Docker——简介 & 安装 & 底层原理

Posted 2021-09-11 张起灵-小哥

1.Docker是什么？

Docker是基于Go语言实现的云开源项目。

Docker的主要目标是“Build，Ship and Run Any App,Anywhere”，也就是通过对应用组件的封装、分发、部署、运行等生命周期的管理，使用户的APP（可以是一个WEB应用或数据库应用等等）及其运行环境能够做到“一次封装，到处运行”。

Linux 容器技术的出现就解决了这样一个问题，而 Docker 就是在它的基础上发展过来的。将应用运行在 Docker 容器上面，而 Docker 容器在任何操作系统上都是一致的，这就实现了跨平台、跨服务器。只需要一次配置好环境，换到别的机子上就可以一键部署好，大大简化了操作。

一款产品从开发到上线，从操作系统，到运行环境，再到应用配置。作为开发+运维之间的协作我们需要关心很多东西，这也是很多互联网公司都不得不面对的问题，特别是各种版本的迭代之后，不同版本环境的兼容，对运维人员都是考验。

Docker之所以发展如此迅速，也是因为它对此给出了一个标准化的解决方案。

问题：环境配置如此麻烦，换一台机器，就要重来一次，费力费时。很多人想到，能不能从根本上解决问题，软件可以带环境安装？也就是说，安装的时候，把原始环境一模一样地复制过来。开发人员利用 Docker 可以消除协作编码时“在我的机器上可正常工作”的问题。

Docker镜像的设计，使得Docker得以打破过去「程序即应用」的观念。透过镜像(images)将作业系统核心除外，运作应用程式所需要的系统环境，由下而上打包，达到应用程式跨平台间的无缝接轨运作。

一句话：Docker就是解决了运行环境和配置问题的软件容器，方便做持续集成并有助于整体发布的容器虚拟化技术。（一次构建、随处运行）

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2.Docker的安装

Docker官网：https://www.docker.com/

Docker Hub官网：https://hub.docker.com/

CentOS Docker 安装，Docker支持以下的CentOS版本：
CentOS 7 (64-bit)
CentOS 6.5 (64-bit) 或更高的版本
 
前提条件，目前，CentOS 仅发行版本中的内核支持 Docker。
Docker 运行在 CentOS 7 上，要求系统为64位、系统内核版本为 3.10 以上。
Docker 运行在 CentOS-6.5 或更高的版本的 CentOS 上，要求系统为64位、系统内核版本为 2.6.32-431 或者更高版本。

下面的两个命令分别是查看Linux系统的内核信息、CentOS的版本信息。

下面先来说一下Docker中的三要素：

• 容器：Docker 利用容器（Container）独立运行的一个或一组应用。容器是用镜像创建的运行实例。

         Docker 利用容器（Container）独立运行的一个或一组应用。容器是用镜像创建的运行实例。
         它可以被启动、开始、停止、删除。每个容器都是相互隔离的、保证安全的平台。
         可以把容器看做是一个简易版的 Linux 环境（包括root用户权限、进程空间、用户空间和网络空间等）和运行在其中的应用程序。
         容器的定义和镜像几乎一模一样，也是一堆层的统一视角，唯一区别在于容器的最上面那一层是可读可写的。

• 镜像：Docker 镜像（Image）就是一个只读的模板。镜像可以用来创建 Docker 容器，一个镜像可以创建很多容器。
• 仓库：Docker 仓库（Repository）是集中存放镜像文件的场所。

          仓库(Repository)和仓库注册服务器（Registry）是有区别的。仓库注册服务器上往往存放着多个仓库，每个仓库中又包含了多个镜像，每个镜像有不同的   标签（tag）。

          仓库分为公开仓库（Public）和私有仓库（Private）两种形式。
          最大的公开仓库是 Docker Hub(https://hub.docker.com/)，存放了数量庞大的镜像供用户下载。国内的公开仓库包括阿里云 、网易云 等。

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Docker 本身是一个容器运行载体或称之为管理引擎。我们把应用程序和配置依赖打包好形成一个可交付的运行环境，这个打包好的运行环境就似乎 image镜像文件。只有通过这个镜像文件才能生成 Docker 容器。image 文件可以看作是容器的模板。Docker 根据 image 文件生成容器的实例。同一个 image 文件，可以生成多个同时运行的容器实例。
 
*  image 文件生成的容器实例，本身也是一个文件，称为镜像文件。
 
*  一个容器运行一种服务，当我们需要的时候，就可以通过docker客户端创建一个对应的运行实例，也就是我们的容器
 
*  至于仓库，就是放了一堆镜像的地方，我们可以把镜像发布到仓储中，需要的时候从仓储中拉下来就可以了。

可以理解为：镜像就是Java中的类，容器就是类中的对象。镜像可以创建多个容器运行实例（有些容器中包含tomcat、有些容器中包含mysql、nginx等），也就是类中可以new多个对象（new无参的、new有参的）。

docker安装步骤，详情都可以参考docker文档：https://docs.docker.com/engine/install/centos/#install-from-a-package

这里我就不再说了。。。安装完成之后可以启动docker

上述信息，说明docker已经安装成功，当然也可以使用 ps -ef | grep docker 查看docker的进程信息。

下面进行一个简单的测试，run一下hello world这个镜像。

run命令的运行原理如下图：👇👇👇

然后再说一下，关于docker中的阿里云镜像加速的配置。首先需要注册阿里云的账户（可复用淘宝账户），注册登录之后，从下面的链接中获取镜像加速器的地址：https://cr.console.aliyun.com/cn-hangzhou/instances/mirrors

下面这张图就是参考阿里云官方给出的步骤完成的。

重启加载加速器服务

systemctl daemon-reload

重启docker服务

systemctl restart docker

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3.Docker底层原理简述

Docker是一个Client-Server结构的系统，Docker守护进程运行在主机上， 然后通过Socket连接从客户端访问，守护进程从客户端接受命令并管理运行在主机上的容器。 容器，是一个运行时环境，就是我们前面说到的集装箱。

为什么docker运行比VM快？

(1) docker有着比虚拟机更少的抽象层。由于docker不需要Hypervisor实现硬件资源虚拟化，运行在docker容器上的程序直接使用的都是实际物理机的硬件资源。因此在CPU、内存利用率上docker将会有明显优势。
 
(2) docker利用的是宿主机的内核，而不需要CentOS。因此，当新建一个容器时，docker不需要和虚拟机一样重新加载一个操作系统内核。仍而避免引寻、加载操作系统内核返个比较费时费资源的过程，当新建一个虚拟机时，虚拟机软件需要加载CentOS，新建过程是分钟级别的，因为虚拟机需要加载物理机上的很多硬件资源等。而docker由于直接利用宿主机的操作系统，省略了那些加载很多硬件过程，没有像虚拟机上的那些硬件负担，所以说新建一个docker容器只需要几秒钟。

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4.趣谈Docker的logo

从图上看，这显然是一只鲸，背上驮着一推集装箱，在大海里游泳。可以理解为：

• 蓝色的大海：就是docker依赖的宿主机OS。
• 鲸：就是docker，这只鲸需要有大海才可以遨游，也就是说docker需要依赖宿主机OS。
• 集装箱：一个个容器实例，来自镜像模板。