揭開Docker的面紗 - 基礎理論梳理和安裝流程演示

2020-06-16 16:12:27

前言

? 本文將圍繞以下幾個方面來揭開docker的面紗：

什麼是docker？
為什麼需要docker？
docker的核心概念

什麼是docker？

?基於Linux而言，docker是在其中執行應用的一款開源工具，可以認為是一種輕量級的虛擬機器。docker的logo是一條載著集裝箱的鯨魚（舊版的logo），新版的logo則是直接簡化了細節，更改了顏色，如下圖。

從圖片中就可以看出來，docker的建立和開發者們的意圖。鯨魚——宿主機，塊狀箱——隔離的容器（後面介紹什麼是docker容器）。而docker的宗旨：Build、Ship and Run Any APP，Anywhere。具體而言，就是通過對應應用元件的封裝、發布、部署、執行等生命週期的管理，從而達到應用元件級別的“一次封裝、處處執行”的目的。

? 舉個例子就好比自己開發了一款應用軟體，希望它在任何地點，任何時間、任何作業系統中都可以使用的時候，就可以將它基於docker來實現。當然，對於docker而言，這個元件可以是一個應用，也可以是一個設定，甚至可以是一個完整的作業系統。

為什麼需要docker？

?其實docker的出現對於開發人員是莫大的福音。設想目前或未來基於雲平台的應用或軟體的開發，脫離了底層的硬體，而使用者需要在任何時間、任何地點都可以獲取相關的資源，那麼docker便可以提供這樣的訴求。

下面直接給出docker容器與傳統虛擬機器的比較

特性	Docker容器	虛擬機器
啟動速度	秒級	分鐘級
計算機效能損耗	幾乎不損耗	損耗一半左右
效能	接近原生	弱之
系統支援量	上千個	幾十個
隔離性	資源限制	完全隔離

? docker核心解決的問題是利用容器實現類似VM的功能，從而以更加節省的硬體資源給使用者提供更多的計算資源，並且docker操作方便，還可以通過Dockerfile組態檔支援靈活的自動化建立和部署。

?接下來看一下Docker與傳統虛擬機器架構的對比：

? 通過上圖發現，虛擬機器是在物理資源層面實現的隔離，相對於虛擬機器，Docker是基於APP層面實現的隔離，並且省去了虛擬機器作業系統，從而節省了一部分的系統資源。

? Docker守護行程可以直接與主作業系統進行通訊，為各個Docker容器分配資源；它還可以將容器與主作業系統隔離（為了安全），並將各個容器互相隔離。虛擬機器啟動需要數分鐘，而Docker容器可以在數毫秒內啟動。由於沒有臃腫的從作業系統，Docker可以節省大量的磁碟空間以及其他系統資源。

? 簡單來說，虛擬機器和docker的區別就在於虛擬機器需要通過Hypervisor對硬體資源也進行虛擬化，而docker是直接使用宿主機的硬體資源的，因此虛擬機器的隔離性更加徹底，而docker的隔離性次之。

Docker的核心概念

1、映象——image

? 可以理解為類似我們虛擬機器中的快照，是建立容器的基礎，可以說無映象，不容器。

2、容器——container

? 基於映象建立的執行範例，可以被啟動、停止和刪除。每個容器之間都是相互隔離、互不可見的。

3、倉庫——repository

? 儲存映象的地方，可以理解為映象囤積地。可以將自己建立的進行推播到倉庫中，方便隨時隨地拉取使用。

? 倉庫註冊伺服器（registry）是存放倉庫的地方，其中包含了多個倉庫，每個倉庫中存放一類映象，並且使用不同的標籤（tag）來區分。目前最大的公共倉庫就是Docker Hub，其中存放了數量龐大的映象給使用者下載使用。

這邊補充說明一下docker架構：

? Docker使用用戶端-伺服器架構。Docker 用戶端與Docker 守護行程進行對話，該守護行程完成了構建，執行和分發Docker容器的繁重工作。Docker用戶端和守護程式可以在同一系統上執行，或者您可以將Docker用戶端連線到遠端Docker守護程式。Docker用戶端和守護程式在UNIX通訊端或網路介面上使用REST API進行通訊。

架構圖示：

Docker的安裝流程

基於Linux/CentOS7的安裝部署流程如下：

作業系統版本：centos7.7

1、環境部署

[root@localhost ~]# hostnamectl  set-hostname docker
[root@localhost ~]# su
[root@docker ~]# cat /etc/RedHat-release 
CentOS Linux release 7.7.1908 (Core)

