Docker系列1：Docker与容器基础知识介绍

1.什么是容器

说docker必需要要说容器，因此咱们须要首先来讲一下容器的概念。

• 其实容器就是一工具，泛指能够容纳其余的物品工具，能够用来存储、运输物品；物品能够放在容器中的，而容器能够保护物品。

常见的容器：

• 瓶子

• 篮子

• 碗

• 集装箱

• 柜子

2.虚拟化技术

说容器，就必须对比容器和虚拟化技术，首先就说虚拟化技术。

咱们实现虚拟化技术主要有两种

方式1：主机虚拟化

这里所虚拟化的是整个硬件平台，好比vmware、virtual box，他们所虚拟出来的是一个完整的裸机，咱们能够再这个裸机上随意的安装os和软件。

主机虚拟化是分为两类的

l type-I（类型1的虚拟化）

l type-ii（类型2的虚拟化）

程序运行在虚拟机中，确定比运行在物理机中性能差，那么为何还要将其运行在虚拟机中？

• 复用：好比须要运行两个tomcat，让其工做在虚拟机中，就能够实现8080套接字不冲突了

• 隔离：一个进程在虚拟机中作任何操做，对于其余虚拟机中的进程和物理机中的进程都是没有影响的

那么咱们怎么即实现隔离，又不影响性能呢？

• 一个主机在运行起来以后，分为内核空间和用户空间，在用户空间中就是运行用户空间进程。

• 默认全部的用户进程都是在同一个用户空间的，那么此时咱们要想隔离多个进程的运行环境，就能够建立多个用户空间，并且多个用户空间是互相隔离的

• 这里一个一个性对独立的用户空间就是咱们所谓的linux 容器。

使用容器，目的是为了建立一个隔离的环境，在这个隔离环境环境中，应该至少包括隔离以下几个层面

• UTS：主机名和域名

• Mount：工做目录，也称之为安装树

• IPC：ipc是必需要进行隔离的，若是不隔离IPC，那么多个进程就能够互相通讯，那么就不存在隔离了

• PID：隔离PID也是必须的

• user 和group：在容器中也要有独立的用户，好比都要有root ，可是这个root确定不能都是真正的root，由于若是是真root用户的话，就有权限删除其余容器中的内容了。

• network：隔离网络是最为重要的，由于一个容器做为一个独立的单元工做，那么就须要为每一个容器准备一个网卡、接口、tcp/IP协议栈。

这里有个概念就是namespaces（名称空间）

• linux的内核原生就支持了6种名称空间，在构建容器的时候，就是从这6个名称空间中抽取出来一部分构成一个容器。

各类名称空间与所支持的内核版本

• 从这里能够看到，若是想更好的使用容器技术，centos6就不适合了。

3.LXC

所谓的LXC，其实就是linux Container，这是一种基于模板的方式实现容器技术应用的解决方案 ，在LXC中包含了一组工具

• lxc-create：快速建立容器的命令

4.什么是Docker

• 其实docker就是lxc的二次封装发行版，他是用lxc做为容器引擎，同时使用镜像技术，将一个操做类型容器所须要的文件提取安装好，并打成一个包

• 当建立容器的时候，只须要将这个包复制N份并启动容器，这样就行了，速度很快。

• 当用docker建立容器的时候，其实就是用lxc create来建立一个容器。

• docker极大的下降了容器的使用难度

用来存放镜像的服务器，咱们称之为docker仓库，在这个仓库中有咱们几乎能想到的所有的容器

• docker使用了一种更为精巧的设计，那就是每一个容器中仅仅运行一个进程。

• 好比在一个容器中仅仅运行nginx，若是要用apache，就须要下载另外一个容器了，此时的nginx和apache就可会经过容器间的通讯逻辑进行通讯。

• 这里让每一个进程运行在一个独立的容器中，并且咱们也知道容器是一个隔离的环境，那么这样一来，一个进程出现了问题，对于其余的进程是不会受到影响的。

 

使用docker另个一好处：真正的实现的一次编写，处处运行了

• 如今咱们的生成环境中，都是多版本并行的，如同时用着centos5 6 7，同时还用着windows、ubuntu等系统，若是这个时候要开发一个程序在全部的平台都能运行，这个时候每每是须要有好几个团队分别开发面向不一样系统的版本。

• 而有了docker之后，就只须要开发一个版本，并将这个软件作到一个docker镜像中，这样只须要将这个镜像放到任意的平台上，只要这个平台有docker，那么就能够运行这个镜像，同时这个程序也就能够开始运行了，因此，软件开发的难度大大下降了。

 

