從docker介紹及其簡介

• 2020 年 12 月 3 日
• 筆記

一、引言

1.我本地代碼運行沒問題啊，但是別人機器運行不了，從而導致環境不一致的問題

2.那個兄弟又寫死循環了，怎麼這麼卡，在多用戶的操作系統下，會相互影響。

3. 天貓雙十一的情況下，用戶量暴漲，從而導致運維成本過高的問題

二、docker的由來

Docker 是一個開源項目，誕生於 2013 年初，最初是dotCloud 公司內部的一個業餘項目。它基於 Google 公 司推出的 Go 語言實現。2013年3月，dotCloud公司的創始人之一，Docker之父，28歲的Solomon Hykes正式決定，將Docker項目開源。

遵從了 Apache 2.0 協議，項目代碼在 GitHub上進行 維護。Docker 自開源後受到廣泛的關注和討論，以至於 dotCloud公司後來都改名為 Docker Inc。Redhat已經 在其 RHEL6.5 中集中支持 Docker；Google 也在其 PaaS產品中廣泛應用。Docker 項目的目標是實現輕量級的 操作系統虛擬化解決方案。 Docker 的基礎是 Linux 容器（LXC）等技術。在 LXC 的基礎上 Docker 進行了進一 步的封裝，讓用戶不需要去關心容器的管理，使得操作更為簡便。用戶操作 Docker 的容器就像操作一個快速輕量級的虛擬機一樣簡單。Docker 可以讓開發者打包他們的應用以及依賴包到一個輕量級、可移植的容器中，然 後發佈到任何流行的 Linux 機器上，也可以實現虛擬化。容器是完全使用沙箱機制，相互之間不會有任何接口 （類似iPhone 的 app）,更重要的是容器性能開銷極低。

三、為什麼要有docker？(why?)

先說docker是幹啥用的。因為現在物理服務器是很強大的，我們如果在一台物理機上只跑一個服務就浪費了。而同時跑很多服務他們之間又互相影響，比如一個服務出了內存泄漏把整個服務器的內存都佔滿了，其他服務跟着倒霉。所以要把每個服務都必須隔離起來，讓它們只使用自己那部分有限的CPU、內存、硬盤以及自己所依賴的軟件包。在容器技術之前，這個最早是用的是虛擬機——–業界的網紅。虛擬機技術的代表，是VMWare和OpenStack。所以，早先每個服務之間是用虛擬機來實現隔離的,但是對資源有點浪費，於是就有了docker，一個機器上可以裝十幾個到幾十個docker,他們共享操作系統核心，佔用資源少，啟動速度快，但又能提供資源（CPU、內存、磁盤等）的一定程度的隔離。

簡單來說就是，不同的應用程序所依賴的環境不一樣，如果把他們依賴的軟件都安裝在一個服務器上，不僅需要調試很久，而且可能會有衝突。

如果想把兩個應用程序隔離起來，可以在服務器上創建不同的虛擬機，不同的虛擬機放不同的應用，但是虛擬機的開銷比較高。docker作為輕量級的虛擬機，是一個很好的工具。

##

四、什麼是docker？(what?)

引入：我們知道，軟件的依賴環境大致包括配置文件、代碼、tomcat（web輕量應用服務器）、JDK（軟件開發工具包）、操作系統

• IT 軟件中所說的 「Docker」 ，是指容器虛擬化技術，docker本身並不是容器，而是用於支持創建和使用 Linux 容器的工具。

• 在實際應用中是軟件部署的一種解決方案：作為一個軟件集裝箱化平台，可以讓開發者構建應用程序時，將它與其依賴環境一起打包到一個容器中，然後很容易地發佈和應用到任意平台中也可以實現虛擬化，容器是完全使用沙箱機制，相互之間不會有任何接口。同時，也提升計算機硬件資源的利用率。

  補充 說明：

  # 沙箱機制（Sandboxie）
  一、沙箱是什麼？
  　　沙箱是一個虛擬系統程序，沙箱提供的環境相對於每一個運行的程序都是獨立的，而且不會對現有的系統產生影響，即沙箱提供一個限制該應用程序對系統資源的訪問權限。
  ​
  二、沙箱的應用
  　　（1）搭建測試環境。沙箱的應用只能訪問自己的應用訪問目錄，而不能應用之間的資源進行共享，這樣就形成了一個相對安全的機制，由於沙箱具有非常良好的獨立性、隔離性，所以能夠搭建一些具有高風險的軟件進行測試。
  ​
  　　（2）應用容器的利用，如Docker就是應用沙箱機制，這樣使得應用組件經過Docker的封裝，使得在項目的遷移、測試環境到生產環境的部署，保證了應用程序的運行環境保持一致性，同時也減少大量在環境搭建上的工作量。

