Docker学习总结——理解Docker与安装(一) 顶

一、Docker 简介

docker /'dɒkə/  n. 码头工人

Docker 是一个开源的应用容器引擎(软件工业上的集装箱技术),让开发者可以打包他们的应用以及依赖包到一个可移植的容器中,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

一个完整的Docker有以下几个部分组成:

Docker Client:提供给用户的客户端 
Docker Daemon:Docker服务的守护进程。每台服务器(物理机或虚机)上只要安装了Docker的环境,基本上就跑了一个后台程序Docker Daemon,Docker Daemon会接收Docker Client发过来的指令,并对服务器的进行具体操作。 
Docker Image:俗称Docker的镜像。你暂时可以认为这个就像我们要给电脑装系统用的系统CD盘,里面有操作系统的程序,并且还有一些CD盘在系统的基础上安装了必要的软件,做成的一张 “只读” 的CD。 
Docker Container:俗称Docker的容器。Docker Container是真正跑项目程序、消耗机器资源、提供服务的地方,Docker Container通过Docker Images启动,在Docker Images的基础上运行你需要的代码。 你可以认为Docker Container提供了系统硬件环境,然后使用了Docker Images这些制作好的系统盘,再加上你的项目代码,跑起来就可以提供服务了。 听到这里,可能你会觉得是不是有点像一个VM利用保存的备份或者快照跑起来环境一样,其实是挺像的,但是实际上是有本质的区别,后面我会细说。 
Docker Registry: 这个可认为是Docker Images的仓库,就像git的仓库一样,用来管理Docker镜像的,提供了Docker镜像的上传、下载和浏览等功能,并且提供安全的账号管理可以管理只有自己可见的私人image。就像git的仓库一样,docker也提供了官方的Registry,叫做Dock Hub(http://hub.Docker.com)

下面的图片比较了 Docker 和传统虚拟化方式的不同之处。

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。

来看看 Docker 的 Logo:

很明显,这是一只鲸鱼,它托着许多集装箱。我们可以把宿主机可当做这只鲸鱼,把相互隔离的容器可看成集装箱,每个集装箱中都包含自己的应用程序。 简直的太形象了!

二、基本概念

Docker 包括三个基本概念:

镜像( Image )
容器( Container )
仓库( Repository )

理解了这三个概念,就理解了 Docker 的整个生命周期。

Docker 镜像
我们都知道,操作系统分为内核和用户空间。
对于 Linux 而言,内核启动后,会挂载 root文件系统为其提供用户空间支持。
而 Docker 镜像(Image),就相当于是一个 root 文件系统。
比如官方镜像 ubuntu:16.04 就包含了完整的一套 Ubuntu 16.04 最小系统的 root 文件系统。
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。
镜像构建时,会一层层构建,前一层是后一层的基础。每一层构建完就不会再发生改变,后一层上的任何改变只发生在自己这一层。
比如,删除前一层文件的操作,实际不是真的删除前一层的文件,而是仅在当前层标记为该文件已删除。在最终容器运行的时候,虽然不会看到这个文件,但是实际上该文件会一直跟随镜像。
因此,在构建镜像的时候,需要额外小心,每一层尽量只包含该层需要添加的东西,任何额外的东西应该在该层构建结束前清理掉。
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。关于镜像构建,将会在后续相关章节中做进一步的讲解。

Docker 容器
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。
容器内的进程是运行在一个隔离的环境里,使用起来,就好像是在一个独立于宿主的系统下操作一样。这种特性使得容器封装的应用比直接在宿主运行更加安全。
也因为这种隔离的特性,很多人初学 Docker 时常常会混淆容器和虚拟机。前面讲过镜像使用的是分层存储,容器也是如此。
每一个容器运行时,是以镜像为基础层,在其上创建一个当前容器的存储层,我们可以称这个为容器运行时读写而准备的存储层为容器存储层。容器存储层的生存周期和容器一样,容器消亡时,容器存储层也随之消亡。因此,任何保存于容器存储层的信息都会随容器删除而丢失。
按照 Docker 最佳实践的要求,容器不应该向其存储层内写入任何数据,容器存储层要保持无状态化。所有的文件写入操作,都应该使用 数据卷(Volume)、或者绑定宿主目录,在这些位置的读写会跳过容器存储层,直接对宿主(或网络存储)发生读写,其性能和稳定性更高。
数据卷的生存周期独立于容器,容器消亡,数据卷不会消亡。因此,使用数据卷后,容器删除或者重新运行之后,数据却不会丢失。

