10分钟快速掌握Docker必备基础知识

原创做者，公众号【程序员读书】，欢迎关注公众号，转载文章请注明出处哦。

Docker是时下热门的容器技术，相信做为一名开发人员，你必定据说过或者使用过，不少人会把Docker理解为一个轻量级虚拟机，但其实Docker与虚拟机(VM)是两种不一样的计算机虚拟化技术，也有不少人会以为，有了虚拟机，那为何还要使用Docker呢？

带着内心的一点点疑问，让咱们一块儿来学习Docker吧。

没有虚拟化技术的原始年代

咱们仔细想一想，在没有计算虚拟化技术的“远古”年代，若是咱们要部署一个应用程序(Application)，通常的步骤是怎么样的？

第一步确定是先要准备一台物理服务器，而后在物理服务器上安装一个操做系统(Operating System)，有了操做系统以后，便在操做系统上安装运行咱们的应用程序，这个过程能够用下面的图来表示：

物理服务器部署应用示意图

那么，这种方式有什么问题呢？其实，在物理机上部署应用有如下几个缺点：

• 部署很是慢：由于咱们得先准备硬件服务器，接着还要安装操做系统，而后再部署应用程序，并且应用程序还有不少的依赖软件，因此这个过程是比较慢的。

• 成本很是高：主要是物理器成本过高，即便是部署一个简单的应用，也须要一台服务器。

• 资源浪费：若是应用太简单，也容易浪费硬件资源，好比CPU和内存

• 迁移和扩展太慢：若是须要迁移应用，或者扩展应用，都要再准备其余的物理服务器，过程很麻烦，也很慢。

那么有什么办法能够解决这些问题呢？答案即是虚拟化技术。

使用虚拟机部署应用程序的年代

什么是虚拟化技术

谈到计算机的虚拟化技术，咱们直接想到的即是虚拟机，虚拟机容许咱们在一台物理计算机模拟出多台机器,简单地理解，虚拟化技术就是在一台物理计算机上，经过中间虚拟软件层Hypervisor隔离CPU、内存等硬件资源，虚拟出多台虚拟服务器，这样作的话，一台物理服务器即可以安装多个应用程序，达到资源利用的最大化，并且多个应用之间相互隔离，以下图所示：

虚拟机上部署应用示意图

虚拟机的优势

• 能够把资源分配到不一样的虚拟机，达到硬件资源的最大化利用

• 与直接在物理机上部署应用，虚拟机更容易扩展应用。

• 云服务:经过虚拟机虚拟出不一样的物理资源，能够快速搭建云服务。

虚拟机的不足之处

虚拟机的不足之处在于对物理服务器资源的消耗，当咱们在物理服务器建立一台虚拟机时，便须要虚拟出一套硬件并在上面运行完整的操做系统，每台虚拟机都占用许多的服务器资源。

Docker是什么？

相对于虚拟机的笨重，Docker则更显得轻量化，所以不会占用太多的系统资源。

Docker是使用时下很火的Golang语言进行开发的，其技术核心是Linux内核的Cgroup,Namespace和AUFS类的Union FS等技术，这些技术都是Linux内核中早已存在不少年的技术，因此严格来讲Docker并非一个彻底创新的技术，Docker经过这些底层的Linux技术，对Linux进程进行封装隔离，而被隔离的进程也被称为容器，彻底独立于宿主机的进程。

因此Docker是容器技术的一种实现，也是操做系统层面的一种虚拟化，与虚拟机经过一套硬件再安装操做系统彻底不一样。

docker容器与系统关系示意图

Docker与虚拟机之间的比较

Docker是在操做系统进程层面的隔离，而虚拟机是在物理资源层面的隔离，二者彻底不一样，另外，咱们也能够经过下面的一个比较，了解二者的根本性差别。

容器与虚拟机的比较【摘自《Docker-从入门到实践》】

从上面的容器与虚拟机的对比中，咱们明白了容器技术的优点。

容器解决了开发与生产环境的问题

开发环境与生产环境折射的是开发人员与运维人员之间的矛盾，也许咱们经常会听到开发人员对运维人员说的这样一句话：“在个人电脑运行没问题，怎么到了你那里就出问题了，确定是你的问题”，而运维人员则认为是开发人员的问题。

