Docker入门（一）-- 基础概念与安装

Docker是什么

Docker最初是dotCloud公司的创始人Solomon Hyks在法国期间发起的一个公司内部项目，它是基于dotCloud公司多年云服务技术的一次革新，并于2013年3月以Apache 2.0授权协议开源，主要项目代码在GitHub上进行维护。Docker后来还加入了Linux基金会，并成立推动开放容器联盟（OCI）。

Docker是使用Google公司推出的Go语言进行开发实现，基于Linux内核的cgroup，namespace，以及AUFS类的Union FS等技术，对进程进行封装隔离，属于操作系统层面的虚拟化技术。由于隔离的进程独立于宿主和其它隔离的进程，因此也称其为容器。

Docker在容器的基础上，进行了进一步的封装，从文件系统，网络互联到进程隔离等等，极大简化了容器的创建和维护，使得Docker技术比虚拟化技术更轻便快捷。

Docker和传统虚拟机

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，与其他容器共享主机内核，而且也没有进行硬件虚拟，不占用比其他可执行文件更多的内存，从而使其更轻便。 相比之下，传统虚拟机技术是虚拟一套硬件后，在其上运行一个完整操作系统，并通过虚拟机管理程序对主机资源进行虚拟访问。通常，虚拟机会产生大量开销，超出了应用程序逻辑所消耗的开销。

Docker的优势：

• 更高效的利用系统资源
• 更快速的启动时间
• 一致的运行环境
• 持续的交付和部署
• 更轻松的迁移
• 更轻松的维护和扩展

对比传统虚拟机：

Docker架构

Docker使用客户端-服务器（C/S）架构。Docker客户端与Docker守护进程进行通话，该守护程序完成了构建，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，也可以将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。

Docker的基本概念

Docker中最核心最基本的概念有三个镜像（Image），容器（Container），以及仓库（Repository）。

Docker镜像

我们知道，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，就相当于一个root文件系统。比如官方镜像centos:7.6就包含了完整的一套centos7.6最小的root文件系统。

Docker镜像（Image）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，其内容在构建后也不会被改变。

包含操作系统完整的root文件系统，其体积往往比较庞大，因此Docker设计时将其设计为分层存储的架构。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，后一层上的任何东西改变只发生在自己这一层。在构建镜像的时候，需要格外小心，每一层尽量只包含该层需要添加的东西，任何额外的东西都需要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，定制变得更为容易。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，以定制自己需要的内容，构建新的镜像。

Docker容器

Docker容器（Container）其实就是Docker镜像运行时的实体。镜像和容器的关系，就像Java中的类和实例的关系。镜像是静态的定义，容器是动态的实例，可以被创建，启动，停止，删除等。

前面说过镜像是分层存储，容器也是如此。每一个容器运行时，是以镜像为基础，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。

容器存储层的生命周期和容器一样，随容器的消亡而消亡，因此任何保存在存储层的信息都会随容器的删除而丢失。

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volume数据卷或者绑定宿主目录，在这些位置的读写会跳过容器存储层，直接对宿主进行读写，其性能和稳定性更高。

数据卷的生命周期独立于容器，容器消亡，数据卷不会消亡，因此使用数据卷后容器删除，数据不会丢失。

Docker仓库

Docker仓库（Registry）其实就是一个集中存储，分发镜像的服务。镜像构建完成后，可以很容易的在当前宿主机上运行，但是如果需要在其他服务器上使用这个镜像，我们就需要Docker Registry这样的服务。

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。

Docker默认的仓库为Docker官方的仓库Docker Hub，拥有大量的高质量的官方镜像。国内一些云服务商也提供了类似的服务如阿里云，网易云等。

除了使用公开的仓库服务外，用户还可以在本地搭建私有Docker仓库 。Docker官方提供了Docker Registry镜像，可以直接使用。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，但在商业化版本中可以使用这些高级功能。

Docker版本的命名

Docker在1.13版本之后，从2017年的3月1号开始，版本命名规则如下：

Docker分为CE社区版和EE企业版。

CentOS安装Docker

系统要求：DockerCE支持64位版本的CentOS 7，并且要求内核版本不低于3.10。 卸载旧版本：较旧的 Docker 版本称为 docker 或 docker-engine 。如果已安装这些程序，请卸载它们以及相关的依赖项

$ sudo yum remove docker \
                  docker-client \
                  docker-client-latest \
                  docker-common \
                  docker-latest \
                  docker-latest-logrotate \
                  docker-logrotate \
                  docker-engine

安装所需的软件包：

$ sudo yum install -y yum-utils \
  device-mapper-persistent-data \
  lvm2

设置稳定的仓库:

$ sudo yum-config-manager \
    --add-repo \
    https://download.docker.com/linux/centos/docker-ce.repo

安装Docker CE：

$ sudo yum install docker-ce

使用脚本安装：在开发和测试环境中Docker官方为了简化安装的流程，提供了一套便捷的安装脚本，CentOS上可以直接使用这个脚本安装

$ curl -fsSL https://get.docker.com -o get-docker.sh
$ sudo sh get-docker.sh --mirror Aliyun

执行这个命令后，脚本就会自动的将一切准备工作做好，并且把Docker CE的Edge版本安装到系统中

启动Docker：

$ sudo systemctl enable docker  #设置开机启动
$ sudo systemctl start docker

建立docker用户组：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组用户才可以访问Docker引擎的Unix Socket。一般Linux系统上不会直接使用root用户进行操作，因此需要将使用docker的用户加入docker组。

$ sudo groudadd docker  # 建立docker组
$ sudo usermod -aG docker $USER  # 将当前用户加入docker组

测试Docker安装是否正确：

$ sudo docker run hello-word #启动一个基于hello-word镜像的容器

CentOS卸载Docker

删除docker安装包：

$ sudo yum remove docker-ce

删除Docker镜像：

$ sudo rm -rf /var/lib/docker

镜像加速

国内从Docker Hub拉取镜像时有时会遇到困难，此时可以配置镜像加速器。Docker官方和国内许多云服务商都提供了国内加速器服务，如：

• Docker官方提供的中国registry mirror
• 阿里云加速器
• DaoCloud加速器
• 163加速器

CentOS配置镜像加速

对于使用systemd的系统，可以在/etc/docker/daemon.json中写入以下内容（如果文件不存在可以直接创建）

{
  "registry-mirrors": [
    "http://hub-mirror.c.163.com"
  ]
}

重新启动服务生效：

$ sudo systemctl daemon-reload
$ sudo systemctl restart docker