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,Docker Registry 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, 14.04 ,16.04。我们可以通过 ubuntu:14.04 ,或者 ubuntu:16.04 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 。
仓库名经常以 两段式路径 形式出现,比如 jwilder/nginx-proxy ,前者往往意味着 DockerRegistry 多用户环境下的用户名,后者则往往是对应的软件名。但这并非绝对,取决于所使用的具体 Docker Registry 的软件或服务。

Docker Registry 公开服务
Docker Registry 公开服务是开放给用户使用、允许用户管理镜像的 Registry 服务。一般这类公开服务允许用户免费上传、下载公开的镜像,并可能提供收费服务供用户管理私有镜像。
最常使用的 Registry 公开服务是官方的 Docker Hub,这也是默认的 Registry,并拥有大量的高质量的官方镜像。
除此以外,还有 CoreOS 的 Quay.io,CoreOS 相关的镜像存储在这里;Google 的 Google Container Registry,Kubernetes 的镜像使用的就是这个服务。
由于某些原因,在国内访问这些服务可能会比较慢。国内的一些云服务商提供了针对 DockerHub 的镜像服务( Registry Mirror ),这些镜像服务被称为加速器。
常见的有阿里云加速器、DaoCloud 加速器 等。使用加速器会直接从国内的地址下载 Docker Hub 的镜像,比直接从 Docker Hub 下载速度会提高很多。
国内也有一些云服务商提供类似于 Docker Hub 的公开服务。比如 时速云镜像仓库、网易云镜像服务、DaoCloud 镜像市场、阿里云镜像库 等。

私有 Docker Registry
除了使用公开服务外,用户还可以在本地搭建私有 Docker Registry。Docker 官方提供了Docker Registry 镜像,可以直接使用做为私有 Registry 服务。
开源的 Docker Registry 镜像只提供了 Docker Registry API 的服务端实现,足以支持docker 命令,不影响使用。但不包含图形界面,以及镜像维护、用户管理、访问控制等高级功能。在官方的商业化版本 Docker Trusted Registry 中,提供了这些高级功能。除了官方的 Docker Registry 外,还有第三方软件实现了 Docker Registry API,甚至提供了用户界面以及一些高级功能。比如,VMWare Harbor 和 Sonatype Nexus。

三、安装Docker Client

推荐安装1.10.0以上版本的Docker客户端,参考文档 docker-ce

1. 使用官方安装脚本自动安装

[root@iZwz9eftauv7x69f5jvi96Z ~]# curl -fsSL https://get.docker.com | bash -s docker --mirror Aliyun
...
[root@iZwz9eftauv7x69f5jvi96Z ~]# docker version
Client:
 Version:           18.06.1-ce
 API version:       1.38
 Go version:        go1.10.3
 Git commit:        e68fc7a
 Built:             Tue Aug 21 17:23:03 2018
 OS/Arch:           linux/amd64
 Experimental:      false

Server:
 Engine:
  Version:          18.06.1-ce
  API version:      1.38 (minimum version 1.12)
  Go version:       go1.10.3
  Git commit:       e68fc7a
  Built:            Tue Aug 21 17:25:29 2018
  OS/Arch:          linux/amd64
  Experimental:     false

2. 配置国内镜像加速器

针对Docker客户端版本大于 1.10.0 的用户

您可以通过修改daemon配置文件/etc/docker/daemon.json来使用加速器

        获取加速器地址 -> 容器镜像服务

sudo mkdir -p /etc/docker
sudo tee /etc/docker/daemon.json <<-'EOF'
{
  "registry-mirrors": ["https://kv08q9ph.mirror.aliyuncs.com"]
}
EOF
sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl restart docker

四、安装Portainer 

Docker可视化界面的安装:Portainer 

docker run -d -p 9000:9000 --name portainer --restart always -v /var/run/docker.sock:/var/run/docker.sock -v portainer_data:/data portainer/portainer

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