[root@docker ~]# systemctl stop firewalld && systemctl disable firewalld
Removed symlink /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/firewalld.service.
Removed symlink /etc/systemd/system/dbus-org.Fedoraproject.FirewallD1.service.
[root@docker ~]# setenforce 0 && sed -i 's/^SELINUX=.*/SELINUX=disabled/' /etc/selinux/config
[root@docker ~]# echo "net.ipv4.ip_forward=1" > /etc/sysctl.conf #開啟路由轉發
[root@docker ~]# sysctl -p #載入路由轉發功能
net.ipv4.ip_forward = 1
[root@docker ~]# systemctl restart network

2、安裝依賴包

[root@docker ~]# yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2
...
更新完畢:
  lvm2.x86_64 7:2.02.185-2.el7_7.2                                                                       

作為依賴被升級:
  device-mapper.x86_64 7:1.02.158-2.el7_7.2             device-mapper-event.x86_64 7:1.02.158-2.el7_7.2 
  device-mapper-event-libs.x86_64 7:1.02.158-2.el7_7.2  device-mapper-libs.x86_64 7:1.02.158-2.el7_7.2  
  lvm2-libs.x86_64 7:2.02.185-2.el7_7.2                

完畢！

說明：

安裝yum-utils軟體包是為了提供一個yum-config-manager單元，同時安裝的device-mapper-persistent-data和lvm2用於儲存裝置對映必須的兩個軟體包。

3、設定穩定的儲存庫

[root@docker ~]# yum-config-manager --add-repo https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo
已載入外掛：fastestmirror, langpacks
adding repo from: https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo
grabbing file https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo to /etc/yum.repos.d/docker-ce.repo
repo saved to /etc/yum.repos.d/docker-ce.repo
[root@docker ~]# ls /etc/yum.repos.d/ #檢視是否加入了一個docker源
CentOS-Base.repo  CentOS-Debuginfo.repo  CentOS-Media.repo    CentOS-Vault.repo
CentOS-CR.repo    CentOS-fasttrack.repo  CentOS-Sources.repo  docker-ce.repo

4、安裝docker引擎

[root@docker ~]# yum install -y docker-ce 
...
已安裝:
  docker-ce.x86_64 3:19.03.8-3.el7                                                                       

作為依賴被安裝:
  container-selinux.noarch 2:2.107-3.el7              containerd.io.x86_64 0:1.2.13-3.1.el7             
  docker-ce-cli.x86_64 1:19.03.8-3.el7               

完畢！

5、建立docker目錄，設定映象加速服務

[root@docker ~]# mkdir /etc/docker -p
[root@docker ~]# tee /etc/docker/daemon.json <<-'EOF'
> {
>   "registry-mirrors": ["https://5m9y9qbl.mirror.aliyuncs.com"]
> }
> EOF
{
  "registry-mirrors": ["https://5m9y9qbl.mirror.aliyuncs.com"]
}

說明：tee命令——從標準輸入寫往檔案和標準輸出，即把標準輸入的資料複製到每一個檔案FILE, 同時送往標準輸出。

6、開啟服務，檢視版本

[root@docker ~]# systemctl daemon-reload 
[root@docker ~]# systemctl restart docker.service 
[root@docker ~]# docker -v
Docker version 19.03.8, build afacb8b

[root@docker ~]# docker version
Client: Docker Engine - Community
 Version:           19.03.8
 API version:       1.40
 Go version:        go1.12.17
 Git commit:        afacb8b
 Built:             Wed Mar 11 01:27:04 2020
 OS/Arch:           linux/amd64
 Experimental:      false

Server: Docker Engine - Community
 Engine:
  Version:          19.03.8
  API version:      1.40 (minimum version 1.12)
  Go version:       go1.12.17
  Git commit:       afacb8b
  Built:            Wed Mar 11 01:25:42 2020
  OS/Arch:          linux/amd64
  Experimental:     false
 containerd:
  Version:          1.2.13
  GitCommit:        7ad184331fa3e55e52b890ea95e65ba581ae3429
 runc:
  Version:          1.0.0-rc10
  GitCommit:        dc9208a3303feef5b3839f4323d9beb36df0a9dd
 docker-init:
  Version:          0.18.0
  GitCommit:        fec3683

總結

? 本文主要介紹了docker的作用，將之與傳統虛擬機器進行特性對比，以及架構層面的對比，接著講述有關docker的核心三大組成，最終給出基於Linux下Centos7作業系統中docker的安裝流程。