Docker 概述

Posted kkbill

tags:

篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Docker 概述相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

本节内容：

  • 云计算基础概念介绍
  • Docker 平台介绍以及容器概念简介
    • Docker platform（容器 vs 虚拟机）
    • Docker Engine
    • Docker architecture
    • Docker daemon
    • Docker client
    • Docker registry
    • Docker object
      • image
      • container

云计算基础概念

云计算的三种服务模式

  • SaaS（Software as a Service，软件即服务）：表示软件的开发、管理、部署都交给第三方，不需要关心技术问题，可以拿来即用。普通用户接触到的互联网服务，几乎都是 SaaS。
  • PaaS（Platform as a Service，平台即服务）：PaaS 提供软件部署平台（runtime），抽象掉了硬件和操作系统细节，可以无缝地扩展。开发者只需要关注自己的业务逻辑，不需要关注底层。
  • IaaS（Infrastructure as a Service，基础设施即服务）：IaaS 是云服务的最底层，主要提供一些基础资源。它与 PaaS 的区别是，用户需要自己控制底层，实现基础设施的使用逻辑。

技术图片

上图中，绿色的部分是云服务商决定的，灰色的部分是用户决定的。可以看到，SaaS 模式下用户没有任何自主权，只能使用给定的应用程序；PaaS 模式下可以自己安装应用程序，但是不能定制操作系统；IaaS 模式下则是云服务商提供（虚拟的）硬件，从操作系统开始都可以自己选择和定制。

（该部分内容转载自阮一峰的IaaS，PaaS，SaaS 的区别，原文有更生动的描述。）

Docker Platform

Docker 提供了在隔离环境中打包和运行应用的能力，这里“隔离的环境”指的就是容器（container）。容器的隔离性是通过Linux Namespace技术实现的，它使得我们可以在一个宿主机上同时运行多个容器。容器是轻量级的，因为容器与容器之间共享宿主机的内核（host machine’s kernel），而不需要 Hypervisor。

关于Hypervisor，简单了解如下：

通俗来讲，Hypervisor是一种将操作系统与硬件抽象分离的方法，以达到host machine的硬件能同时运行一个至多个虚拟机作为guest machine的目的，这样能够使得这些虚拟机高效地分享主机硬件资源。

最主要的，我们需要搞清楚“容器”与“虚拟机”的区别。

容器 vs 虚拟机

VM 利用 Hypervisor 虚拟化技术来模拟 CPU、内存等硬件资源，这样就可以在宿主机上建立一个 Guest OS，就是常说的安装一个虚拟机。

每一个 Guest OS 都有一个独立的内核，比如 Ubuntu、CentOS 甚至是 Windows 等，在这样的 Guest OS 之下，每个应用都是相互独立的，VM 可以提供一个更好的隔离效果。但这样的隔离效果需要付出一定的代价，因为需要把一部分的计算资源交给虚拟化，这样就很难充分利用现有的计算资源，并且每个 Guest OS 都需要占用大量的磁盘空间，比如 Windows 操作系统的安装需要 10~30G 的磁盘空间，Ubuntu 也需要 5~6G，同时这样的方式启动很慢。正是因为虚拟机技术的缺点，催生出了容器技术。

容器是针对于进程而言的，因此无需 Guest OS，只需要一个独立的文件系统提供其所需要文件集合即可。所有的文件隔离都是进程级别的，因此启动时间快于 VM，并且所需的磁盘空间也小于 VM。当然了，进程级别的隔离并没有想象中的那么好，隔离效果相比 VM 要差很多。

技术图片

Docker Engine

Docker Engine 是一个client-server 应用，主要有以下组件：

  • server：一个始终在运行的后台进程（docker daemon），即dockerd命令（这个命令一般用不到）；
  • REST API：应用程序通过调用REST API与docker daemon进程交互；
  • command line interface(CLI) client：即docker run...这个命令中的docker。

技术图片

Docker architecture

Docker 使用典型的 client-server 架构，Docker client 与 Docker daemon 交互，后者负责 Docker container 的构建、运行和分发工作。Docker client 可以与 daemon 运行在同一个系统上，或者，Docker client 也可以与远程的 daemon 进行连接交互。

架构图如下：（图片来自官网）

技术图片

Docker daemon

Docker daemon（dockerd） 监听Docker client的请求，并管理Docker的对象，比如镜像(images)、容器(container)、网络(networks)和数据卷(volume)。daemon 同时也会与其他 daemon 进行通信，以此支撑起整个Docker服务。