开发人员须要在本机安装各类各样的测试环境，所以开发的项目须要软件越多，依赖越多，安装的环境也就越复杂。

一样的，运维人员须要为开发人员开发的项目提供生产环境，而运维人员除了应对软件之间的依赖，还须要考虑安装软件与硬件之间的兼容性问题。

就是这样，因此咱们常常看到开发与运维相互甩锅，怎么解决这个问题呢？

容器就是一个不错的解决方案，容器能成为开发与运维之间沟通的语言，由于容器就像一个集装箱同样，提供了软件运行的最小化环境，将应用与其须要的环境一块儿打包成为镜像，即可以在开发与运维之间沟通与传输。

Docker的版本

Docker分为社区版(CE)和企业版(EE)两个版本，社区版本能够无偿使用，而企业版则须要付费使用，对于咱们我的开发者或小企业来讲，通常是使用社区版的。

Docker CE有三个更新频道，分别为stable、test、nightly，stable是稳定版本，test是测试后的预发布版本，而nightly则是开发中准备在下一个版本正式发布的版本，咱们能够根据本身的需求下载安装。

如何安装Docker?

好了，经过前面的介绍，咱们应该对Docker有了初步的了解，下面开始进入Docker的学习之旅了。

而学习Docker的第一步，从安装Docker运行环境开始，咱们以Docker的社区版本(CE)安装为例。

Docker社区版本提供了Mac OS,Microsoft Windows和Linux(Centos,Ubuntu,Fedora,Debian)等操做系统的安装包，同时也支持在云服务器上的安装，好比AWS Cloud。

在Windows系统上安装

Docker Desktop for Windows

Docker为Windows提供了一个桌面应用程序管理的安装包(Docker Desktop for Windows)，不过对系统有如下几点要求：

1. 必须是64位Windows10专业版，企业版，教育版，构建在15063或更高版本，
2. 在BIOS中启用虚拟化。一般，默认状况下启用虚拟化。
3. 至少有4GB内存。
4. CPU支持SLAT。

若是操做系统知足上面的要求，则能够直接下载安装包直接安装，在安装成功后，Docker并不会自动启动，须要咱们本身启动，咱们能够在开始菜单中找到Docker，以下图，单击启动即可启动。

Docker Toolbox

若是系统达不到上面的要求，好比说你用的是Windows 7操做系统，这时候要想使用Docker，便须要借助Docker Toolbox，Docker Toolbox是Docker提供的在比较旧的Mac OS,Windows操做系统上安装Docker环境的工具集。

Docker Toolbox包括docker-cli(就是咱们在终端使用的docker命令行工具)，docker-compose(多容器管理工具),docker-mecahine，VirtualBox(虚拟机)，Kitematic(docker的GUI管理工具)。

本质上使用Docker Toolbox安装Docker环境，其实是在VirtualBox中建立一个Linux虚拟机，并在虚拟机上安装Docker。

另外，在安装过程当中会开启Windows的Hyper-V模块(Windows操做系统实现虚拟化的一种技术)，这里面有个要注意的点是若是开启了Hyper-V，则VirtualBox再也不生效了。

在Mac OS上安装

如同Windows操做系统同样，Docker为Mac OS也同样提供一个桌面应用程序(Docker Desktop for Mac)，比较简单，从docker官网上下载Dokcer.dmg安装，打开Docker.dmg，以下图所示：

直接拖动Docker图标便完成了安装。

对于比较老的Mac OS操做系统，也能够像Windows同样，使用Docker Toolbox，这点能够参考上面的介绍。

在Mac OS上安装完成以后，在Application中找到Docker图标，双击打开即可以启动Docker了，以下：

在Linux上安装

在Linux操做系统上的安装，主要以Centos7为例，其余Linux系统的发行版本，如Ubuntu，Debian，Fedora等，能够自行查询Docker的官方文档。

