, centos等系统镜像。通过dockerhub用户也可以发布自己的docker镜像，为此用户需要注册一个账号，在网站上创建一个 docker 仓库。

(4).Dorcker的特点和优缺点

　　特点：1、文件系统隔离：每个进程容器运行在一个完全独立的根文件系统里。2、资源隔离：系统资源，像 CPU 和内存等可以分配到不同的容器中，使用 cgroup。3、网络隔离：每个进程容器运行在自己的网络空间，虚拟接口和IP地址。4、日志记录：Docker 将会收集和记录每个进程容器的标准流stdout/stderr/stdin，用于实时检索或批量检索。5、变更管理：容器文件系统的变更可以提交到新的镜像中，并可重复使用以创建更多的容器。无需使用模板或手动配置。6、交互式shell：Docker可以分配一个虚拟终端幵关联到任何容器的标准输入上，例如运行一个一次性交互shell。

　　优点：1、启动快，体积小。2、可移植性高，支持Linux/Unix/Windows/Mac。3、隔离程序，避免开发和生产环境之间的摩擦，降低成本。4、CPU无需支持虚拟化，对硬件要求低。5、快速搭建开发环境，提高开发效率。6、谷歌、微软、亚马逊、IBM等都支持Docker。

　　缺点：Docker必须运行在64位机器上，如果是Linux系统内核必须3.8以上支持各种存储格式，还需要内核支持Cgroup和Namespace。另外Docker不适合存储大量数据，日志、跟踪和数据库（例如oracle）通常放在Docker容器之外，通过外部挂载的方式使用，例如使用NFS、ipsan、MFS等时，使用-v选项映射磁盘分区。

(5).部署Docker容器虚拟化平台

　1）安装Docker

　　配置阿里云base源和epel源，安装Docker环境依赖

[root@youxi1 ~]# cd /etc/yum.repos.d/
[root@youxi1 yum.repos.d]# mkdir back
[root@youxi1 yum.repos.d]# mv *.repo back/　　//备份源
[root@youxi1 yum.repos.d]# wget -O /etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo http://mirrors.aliyun.com/repo/Centos-7.repo
[root@youxi1 yum.repos.d]# wget -O /etc/yum.repos.d/epel.repo http://mirrors.aliyun.com/repo/epel-7.repo
[root@youxi1 yum.repos.d]# yum clean all　　//清空yum缓存
[root@youxi1 yum.repos.d]# yum list　　//生成缓存
[root@youxi1 yum.repos.d]# cd
[root@youxi1 ~]# yum -y install yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2　　//安装依赖
[root@youxi1 ~]# yum-config-manager --add-repo http://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo　　//配置阿里云的Docker的yum源

　　安装Docker，启动并设置开机自启

[root@youxi1 ~]# yum -y install docker-ce docker-ce-cli containerd.io
[root@youxi1 ~]# systemctl start docker
[root@youxi1 ~]# systemctl enable docker
Created symlink from /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/docker.service to /usr/lib/systemd/system/docker.service.
[root@youxi1 ~]# docker version　　//显示Docker版本信息
Client: Docker Engine - Community
 Version:           19.03.2
 API version:       1.40
 Go version:        go1.12.8
 Git commit:        6a30dfc
 Built:             Thu Aug 29 05:28:55 2019
 OS/Arch:           linux/amd64
 Experimental:      false

Server: Docker Engine - Community
 Engine:
  Version:          19.03.2
  API version:      1.40 (minimum version 1.12)
  Go version:       go1.12.8
  Git commit:       6a30dfc
  Built:            Thu Aug 29 05:27:34 2019
  OS/Arch:          linux/amd64
  Experimental:     false
 containerd:
  Version:          1.2.6
  GitCommit:        894b81a4b802e4eb2a91d1ce216b8817763c29fb
 runc:
  Version:          1.0.0-rc8
  GitCommit:        425e105d5a03fabd737a126ad93d62a9eeede87f
 docker-init:
  Version:          0.18.0
  GitCommit:        fec3683
[root@youxi1 ~]# docker info　　//查看Docker信息，包括镜像和容器数
Client:
 Debug Mode: false

Server:
 Containers: 0　　//容器
  Running: 0　　//运行
  Paused: 0　　//暂停
  Stopped: 0　　//关闭
 Images: 0　　//镜像
 Server Version: 19.03.2　　//版本
 Storage Driver: overlay2　　//存储启动程序
  Backing Filesystem: xfs　　//备份文件系统格式
  Supports d_type: true
  Native Overlay Diff: true
 Logging Driver: json-file
 Cgroup Driver: cgroupfs
 Plugins:
  Volume: local
  Network: bridge host ipvlan macvlan null overlay
  Log: awslogs fluentd gcplogs gelf journald json-file local logentries splunk syslog
 Swarm: inactive
 Runtimes: runc
 Default Runtime: runc
 Init Binary: docker-init
 containerd version: 894b81a4b802e4eb2a91d1ce216b8817763c29fb
 runc version: 425e105d5a03fabd737a126ad93d62a9eeede87f
 init version: fec3683
 Security Options:
  seccomp
   Profile: default
 Kernel Version: 3.10.0-862.el7.x86_64
 Operating System: CentOS Linux 7 (Core)
 OSType: linux
 Architecture: x86_64
 CPUs: 4
 Total Memory: 1.936GiB
 Name: youxi1
 ID: FR4U:DHB6:QGST:B3SB:NHKD:GDBX:PZL3:2RSX:SUMM:WFZO:KPPU:W423
 Docker Root Dir: /var/lib/docker　　//Docker的主目录
 Debug Mode: false
 Registry: https://index.docker.io/v1/
 Labels:
 Experimental: false
 Insecure Registries:
  127.0.0.0/8
 Live Restore Enabled: false

