应用部署与管理 —— Docker
应用部署与管理 —— Docker
本文作者：何文强 — CODING 高级解决方案架构师 具有一线互联网、物联网独角兽、全国股份制银行、新型智慧交通等跨行业从业经历，历任 Java 开发高级工程师、DevOps 技术专家、高级研发经理等职，对微服务、敏捷、DevOps、容器技术有深刻的理解和丰富的实践。
Docker 简介
容器是应用程序层的抽象，将代码和依赖项打包在一起，多个容器可以在同一台计算机上运行，并与其他容器共享 OS 内核，每个容器在用户空间中作为隔离的进程运行。虚拟机是将一台服务器转变为多台服务器的物理硬件的抽象，虚拟机管理程序允许多个 VM 在单台计算机上运行，每个 VM 包含操作系统、应用程序、必要的二进制文件和库的完整副本：
- 基于 GO 语言遵循 Apache 2.0 协议开源；
- 基于 Linux 内核的 Cgroup Namespace 等技术对进程进行隔离；
- Docker 让开发者可以打包应用以及依赖包到一个可移植的容器中，发布到任何流行的 Linux 机器上；
- 容器是完全使用沙箱机制，相互之间不会有任何接口。
Docker vs VM
容器是应用程序层的抽象，将代码和依赖项打包在一起。多个容器可以在同一台计算机上运行，并与其他容器共享 OS 内核，每个容器在用户空间中作为隔离的进程运行。
虚拟机（VM）是将一台服务器转变为多台服务器的物理硬件的抽象。虚拟机管理程序允许多个 VM 在单台计算机上运行。每个 VM 包含操作系统，应用程序，必要的二进制文件和库的完整副本。
Docker 优势（VS 虚拟机）
- 开销更小；
- 提高可移植性；
- 操作更加一致；
- 更高的效率；
- 更好的开发应用程序。
Docker 架构
主要是从三个部分来看，分别就是客户端、引擎、仓库；Docker 客户端通过一个物理或虚拟的机器用于执行命令或者其他工具使用 Docker API 与 Docker 的守护进程通信和容器；Docker daemon 是服务器组件，以 Linux 后台服务的方式运行，运行在 Docker Host 上，负责创建、运行、监控容器、构建、存储镜像。而 Docker 镜像是用于创建 Docker 容器的模板，容器是独立运行的一个或一组应用，则 Docker 仓库是用来保护镜像，可以理解为代码控制中的代码仓库。
Client
Docker Client 是 Docker 架构中用户用来和 Docker Daemon 建立通信的客户端；Docker Client 发送容器管理请求后，由 Docker Daemon 接受并处理请求。
Docker Host
一个物理或者虚拟的机器用于执行 Docker 守护进程和容器。
Docker Daemon
Docker Daemon 是 Docker 架构中一个常驻在后台的系统进程， 运行在 Docker host 上，负责创建、运行、监控容器，构建、存储镜像。
Docker Daemon 启动所使用的可执行文件也为 Docker，与 Docker Client 启动时所使用的 Docker 可执行文件相同。在 Docker 命令执行时，通过传入的参数来辨别Docker Daemon 与 Ddocker Client。Docker Daemon 接受并处理 Docker Client 发送的请求。
Images
Docker 镜像是用于创建 Docker 容器的模板，Docker 镜像是一个只读模板。
Docker 容器镜像（Docker Image），一种新型的应用打包、分发和运行机制。容器镜像将应用运行环境，包括代码、依赖库、工具、资源文件和元信息等，打包成一种操作系统发行版无关的不可变更软件包。
Docker 镜像特点
容器镜像打包了整个容器运行依赖的环境，以避免依赖运行容器的服务器的操作系统，从而实现 “build once，run anywhere”。
容器镜像一旦构建完成，就变成 read only，成为不可变基础设施的一份子。
操作系统发行版无关，核心解决的是容器进程对操作系统包含的库、工具、配置的依赖。
Containers
Docker 利用容器来运行应用，容器是从镜像创建的运行实例；每个容器都是相互隔离的，保证安全的平台。可以把容器看作一个简易的 Linux 环境。
Registry
Docker Registry 是存储容器镜像的仓库。容器镜像是在容器被创建时，被加载用来初始化容器的文件架构与目录。
Docker 的运行过程中，Docker Daemon 会与 Docker Registry 通信，实现镜像的搜索（search）、下载（pull）、上传（push）功能。
Dockerfile
Dockerfile 是用于构建 Docker 镜像的文本文件，文本内容包含了一条条构建镜像所需的指令和说明。
Dockerfile 结构及常用命令
指令 | 示例 | 说明 |
|---|---|---|
FROM | FROM <IMAGE>FROM <IMAGE>:<TAG> | 通过 FROM 指定的镜像名称必须是一个已经存在的镜像，这个镜像称之为基础镜像，必须位于第一条非注释指令 |
MAINTAINER | MAINTAINER <NAME> | 指定镜像的作者信息，包含镜像的所有者和联系人信息 |
RUN | RUN <command> （shell模式） | 在 shell 模式下，是使用 /bin/sh -c COMMAND 来运行命令的。RUN 在 build 镜像时执行 |
