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Docker学习之基本概念及安装

jiezi

什么是 Docker

Docker 是一个开源的应用容器引擎，基于 Go 语言 并遵从 Apache2.0 协议开源。Docker 可以让开发者打包他们的应用以及依赖包到一个轻量级、可移植的容器中，然后发布到任何流行的 Linux 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（类似 iPhone 的 app）, 更重要的是容器性能开销极低.

Docker 与传统的虚拟机相比有哪些优势呢？

首先来看传统虚拟机与 Docker 的对比图：

  • 可以看出传统虚拟机技术是虚拟出一套硬件后，在其上运行一个完整操作系统，在该系统上再运行所需应用进程；
  • 而容器内的应用进程直接运行于宿主的内核，容器内没有自己的内核，而且也没有进行硬件虚拟。因此容器要比传统虚拟机更为轻便

为什么需要 Docker

作为一种新兴的虚拟化方式，Docker 跟传统的虚拟化方式相比具有众多的优势

  • 对于系统资源的利用更加的高效：由于容器不需要进行硬件虚拟以及运行完整操作系统等额外开销，Docker 对系统资源的利用率更高
  • 启动时间更快：传统的虚拟机技术启动应用服务往往需要数分钟，而 Docker 容器应用，由于直接运行于宿主内核，无需启动完整的操作系统，因此可以做到秒级、甚至毫秒级的启动时间。大大的节约了开发、测试、部署的时间。
  • 一致的运行环境：由于开发环境、测试环境、生产环境不一致，导致有些 bug 并未在开发过程中被发现。而 Docker 的镜像提供了除内核外完整的运行时环境，确保了应用运行环境一致性，从而不会再出现「这段代码在我机器上没问题啊」这类问题。
  • 持续交付和部署：对开发和运维（DevOps）人员来说，最希望的就是一次创建或配置，可以在任意地方正常运行。使用 Docker 可以通过定制应用镜像来实现持续集成、持续交付、部署。开发人员可以通过 Dockerfile 来进行镜像构建，并结合 持续集成(Continuous Integration) 系统进行集成测试，而运维人员则可以直接在生产环境中快速部署该镜像，甚至结合持续部署(Continuous Delivery/Deployment) 系统进行自动部署。
  • 更轻松的迁移：由于 Docker 确保了执行环境的一致性，使得应用的迁移更加容易。更轻松的维护和扩展：Docker 使用的分层存储以及镜像的技术，使得应用重复部分的复用更为容易，也使得应用的维护更新更加简单，基于基础镜像进一步扩展镜像也变得非常简单。

那么接下来针对 Docker 的三个基本概念进行了解。

Docker 的基本概念

Docker 包括三个基本概念:

  1. 镜像（Image）
  2. 容器（Container）
  3. 仓库（Repository）

理解了这三个概念，就理解了 Docker 的整个生命周期。

镜像 Docker

镜像是一个特殊的文件系统，除了提供容器运行时所需的程序、库、资源、配置等文件外，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）。镜像不包含任何动态数据，其内容在构建之后也不会被改变。

分层存储

因为镜像包含操作系统完整的 root 文件系统，其体积往往是庞大的，因此在
Docker 设计时，就充分利用 Union FS 的技术，将其设计为分层存储的架构。所以
严格来说，镜像并非是像一个 ISO 那样的打包文件，镜像只是一个虚拟的概念，其
实际体现并非由一个文件组成，而是由一组文件系统组成，或者说，由多层文件系
统联合组成。

分层存储的特征还使得镜像的复用、定制变的更为容易。甚至可以用之前构建好的
镜像作为基础层，然后进一步添加新的层，以定制自己所需的内容，构建新的镜
像。

容器（Container）

镜像（Image）和容器（Container）的关系，就像是面向对象程序设计中的类 和 实例 一样，镜像是静态的定义，容器是镜像运行时的实体。容器可以被创建、启动、停止、删除、暂停等。

容器的实质是进程，但与直接在宿主执行的进程不同，容器进程运行于属于自己的独立的 命名空间。因此容器可以拥有自己的 root 文件系统、自己的网络配置、自己的进程空间，甚至自己的用户 ID 空间。

Docker Registry

镜像构建完成后，可以很容易的在当前宿主机上运行，但是，如果需要在其它服务器上使用这个镜像，我们就需要一个集中的存储、分发镜像的服务，DockerRegistry 就是这样的服务。

一个 Docker Registry 中可以包含多个 仓库（Repository）；每个仓库可以包含多个 标签（Tag）；每个标签对应一个镜像。

通常，一个仓库会包含同一个软件不同版本的镜像，而标签就常用于对应该软件的各个版本。

我们可以通过 < 仓库名 >:< 标签 > 的格式来指定具体是这个软件哪个版本的镜像。如果不给出标签，将以 latest 作为默认标签。以 Ubuntu 镜像 为例，ubuntu 是仓库的名字，其内包含有不同的版本标签，如，16.04 , 18.04。我们可以通过 ubuntu:16.04，或者 ubuntu:18.04 来具体指定所需哪个版本的镜像。如果忽略了标签，比如 ubuntu，那将视为 ubuntu:latest。

Docker 的安装

Docker 分为 CE 和 EE 两大版本。CE 即社区版（免费，支持周期 7 个月），EE 即企业版，强调安全，付费使用，支持周期 24 个月。这里就演示在 ubuntu 下进行 Docker 的安装了。

第一步：卸载旧版本。旧版本的 Docker 称为 docker 或者 docker-engine，使用以下命令卸载旧版
本：

sudo apt-get remove docker \
docker-engine \
docker.io

第二步：使用 APT 安装。由于 apt 源使用 HTTPS 以确保软件下载过程中不被篡改。因此，我们首先需要
添加使用 HTTPS 传输的软件包以及 CA 证书。

$ sudo apt-get update
$ sudo apt-get install \
apt-transport-https \
ca-certificates \
curl \
software-properties-common

第三步：启动 Docker CE:

$ sudo systemctl enable docker
$ sudo systemctl start docker

第四步：检测是否安装成功，这个时候需要运行一个镜像容器，看能否成功：

$docker run hello-world

如果你也看到类似的页面信息，那么恭喜你安装成功。接下来可以为其进行用户分组操作。

默认情况下，docker 命令会使用 Unix socket 与 Docker 引擎通讯。而只有 root 用户和 docker 组的用户才可以访问 Docker 引擎的 Unix socket。出于安全考虑，一般 Linux 系统上不会直接使用 root 用户。因此，更好地做法是将
需要使用 docker 的用户加入 docker 用户组。
建立 docker 组：

$ sudo groupadd docker

将当前用户加入 docker 组：

$ sudo usermod -aG docker $USER

接下来可以愉快地进行 Docker 的学习了。

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