Docker client

当你发送诸如docker run命令时，Docker client（docker）便会把这些命令发送给 dockerd，由后者来真正的执行。

Docker registry

Docker registry（注册表/注册中心？） 是存放Docker images的地方，Docker Hub 是任何人都可以使用的公共注册中心。默认情况下，Docker 就是从 Docker Hub 中拉取镜像的。当然，对于国内的网络环境而言，很多时候拉取镜像会非常慢，于是就要配置成国内的镜像源，需要在 /etc/docker/daemon.json文件（一开始并不存在这个文件，需手动创建之）中配置如下内容。这个问题新手经常遇到，比如docker pull执行失败，往往配置成国内的镜像源就可以解决了。

{
        "registry-mirrors": [
                "https://kfwkfulq.mirror.aliyuncs.com",
                "https://2lqq34jg.mirror.aliyuncs.com",
                "https://pee6w651.mirror.aliyuncs.com",
                "https://registry.docker-cn.com",
                "http://hub-mirror.c.163.com"
        ]
}

当执行docker pull或docker run命令时，会从配置好的registry中拉取镜像；当执行docker push命令时，就会把你的镜像推到相应的registry上去。

Docker objects

image

镜像是用于创建Docker container的只读（read-only）模板。

我们可以自行构建镜像（通过docker build命令或docker commit命令），或者直接从registry上拉取别人的镜像（通过docker pull的方式）。这里主要说一下镜像的构建。

如果采用docker build的方式构建镜像，就需要编写Dockerfile文件，每执行一行Dockerfile指令，就会在镜像中创建一层（layer）。如果改动Dockerfile文件重新build，只会在发生变化的层重建，这也是为何容器如此轻量的原因。

而采用docker commit的方式构建镜像，是基于当前容器进行构建的。

container

container是运行着的镜像实例。

总结：可以这么理解，Docker镜像是Docker容器的静态视角，而Docker容器是Docker镜像的运行状态。

示例：分析docker run命令的执行流程

$ docker run -i -t ubuntu /bin/bash

当执行这条命令时，会发生什么？

  1. 如果在本地不存在ubuntu这个镜像，那么，Docker首先会从你配置的registry中拉取镜像，就像你手动执行了一次docker pull ubuntu命令一样；
  2. 随后Docker就会创建一个新的容器，就像你手动执行了docker container create命令一样；
  3. Docker分配一个可读写子文件系统给容器，作为容器的最上层。这使得运行着的容器能够创建或修改本地的文件和目录；（注：这一步非常关键，理解起来也比较抽象，涉及到镜像的分层机制，可以说是容器最重要的一个部分）
  4. Docker创建一个网络接口，把容器与指定的网络进行连接（由于该例子的命令没有指定网络参数，就采用默认的网络模式，即bridge模式；如果docker run命令中指定了--net参数，就会选择对应的网络模式）。这一步会给容器分配一个ip地址。（注：这一步则涉及到了容器网络相关的知识，也是非常重要~）
  5. Docker启动容器并执行/bin/bash命令。由于容器以交互的方式运行并连接到终端（-i, -t参数），相当于此时我们已经进入到了这个容器里面，可以在里面执行一些其他操作；
  6. 当输入exit命令时，表示结束/bin/bash进程，此时容器停止，但不会被移除。可以执行上述命令重新启动它，当然也可以通过docker rm container_id删除它。

构建镜像、拉取镜像、提交镜像等命令的执行示意图：

技术图片

总结：

  1. 本节内容首先了解了一下云计算的基础概念，虽然在我学习云计算之初，该领域便进入了“容器时代”，但了解SaaS/PaaS/IaaS这些基本概念还是非常有必要；在容器出现之前，都是通过虚拟机来实现资源隔离，因此，从面试的角度来讲，面试官肯定会问你”虚拟机与容器的区别“，而在出现容器技术之后，就有了各种应用”容器化“的故事；
  2. 随后参照官网简述了“什么是 Docker”，我们平时所说的Docker一般指的就是容器，虽然这并不影响日常工作，但请注意，不要把”Docker“和”容器“的概念混淆。Docker 其实是一个基于容器技术的平台（比如它提供了镜像的分发、管理功能，还提供了REST API和CLI等等）；而容器本身只是一个基于Linux内核（namespace & cgroup）的技术，从本质上它就是操作系统的一个进程而已。
  3. 随后简单了解镜像（image）和容器（container）的概念，并知道了docker run ...背后的执行流程，对这个流程理解的越细，就对Docker的各个组件、原理掌握的越深。

参考：

  1. https://docs.docker.com/get-started/overview/
  2. https://edu.aliyun.com/lesson_1651_13082?spm=5176.254948.1334973.4.306bcad2EKcDZy#_13082
  3. http://www.ruanyifeng.com/blog/2017/07/iaas-paas-saas.html

以上是关于Docker 概述的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

markdown [Docker] Docker片段列表和命令#linux #docker #snippets

Reactreact概述组件事件

markdown docker-compose片段

sh Docker片段

Docker概述与安装(官网译）

Docker概述