　　说明：Docker最早的版本名是docker和docker-engine，现在的名字是docker-ce（开源）和docker-ee（闭源）。并且2017年年初，docker开源项目改名为moby，所以其实有三个版本：moby是源代码；docker-ce和docker-ee是容器产品，rpm包。

　2）下载Docker镜像

　　从DockerHub上搜索镜像，第一列Docker镜像名字（下载根据该列），第二列描述，第三列欢迎程度，第四列是否是官方提供（一般下载官方Docker镜像），第五列是否自动化。

[root@youxi1 ~]# docker search centos
NAME                               DESCRIPTION                                     STARS               OFFICIAL            AUTOMATED
centos                             The official build of CentOS.                   5556                [OK]                
ansible/centos7-ansible            Ansible on Centos7                              123                                     [OK]
jdeathe/centos-ssh                 CentOS-6 6.10 x86_64 / CentOS-7 7.6.1810 x86…   112                                     [OK]
consol/centos-xfce-vnc             Centos container with "headless" VNC session…   99                                      [OK]
centos/mysql-57-centos7            MySQL 5.7 SQL database server                   62                                      
imagine10255/centos6-lnmp-php56    centos6-lnmp-php56                              57                                      [OK]
tutum/centos                       Simple CentOS docker image with SSH access      45                                      
centos/postgresql-96-centos7       PostgreSQL is an advanced Object-Relational …   39                                      
kinogmt/centos-ssh                 CentOS with SSH                                 29                                      [OK]
pivotaldata/centos-gpdb-dev        CentOS image for GPDB development. Tag names…   10                                      
guyton/centos6                     From official centos6 container with full up…   9                                       [OK]
nathonfowlie/centos-jre            Latest CentOS image with the JRE pre-install…   8                                       [OK]
drecom/centos-ruby                 centos ruby                                     7                                       [OK]
pivotaldata/centos                 Base centos, freshened up a little with a Do…   3                                       
darksheer/centos                   Base Centos Image -- Updated hourly             3                                       [OK]
pivotaldata/centos-gcc-toolchain   CentOS with a toolchain, but unaffiliated wi…   2                                       
pivotaldata/centos-mingw           Using the mingw toolchain to cross-compile t…   2                                       
miko2u/centos6                     CentOS6 日本語環境                                   2                                       [OK]
blacklabelops/centos               CentOS Base Image! Built and Updates Daily!     1                                       [OK]
mcnaughton/centos-base             centos base image                               1                                       [OK]
indigo/centos-maven                Vanilla CentOS 7 with Oracle Java Developmen…   1                                       [OK]
pivotaldata/centos6.8-dev          CentosOS 6.8 image for GPDB development         0                                       
smartentry/centos                  centos with smartentry                          0                                       [OK]
pivotaldata/centos7-dev            CentosOS 7 image for GPDB development           0                                       
fortinj66/centos7-s2i-nodejs       based off of ryanj/centos7-s2i-nodejs.  Bigg…   0

方法一：由于Docker镜像都在国外的DockerHub网站上，所以下载会非常慢，最好使用加速器加速。例如说阿里云服务器提供的免费加速器地址。登录阿里云账号，在左侧的菜单中有产品和服务选项，在该选项中找到容器镜像服务，点击后面的星星即可添加到菜单中。然后点击容器镜像服务，进入下一个界面。

　　第一次进入容器镜像服务页面，会要求设置密码。设置完成后选择左侧菜单栏中的镜像中心-->镜像加速器-->加速器地址。我的加速器地址是https://8mkqrctt.mirror.aliyuncs.com

　　当然加速器地址也非要使用阿里云的，也可以使用网易云的。

　　加速器地址可以用于两个地方，二选一即可。

//可以用于/etc/docker/daemon.json文件
[root@youxi1 ~]# vim /etc/docker/daemon.json
{
  "registry-mirrors": ["https://8mkqrctt.mirror.aliyuncs.com"]
}
[root@youxi1 ~]# systemctl restart docker

