揭开docker的面纱——基础理论梳理和安装流程演示

Posted 2021-03-01

揭开docker的面纱（基础理论和安装详解）

前言

? 本文将围绕以下几个方面来揭开docker的面纱：

• 什么是docker？
• 为什么需要docker？
• docker的核心概念

什么是docker？

? 基于Linux而言，docker是在其中运行应用的一款开源工具，可以认为是一种轻量级的虚拟机。docker的logo是一条载着集装箱的鲸鱼（旧版的logo），新版的logo则是直接简化了细节，更改了颜色，如下图。

从图片中就可以看出来，docker的创建和开发者们的意图。鲸鱼——宿主机，块状箱——隔离的容器（后面介绍什么是docker容器）。而docker的宗旨：Build、Ship and Run Any APP，Anywhere。具体而言，就是通过对应应用组件的封装、发布、部署、运行等生命周期的管理，从而达到应用组件级别的“一次封装、处处运行”的目的。

? 举个例子就好比自己开发了一款应用软件，希望它在任何地点，任何时间、任何操作系统中都可以使用的时候，就可以将它基于docker来实现。当然，对于docker而言，这个组件可以是一个应用，也可以是一个配置，甚至可以是一个完整的操作系统。

为什么需要docker？

? 其实docker的出现对于开发人员是莫大的福音。设想目前或未来基于云平台的应用或软件的开发，脱离了底层的硬件，而使用者需要在任何时间、任何地点都可以获取相关的资源，那么docker便可以提供这样的诉求。

下面直接给出docker容器与传统虚拟机的比较

特性	Docker容器	虚拟机
启动速度	秒级	分钟级
计算机性能损耗	几乎不损耗	损耗一半左右
性能	接近原生	弱之
系统支持量	上千个	几十个
隔离性	资源限制	完全隔离

? docker核心解决的问题是利用容器实现类似VM的功能，从而以更加节省的硬件资源给用户提供更多的计算资源，并且docker操作方便，还可以通过Dockerfile配置文件支持灵活的自动化创建和部署。

? 接下来看一下Docker与传统虚拟机架构的对比：

? 通过上图发现，虚拟机是在物理资源层面实现的隔离，相对于虚拟机，Docker是基于APP层面实现的隔离，并且省去了虚拟机操作系统，从而节省了一部分的系统资源。

? Docker守护进程可以直接与主操作系统进行通信，为各个Docker容器分配资源；它还可以将容器与主操作系统隔离（为了安全），并将各个容器互相隔离。虚拟机启动需要数分钟，而Docker容器可以在数毫秒内启动。由于没有臃肿的从操作系统，Docker可以节省大量的磁盘空间以及其他系统资源。

? 简单来说，虚拟机和docker的区别就在于虚拟机需要通过Hypervisor对硬件资源也进行虚拟化，而docker是直接使用宿主机的硬件资源的，因此虚拟机的隔离性更加彻底，而docker的隔离性次之。

Docker的核心概念

1、镜像——image

? 可以理解为类似我们虚拟机中的快照，是创建容器的基础，可以说无镜像，不容器。

2、容器——container

? 基于镜像创建的运行实例，可以被启动、停止和删除。每个容器之间都是相互隔离、互不可见的。

3、仓库——repository

? 保存镜像的地方，可以理解为镜像囤积地。可以将自己创建的进行推送到仓库中，方便随时随地拉取使用。

? 仓库注册服务器（registry）是存放仓库的地方，其中包含了多个仓库，每个仓库中存放一类镜像，并且使用不同的标签（tag）来区分。目前最大的公共仓库就是Docker Hub，其中存放了数量庞大的镜像给用户下载使用。

这边补充说明一下docker架构：

? Docker使用客户端-服务器架构。Docker 客户端与Docker 守护进程进行对话，该守护进程完成了构建，运行和分发Docker容器的繁重工作。Docker客户端和守护程序可以 在同一系统上运行，或者您可以将Docker客户端连接到远程Docker守护程序。Docker客户端和守护程序在UNIX套接字或网络接口上使用REST API进行通信。

架构图示：

Docker的安装流程

基于Linux/Centos7的安装部署流程如下：

操作系统版本：centos7.7

1、环境部署

[root@localhost ~]# hostnamectl  set-hostname docker
[root@localhost ~]# su
[root@docker ~]# cat /etc/redhat-release 
CentOS Linux release 7.7.1908 (Core)