再来讲docker镜像的构建方式

• docker镜像的构建方式是很特殊的，称之为：分层构建、联合挂载

以构建nginx镜像为例解释一下

• 先作一个最底层、纯净的系统，好比最小化的centos6系统

• 在这个centos系统的基础上安装一个nginx就构成了镜像

注意，构建的镜像只包含nginx自己，而不包含centos操做系统内容

• 这个镜像就包含了两层，这两层共同构成了运行在了linux上的centos

• 当启动容器的时候，须要将这两层都挂载上去就能够用了，这就是分层构建、联合挂载，

• 若是须要启动多个镜像，其中有nginx、tomcat、apache等，如都是基于centos的，因此在下载的时候，只须要下载一个centos，再分别下载须要层就能够了。

为什么能实现多个上层应用公用底层系统？

• 是由于底层的centos和tomcat都是只读的。

• 当用户在所建立的容器中执行写操做的时候，底层是只读没法修改

• 因此，这个时候就会底层的资源复制一份上来，而后在复制的这层中进行修改，这种机制称之为：写时复制。

关于容器编排工具

• 好比咱们有100个主机能够运行docker，当须要启动容器的时候，只须要编排工具发送指令，这个编排工具根据算法从后端的这几种找一个来启动docker

• 再好比，咱们要运行amp的环境，这里三个程序就是三个容器，这三个容器的启动顺序是有关系的，因此就须要设置启动的顺序，这样编排工具还须要能够根据顺序依次启动。

编排有不少：

• 第一个：docker本身的编排工具：这里实际上是三个工具的组合，machine+swarm+compose

• 第二个：ASF的，meos+marathon

• 第三个：google的，kubbernets，简称k8s，这是由于k和s间有8个字母

5.对比kvm虚拟化

• kvm：基于硬件虚拟化技术，是须要cpu支持的，是虚拟出来一个虚拟机，虚拟机管理器是须要占用额外的系统资源的，也就是即便不跑任何虚拟机，都须要占用6%左右的系统资源

• docker：基于内核虚拟化技术，没有虚拟任何东西，可是是经过隔离技术实现的，因此不会对系统带来额外的开销。

6.对比openstack虚拟化

• 真正的docker是不该该当作虚拟机用的（虽然能够）

7.docker架构

整个架构分为了三个部分

l 1：客户端：cient

l 2：服务器端：docker_hosts

l 3：仓库端：registery

l 各个部分之间通讯是基于http或者https进行通讯的

docker_host部分

    服务器端就是靠运行docker daemon来运行在守护进程模式的下的，此时的docker就会监听在一个套接字之上了，并且docker是支持三种套接字的

l ipv4套接字

l ipv6套接字

l unix socket套接字：也就是监听在一个本地文件上。

docker仓库

• 首先docker的registery中提供了docker镜像的存储功能，并且还提供了用户登陆下载镜像时候的认证功能。
  

• 另外docker的registery中，还包括repository，一个repository就是一个目录，在一个目录中只存储一个应该程序的镜像，好比要建立的nginx的镜像，那么就建立一个目录，这个目录名就是nginx，全部的nginx的镜像都是放在同一个目录下。

• 由于如今有多个镜像，那么若是想惟一的标识一个镜像，就须要借助于 tag（标签），好比第一个1.9 1.11 1.23，这样经过repo名称和标签名的组合，就能够惟一的标识一个镜像。
  

• docker官方提供有docker仓库，可是其实也有第三方提供的，并且也能够本身作docker仓库。

5.docker的应用场景

1.简化配置

• 工做中的环境有生产环境、测试环境、开发环境测试环境又分为功能测试、性能测试；生产环境又分为预生产环境和生成环境。

• 这么多的环境，环境不一样，配置也就不一样，若是配置不一样，那么就可能会致使上线失败，使用docker就能够简化配置，作一个镜像，使用这个镜像就能够完成部署上线。

2.代码流水线管理

• 开发人员在开发完成之后，将代码传递到服务器上，而后测试人员能够从服务器上拉去代码进行测试，测试完成之后，开始进行发布，首先就是进行灰度发布，而后才是正事发布。

3.开发效率

• 新员工入职后配置各类环境，这个过程就每每是比较麻烦的，那么这里，咱们就能够用docker作个容器轻松来实现。

4.应用隔离

• 各个应用之间互相是隔离的。

5.服务器整合

• 也就是说一个服务器能够跑多个容器实例

6.调试能力

• 处理bug的能力

7.多租户

8.快速部署

• docker是秒级的，启动速度极其快。

• 好比以前说过，春晚的微信抢红包，用的是docker，说是能够1秒启动1000个docker程序。

大中型公司选择docker的理由

l 技术储备

l 跟上节奏，提高自身技术

l 符和当前业务需求

    （目前广泛都是第二个，根本都不是第一个和第三个）