删除旧的docker版本

可能有些Linux预先安装Docker，但通常版本比较旧，因此能够先执行如下代码来删除旧版本的Docker。

$ sudo dnf remove docker \
                  docker-client \
                  docker-client-latest \
                  docker-common \
                  docker-latest \
                  docker-latest-logrotate \
                  docker-logrotate \
                  docker-selinux \
                  docker-engine-selinux \
                  docker-engine
复制代码

指定安装版本

$ sudo yum-config-manager \
    --add-repo \
    https://download.docker.com/linux/centos/docker-ce.repo
复制代码

使用yum安装docker

$ sudo yum install docker-ce docker-ce-cli containerd.io
复制代码

启动docker服务器

# 启动docker守护进程
$ sudo systemctl start docker
复制代码

测试安装是否成功

经过上面几种方式安装了Docker以后，咱们能够经过下面的方法来检测安装是否成功。

打印docker版本

# 打印docker版本
$ docker version 
复制代码

拉取镜像并运行容器

# 拉取hello-world镜像
docker pull hello-world

# 使用hello-world运行一个容器
docker run hello-world
复制代码

运行上面的命令以后，若是有以下图所示的输出结果，则说明安装已经成功了。

Docker的基本概念

镜像(Image)、容器(Container)与仓库(Repository)，这三个是docker中最基本也是最核心的概念，对这三个概念的掌握与理解，是学习docker的关键。

镜像(Image)

什么是Docker的镜像？

Docker本质上是一个运行在Linux操做系统上的应用，而Linux操做系统分为内核和用户空间，不管是Centos仍是Ubuntu，都是在启动内核以后，经过挂载Root文件系统来提供用户空间的,而Docker镜像就是一个Root文件系统。

Docker镜像是一个特殊的文件系统，提供容器运行时所需的程序、库、资源、配置等文件，另外还包含了一些为运行时准备的一些配置参数（如匿名卷、环境变量、用户等）。

镜像是一个静态的概念，不包含任何动态数据，其内容在构建以后也不会被改变。

下面的命令是一些对镜像的基本操做，以下：

查看镜像列表

# 列出全部镜像
docker image ls
复制代码

因为咱们前面已经拉取了hello-world镜像，因此会输出下面的内容：

REPOSITORY                                      TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
hello-world                                     latest              fce289e99eb9        7 months ago        1.84kB
复制代码

下面的命令也同样能够查看本地的镜像列表，并且写法更简洁。

# 列表全部镜像
docker images
复制代码

从仓库拉取镜像

前面咱们已经演示过使用docker pull命令拉取了hello-world镜像了，固然使用docker image pull命令也是同样的。

通常默认是从Docker Hub上拉取镜像的，Docker Hub是Docker官方提供的镜像仓库服务(Docker Registry)，有大量官方或第三方镜像供咱们使用，好比咱们能够在命令行中输入下面的命令直接拉取一个Centos镜像：

docker pull centos
复制代码

docker pull命令的完整写法以下：

docker pull [选项] [Docker Registry 地址[:端口号]/]仓库名[:标签]
复制代码

拉取一个镜像，须要指定Docker Registry的地址和端口号，默认是Docker Hub，还须要指定仓库名和标签，仓库名和标签惟一肯定一个镜像，而标签是可能省略，若是省略，则默认使用latest做为标签名，另外，仓库名则由做者名和软件名组成。

那么，咱们上面使用centos，那是由于省略做者名，则做者名library,表示Docker官方的镜像，因此上面的命令等同于：

docker pull library/centos:latest
复制代码

所以，若是拉取非官方的第三方镜像，则须要指定完整仓库名，以下：

docker pull mysql/mysql-server:latest
复制代码

运行镜像

使用docker run命令，能够经过镜像建立一个容器，以下：

docker run -it centos /bin/bash
复制代码

删除镜像

当本地有些镜像咱们不须要时，那咱们也能够删除该镜像，以节省存储空间，不过要注意，若是有使用该镜像建立的容器未删除，则不容许删除镜像。

# image_name表示镜像名，image_id表示镜像id
dockere image rm image_name/image_id
复制代码

删除镜像的快捷命令：

docker rmi image_name/image_id
复制代码

好了，关于Docker镜像的相关知识，咱们就简单地介绍到这里，有机会的话，咱们单独写一篇文章来谈谈，特别构建Docker镜像部分的相关知识，有必要深刻再学习一下。