//也可以用于修改docker服务
[root@youxi1 ~]# vim /usr/lib/systemd/system/docker.service
//修改第14行
ExecStart=/usr/bin/dockerd -H fd:// --containerd=/run/containerd/containerd.sock
 --registry-mirror=https://8mkqrctt.mirror.aliyuncs.com
[root@youxi1 ~]# systemctl daemon-reload
[root@youxi1 ~]# systemctl restart docker

　　配置好加速器地址后，我们就可以拉取Docker镜像了

[root@youxi1 ~]# docker pull centos　　//拉取镜像
Using default tag: latest
latest: Pulling from library/centos
d8d02d457314: Pull complete 
Digest: sha256:307835c385f656ec2e2fec602cf093224173c51119bbebd602c53c3653a3d6eb
Status: Downloaded newer image for centos:latest
docker.io/library/centos:latest
[root@youxi1 ~]# docker images　　//查看已有镜像
REPOSITORY          TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
centos              latest              67fa590cfc1c        3 weeks ago         202MB

　　注意：docker镜像有两种识别方式，[REPOSITORY（库）]:[TAG（标签）]以及IMAGE ID（镜像ID）。如果下载了一个相同的镜像或[REPOSITORY（库）]:[TAG（标签）]相同的镜像，虽然还可以通过镜像ID来调用，但旧的镜像REPOSITORY（库）和TAG（标签）会变为<None>，所以下载和导入前请先确认好防止造成不必要的麻烦。

方法二：将之前下载好的或从其他服务器上导出的镜像导入

[root@youxi1 ~]# docker load -i docker.io-centos-lastest-image.tar

　　docker load -i [镜像文件]　　导入镜像

方法三：从其他网站下载镜像

[root@youxi1 ~]# docker pull hub.c.163.com/library/tomcat:latest
latest: Pulling from library/tomcat
[DEPRECATION NOTICE] registry v2 schema1 support will be removed in an upcoming release. Please contact admins of the hub.c.163.com registry NOW to avoid future disruption.
9af7279b9dbd: Pull complete 
31816c948f2f: Pull complete 
c59a1cdf83d3: Pull complete 
232c7a75d568: Pull complete 
de412d312979: Pull complete 
80315ba34693: Pull complete 
5d3f97bd90e8: Pull complete 
dc8dc63f6baa: Pull complete 
f6c6e2d67f03: Pull complete 
9123b340aa92: Pull complete 
76abaea2279d: Pull complete 
4476602e3346: Pull complete 
12e1fda011bd: Pull complete 
Digest: sha256:db1a8ca2fe44449d265e5505f300be6f34fc63211a5506400a0a8c24653af91f
Status: Downloaded newer image for hub.c.163.com/library/tomcat:latest
hub.c.163.com/library/tomcat:latest
[root@youxi1 ~]# docker images
REPOSITORY                     TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
centos                         latest              67fa590cfc1c        3 weeks ago         202MB
hub.c.163.com/library/tomcat   latest              72d2be374029        2 years ago         292MB

　3）开启网络转发功能

　　该功能是默认开启的，如果没有开启可以手动设置一下

[root@youxi1 ~]# cat /proc/sys/net/ipv4/ip_forward     
1
//如没有开启手动进行如下设置
[root@youxi1 ~]# vim /etc/sysctl.conf
net.ipv4.ip_forward = 1
[root@youxi1 ~]# sysctl -p　　//使配置生效
net.ipv4.ip_forward = 1

　　该功能一定要开启，否则Docker实例会启动失效

　4）最后启动

　　启动并测试网络

[root@youxi1 ~]# sysctl -p
net.ipv4.ip_forward = 1
[root@youxi1 ~]# docker run -it centos:latest /bin/bash
[root@3ecc9bafd429 /]# ping www.baidu.com
PING www.a.shifen.com (180.101.49.11) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 180.101.49.11 (180.101.49.11): icmp_seq=1 ttl=127 time=8.78 ms
64 bytes from 180.101.49.11 (180.101.49.11): icmp_seq=2 ttl=127 time=8.33 ms
64 bytes from 180.101.49.11 (180.101.49.11): icmp_seq=3 ttl=127 time=8.79 ms
^C
--- www.a.shifen.com ping statistics ---
3 packets transmitted, 3 received, 0% packet loss, time 2003ms
rtt min/avg/max/mdev = 8.334/8.637/8.792/0.240 ms
[root@3ecc9bafd429 /]# exit　　//退出使用exit
exit

　　注意：前期测试建议关闭防火墙。

　　如果想要查看正在运行的docker实例，可以使用docker ps命令

[root@youxi1 ~]# docker run -it centos:latest /bin/bash　　//启动一个docker实例
[root@9a81af9b4134 /]#

//另外打开一个连接窗口
[root@youxi1 ~]# docker ps
CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND             CREATED             STATUS              PORTS               NAMES
9a81af9b4134        centos:latest       "/bin/bash"         8 seconds ago       Up 7 seconds                            pensive_dijkstra

参考：https://www.jianshu.com/p/50f48eb25215

　　　https://yq.aliyun.com/articles/110806

转载于:https://www.cnblogs.com/diantong/p/11498649.html