示例

1. 首先，鯨魚是操作系統。要交付的應用程序是各種貨物，要將各種形狀和尺寸不同的貨物放到大鯨魚上，得考慮每件貨物怎麼安放（應用程序配套的環境），還得考慮貨物和貨物之間能否重疊起來（應用程序依賴的環境是否會衝突）。

2. 現在使用了集裝箱（容器）把每件貨物都放到集裝箱里，這樣大鯨魚可以用同樣地方式安放、堆疊集裝了，省事省力。

3. 即：打包放到鯨魚上，鯨魚放到服務器上。也就是搭建（創建）=》運輸（發送）=》運行：「build——ship——run」，這樣在自己的電腦上怎麼運行，在服務器上也會怎麼運行。

用docker運行一個程序的過程：

去倉庫把鏡像拉到本地，然後用一條命令把鏡像運行起來，變成容器。

五、docker的思想

集裝箱：

• 會將所有需要的內容放到不同的集裝箱中，誰需要這些環境就直接拿到這個集裝箱就可以

標準化

• 運輸的標準化：docker有一個碼頭所有上傳的集裝箱都放在了這個碼頭上，當誰需要某一個環境，就直接指派大鯨魚去搬運這個集裝箱就可以了

• 命令的標準化：docker提供了一系列的命令，幫助我們去獲取集裝箱等等操作,當然，也可以上傳等操作

• 提供了REST的API:衍生出了很多的圖形化界面，Rancher等

  • PS：REST API是一組關於如何構建Web應用程序API的架構規則、標準或指導，REST API遵循API原則的架構風格。REST是專門針對Web應用程序而設計的，其目的在於降低開發的複雜度，提高系統的可伸縮性。

隔離

• docker在運行集裝箱內的內容時，會在linux的內核中單獨的開闢一片空間，這片空間不會影響到其他程序

六、docker的核心

docker三大核心：鏡像、容器、倉庫

鏡像:（Image）=>複製的程序

定義：Docker 鏡像可以看作是一個特殊的文件系統（模板），除了提供容器運行時所需的程序、庫、資源、配置等文件外，還包含了一些為運行時準備的一些配置參數（如匿名卷、環境變量、用戶等）

作用：類似於虛擬機的快照，用來創建新的容器

特點：鏡像不包含任何動態數據，其內容在構建之後也不會被改變。

容器:（Container）=>集裝箱

• 鏡像（Image）和容器（Container）的關係，就像是面向對象程序設計中的類和實例一樣，鏡像是靜態 的定義，容器是鏡像運行時的實體。容器可以被創建、啟動、停止、刪除、暫停等。

倉庫: （Repository）=存放鏡像的地方

用來保存鏡像的倉庫，控制版本，類似於git。當我們構建好自己的鏡像之後，需要存放在倉庫中，當我們需要啟動一個鏡像時，可以在倉庫中下載下來。

七、docker的作用

• 解決運行環境不一致所導致的問題。這樣就不會產生「本地運行沒問題，可一到服務器上就不行了」的情況。

• 限定最大的cpu使用內存硬盤，這樣就起到了隔離的作用，避免產生「一塊代碼產生死循環，把磁盤佔滿了，其它程序也掛了」的情況。

• 雙11時擴展機器用,降低運維人員的成本。

總結：

docker的標準化讓快速擴展，彈性伸縮變得簡單

使用之前：

每次發佈一個程序，都要走一遍以下的流程：

使用之後：

遷移的時候，只需要在新的服務器上啟動需要的容器就可以了，

無論新舊服務器是否是同一類別的平台。這無疑幫助我們節約了大量的寶貴時間，並降低部署過程出現問題的風險。

八、docker與虛擬機的比較

作為一個作為一種輕量級的虛擬化方式，Docker 在運行應用上跟傳統的虛擬機的方式相比具有如下顯著優勢：

• Docker 容器啟動很快，啟動和停止可以實現秒級，相比傳統的虛擬機方式（分鐘級）要快速很多。

• Docker 容器對系統資源需求很少，一台主機上可以同時運行數千個 Docker 容器。

• Docker 通過類似 git 設計理念的操作來方便用戶獲取、分發和更新應用鏡像，存儲復用，增量更新。

• Docker 通過Dockerfile支持靈活的自動化創建和部署機制，可以提高工作效率，並標準化流程。

docker比VM快的原因:

1. docker有着比虛擬機更少的抽象層

   • 由於docker不需要Hypervisor實現硬件資源虛擬化,運行在docker容器上的程序直接使用的都是實際物理機的硬件資源 因此在CPU、內存利用率上docker將會在效率上有明顯優勢

2. docker利用的是宿主機的內核，而不需要Centos

   • 因此當新建一個容器時,docker不需要和虛擬機一樣重新加載這個操作系統內核 進而避免尋找、加載操作系統內核比較費時費資源的過程

3. 當新建個虛擬機時，虛擬機軟件需要加載Centos這個新建過程是”分鐘級別的”