容器(Container)

Docker的镜像是用于生成容器的模板，镜像分层的，镜像与容器的关系，就是面向对象编程中类与对象的关系，咱们定好每个类，而后使用类建立对象，对应到Docker的使用上，则是构建好每个镜像，而后使用镜像建立咱们须要的容器。

启动和中止容器

启动容器有两种方式，一种是咱们前面已经介绍过的，使用docker run命令经过镜像建立一个全新的容器，以下：

docker run hello-world
复制代码

另一种启动容器的方式就是启动一个已经中止运行的容器：

# container_id表示容器的id
docker start container_id
复制代码

要中止正在运行的容器可使用docker container stop或docker stop命令，以下：

# container_id表示容器的id
docker stop container_id
复制代码

查看全部容器

若是要查看本地全部的容器，可使用docker container ls命令：

# 查看全部容器
docker container ls
复制代码

查看全部容器也有简洁的写法，以下：

# 查看全部容器
docker ps
复制代码

删除容器

咱们也可使用docker container rm命令，或简洁的写法docker rm命令来删除容器，不过不容许删除正在运行的容器，所以若是要删除的话，就必须先中止容器，

# container_id表示容器id,经过docker ps能够看到容器id
$ docker rm container_id
复制代码

当咱们须要批量删除全部容器，能够用下面的命令：

# 删除全部容器
docker rm $(docker ps -q)
复制代码

# 删除全部退出的容器
docker container prune
复制代码

进入容器

# 进入容器,container_id表示容器的id,command表示linux命令,如/bin/bash
docker exec -it container_id command
复制代码

仓库(Repository)

在前面的例子中，咱们使用两种方式构建镜像，构建完成以后，能够在本地运行镜像，生成容器，但若是在更多的服务器运行镜像呢？很明显，这时候咱们须要一个可让咱们集中存储和分发镜像的服务，就像Github可让咱们本身存储和分发代码同样。

Docker Hub就是Docker提供用于存储和分布镜像的官方Docker Registry，也是默认的Registry，其网址为https://hub.docker.com，前面咱们使用docker pull命令便从Docker Hub上拉取镜像。

Docker Hub有不少官方或其余开发提供的高质量镜像供咱们使用，固然，若是要将咱们本身构建的镜像上传到Docker Hub上，咱们须要在Docker Hub上注册一个帐号，而后把本身在本地构建的镜像发送到Docker Hub的仓库当中，Docker Registry包含不少个仓库，每一个仓库对应多个标签，不一样标签对应一个软件的不一样版本。

Docker的组成与架构

在安装好并启动了Docker以后，咱们可使用在命令行中使用docker命令操做docker，好比咱们使用以下命令打印docker的版本信息。

docker verion
复制代码

其结果以下：

从上面的图中，咱们看到打出了两个部分的信息：Client和Server。

这是由于Docker跟大部分服务端软件同样(如MySQL)，都是使用C/S的架构模型，也就是经过客户端调用服务器，只是咱们如今恰好服务端和客户端都在同一台机器上而已。

所以，咱们可使用下面的图来表示Docker的架构，DOCKER_HOST是Docker server，而Clinet即是咱们在命令中使用docker命令。

Docker Engine

docker server为客户端提供了容器、镜像、数据卷、网络管理等功能，其实，这些功能都是由Docker Engine来实现的。

1. dockerd:服务器守护进程。
2. Client docker Cli：命令行接口
3. REST API：除了cli命令行接口，也能够经过REST API调用docker

下面是Docker Engine的示例图：

小结

做为一名开发人员，在学习或开发过程当中，总须要安装各类各样的开发环境，另外，一个技术团队在开发项目的过程，也经常须要统一开发环境，这样可能避免环境不一致引起的一些问题。

虽然使用虚拟机能够解决上面的问题，但虚拟机过重，对宿主机资源消耗太大，而做为轻量级容器技术，Docker能够简单轻松地解决上述问题，让开发环境的安装以及应用的部署变得很是简单，并且使用Docker，比在虚拟机安装操做系统，要简单得多。

---

欢迎扫码关注，共同窗习进步