[root@docker ~]# systemctl stop firewalld && systemctl disable firewalld
Removed symlink /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/firewalld.service.
Removed symlink /etc/systemd/system/dbus-org.fedoraproject.FirewallD1.service.
[root@docker ~]# setenforce 0 && sed -i ‘s/^SELINUX=.*/SELINUX=disabled/‘ /etc/selinux/config
[root@docker ~]# echo "net.ipv4.ip_forward=1" > /etc/sysctl.conf #开启路由转发
[root@docker ~]# sysctl -p #加载路由转发功能
net.ipv4.ip_forward = 1
[root@docker ~]# systemctl restart network

2、安装依赖包

[root@docker ~]# yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2
...
更新完毕:
  lvm2.x86_64 7:2.02.185-2.el7_7.2                                                                       

作为依赖被升级:
  device-mapper.x86_64 7:1.02.158-2.el7_7.2             device-mapper-event.x86_64 7:1.02.158-2.el7_7.2 
  device-mapper-event-libs.x86_64 7:1.02.158-2.el7_7.2  device-mapper-libs.x86_64 7:1.02.158-2.el7_7.2  
  lvm2-libs.x86_64 7:2.02.185-2.el7_7.2                

完毕！

说明：

安装yum-utils软件包是为了提供一个yum-config-manager单元，同时安装的device-mapper-persistent-data和lvm2用于存储设备映射必须的两个软件包。

3、设置稳定的存储库

[root@docker ~]# yum-config-manager --add-repo https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo
已加载插件：fastestmirror, langpacks
adding repo from: https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo
grabbing file https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo to /etc/yum.repos.d/docker-ce.repo
repo saved to /etc/yum.repos.d/docker-ce.repo
[root@docker ~]# ls /etc/yum.repos.d/ #查看是否加入了一个docker源
CentOS-Base.repo  CentOS-Debuginfo.repo  CentOS-Media.repo    CentOS-Vault.repo
CentOS-CR.repo    CentOS-fasttrack.repo  CentOS-Sources.repo  docker-ce.repo

4、安装docker引擎

[root@docker ~]# yum install -y docker-ce 
...
已安装:
  docker-ce.x86_64 3:19.03.8-3.el7                                                                       

作为依赖被安装:
  container-selinux.noarch 2:2.107-3.el7              containerd.io.x86_64 0:1.2.13-3.1.el7             
  docker-ce-cli.x86_64 1:19.03.8-3.el7               

完毕！

5、创建docker目录，配置镜像加速服务

[root@docker ~]# mkdir /etc/docker -p
[root@docker ~]# tee /etc/docker/daemon.json <<-‘EOF‘
> {
>   "registry-mirrors": ["https://5m9y9qbl.mirror.aliyuncs.com"]
> }
> EOF
{
  "registry-mirrors": ["https://5m9y9qbl.mirror.aliyuncs.com"]
}

说明：tee命令——从标准输入写往文件和标准输出，即把标准输入的数据复制到每一个文件FILE, 同时送往标准输出。

6、开启服务，查看版本

[root@docker ~]# systemctl daemon-reload 
[root@docker ~]# systemctl restart docker.service 
[root@docker ~]# docker -v
Docker version 19.03.8, build afacb8b

[root@docker ~]# docker version
Client: Docker Engine - Community
 Version:           19.03.8
 API version:       1.40
 Go version:        go1.12.17
 Git commit:        afacb8b
 Built:             Wed Mar 11 01:27:04 2020
 OS/Arch:           linux/amd64
 Experimental:      false

Server: Docker Engine - Community
 Engine:
  Version:          19.03.8
  API version:      1.40 (minimum version 1.12)
  Go version:       go1.12.17
  Git commit:       afacb8b
  Built:            Wed Mar 11 01:25:42 2020
  OS/Arch:          linux/amd64
  Experimental:     false
 containerd:
  Version:          1.2.13
  GitCommit:        7ad184331fa3e55e52b890ea95e65ba581ae3429
 runc:
  Version:          1.0.0-rc10
  GitCommit:        dc9208a3303feef5b3839f4323d9beb36df0a9dd
 docker-init:
  Version:          0.18.0
  GitCommit:        fec3683

总结

? 本文主要介绍了docker的作用，将之与传统虚拟机进行特性对比，以及架构层面的对比，接着讲述有关docker的核心三大组成，最终给出基于Linux下Centos7操作系统中docker的安装流程。