   • docker由於直接利用宿主機的操作系統，則省略了這個個過程因此新建一個docker容器只需要”幾秒鐘”

九、docker與虛擬化

Docker 以及其他容器技術，都屬於操作系統虛擬化範疇，操作系統細膩化最大的特點就是不需要額外的 supervisor 支持。Docker 虛擬化方式之所以有眾多優勢，跟操作系統虛擬化技術自身的設計和實現分不開。

傳統方式是在硬件層面實現虛擬化，需要有額外的虛擬機管理應用和虛擬機操作系統層。Docker 容器時在操作系統層面實現虛擬化，直接復用本地主機的操作系統，因此更加輕量級。

虛擬機技術：

• 在一個操作系統之上運行 / 安裝另一種操作系統

• 應用程序, 操作系統和硬件三者之間的關係不變

缺點：

1. 資源佔用多

2. 冗餘步驟多

3. 啟動慢(分鐘級)

容器虛擬化技術：

💪虛擬化技術詳解，在下一篇文章中介紹猛👉👉👉戳我

• 不是模擬一個完整的操作系統, 他是將軟件運行所需要的所有資源打包到一個隔離的容器

• 只需要軟件工作所需要的庫資源和設置

• 因此系統變得高效輕量, 且能保證任何環境中軟件都能始終如一的運行

十、docker的運行原理

docker的基本架構圖：

低層原理

原理解析

• docker pull的時候，Docker damemon先在本地倉庫中找，如果沒有，再去中央倉庫中拉取，拉取到本地倉庫就好了。

• docker run的時候，也是先在本地倉庫中找，如果有，直接放到容器里用。否則，去中央倉庫中拉取。

docker的工作方式：

• Docker是一個Client-Server結構的系統

• Docker守護進程運行在主機上，然後通過Socket連接從客戶端訪問， 守護進程從客戶端接受命令並管理運行在主機上的容器，而容器，就是一個運行時的環境

十一、docker理念（在開發和運維之間的優勢）：

docker的理念：一次構建處處運行

對於開發和運維人員來說，最夢寐以求的效果可能就是一次創建和配置，之後可以在任意地方、任意時間讓應用正常運行，而 Docker 恰恰可以實現這一中級目標。具體來說，在開發和運維過程中，Docker 具有以下幾個方面的優勢：

• 更快的應用交付和部署

  • 傳統的應用開發完成後，需要提供一堆安裝程序和配置說明文檔，安裝部署後需根據配置文檔進行繁雜的配置才能正常運行

  • 使用Docker之後只需要交付少量容器鏡像文件，在正式生產環境加載鏡像並運行即可，應用安裝配置在鏡像里已經內置好，大大節省部署配置和測試驗證時間

• 更便捷的升級和擴縮容

  • 隨着微服務架構和Docker的發展，大量的應用會通過微服務方式架構，應用的開發構建將變成搭樂高積木一樣，每個”Docker容”器將變成一塊”積木”，”應用的升級將變得非常容易”

  • 當現有的容器不足以支撐業務處理時，可通過鏡像運行”新的容器進行快速擴容”，使應用系統的擴容從原先的天級變成分鐘級甚至秒級

• 更簡單的運維繫統

  • 應用容器化運行後，生產環境運行的應用可與開發、測試環境的應用”高度一致”，容器會將應用程序相關的環境和狀態完全封裝起來，不會因為底層基礎架構和操作系統的不一致性給應用帶來影響，產生新的BUG

  • 當出現程序異常時，也可以通過測試環境的相同容器進行快速定位和修復

• 更高效的計算資源被利用

  • Docker是內核級虛擬化，其不像傳統的虛擬化技術一樣需要額外的Hypervisor支持,所以在一台物理機上”可以運行很多個容器實例”，可大大”提升物理服務器的CPU和內存的利用率”

十二、docker總結：

• Docker本身並不是容器，它是創建容器的工具，是應用容器引擎。

• Docker 是一個容器運行載體或稱之為管理引擎

• image 文件生成的容器實例，本身也是一個文件，稱為鏡像文件

• 同一個 image 文件，可以生成多個同時運行的容器實例

• 一個容器運行一種服務，當我們需要的時候，就可以通過docker客戶端創建一個對應的運行實例，也就是我們的容器

• 至於倉庫，就是放了一堆鏡像的地方，我們可以把鏡像發佈到倉庫中，需要的時候從倉庫中拉下來就可以了

附贈寶典秘籍

以下是一些關於docker的參考資料，有興趣的可以看看：

//www.zhihu.com/question/28300645

//blog.51cto.com/ganbing/2085769?from=timeline&isappinstalled=0

//c.biancheng.net/view/3118.html

//www.cnblogs.com/mrhelloworld/p/docker1.html