RUN [ "executable", "param1", "param2" ]（exec模式） | 在 exec 模式下可以指定其他的 shell 来运行命令例如：RUN [“/bin/bash”, “-c”, “echo hello”] | |
EXPOSE | EXPOSE <PORT> | 指定运行该镜像的容器使用的端口，可以是多个。 |
CMD | CMD <command> (shell 模式) | 用于提供容器运行的默认命令，如果 Dockerfile 存在多个 CMD 命令，只有最后一个生效。CMD 指令指定的程序可被 docker run 命令行参数中指定要运行的程序所覆盖。 |
CMD [ "executable", "param1", "param2" ] (exec 模式) | ||
CMD [ 'param1', 'param2']（通常与 ENTRYPOINT 搭配） | ||
ENTRYPOINT | ENTRYPOINT <command> (shell 模式) | 与 CMD 类似，ENTRYPOINT 不会被 docker run 中指定的命令覆盖，如果想覆盖 ENTRYPOINT，则需要在 docker run 中指定--entrypoint 选项。如果 Dockerfile 中如果存在多个 ENTRYPOINT 指令，仅最后一个生效。 |
ENTRYPOINT [ "executable", "param1", "param2" ] (exec 模式) | ||
ADD | ADD <src> <dest>ADD ["<src>" "<dest>"] | 将文件或目录复制到 Dockerfile 构建的镜像中。<src>路径使用 Dockerfile 相对路径，<dest>路径使用镜像绝对路径。ADD 包含了类似 tar 的解压功能 |
COPY | COPY <src> <dest>COPY ["<src>" "<dest>"] | 将文件或目录复制到 Dockerfile 构建的镜像中。单纯复制文件，建议使用 COPY。<src>路径使用 Dockerfile 相对路径，<dest>路径使用镜像绝对路径。 |
VOLUME | VOLUME ['/data'] | 定义匿名数据卷。在启动容器时没有挂载数据卷，会自动挂载到匿名卷。VOLUME 数据会随着容器重启而丢失。 |
WORKDIR | WORKDIR <workdir> | 在容器内部设置工作目录，这样 ENTRYPOINT 和 CMD 指定的命令都会在容器中这个目录下进行。例如：WORKDIR /nginx，ENTRYPOINT 和 CMD 命令就会在容器的 /nginx 目录下执行 |
ENV | ENV <key> <value>ENV <key>=<value> | 设置环境变量，定义了环境变量，那么在后续的指令中，就可以使用这个环境变量。在 docker build 和 docker run 中有效 |
ARG | ARG <key> <value>ARG <key>=<value> | 设置构建变量，在 docker build 中有效，在 docker run 中无效 |
USER | USER username | 用于指定镜像为什么用户去运行。例如USER nginx，镜像就会以 nginx 身份运行。可以使用 uid，gid 等各种组合使用 |
LABEL | LABEL <key>=<value> | LABEL 指令用来给镜像添加一些元数据（metadata），以键值对的形式 |
ONBUILD | ONBUILD RUN [ "npm", "install" ] | 为镜像创建触发器，当一个镜像被用作其他镜像的基础镜像时，这个触发器会被执行。当子镜像被构建时会插入触发器中的指令。ONBUILD 指令不在当前 Dockerfile 中执行，在当前 Dockerfile 构建的镜像作为基础镜像被引用时才会执行 ONBUILD |
Docker 常用命令
作用域 | 命令 | 命令说明 | 命令示例 |
|---|---|---|---|
容器生命周期管理 | run | 运行一个新的容器 | docker run [image] |
start/stop/restart | 启动/停止/重启容器 | docker start [container] | |
kill | 杀掉一个运行中的容器 | docker kill [container] | |
rm | 删除一个或多个容器 | docer rm [container1] [container2] | |
pause/unpause | 暂停/恢复容器中所有的进程 | docker pause [container] | |
create | 创建一个新的容器但不启动它 | docker create [image] | |
exec | 在运行的容器中执行命令 | docker exec -it [container] /bin/sh /root/venture.sh | |
容器操作 | ps | 列出容器 | docker ps |
inspect | 获取容器/镜像的元数据 | docker inspect [container] [image] | |
top | 查看容器中的进程信息 | docker top [container] | |
logs | 获取容器中的日志 | docker logs [container] | |
port | 列出指定容器的端口映射 | docker port [container] |
作用域 | 命令 | 命令说明 | 命令示例 |
|---|---|---|---|
镜像仓库 | login/logot | 登录/登出到docker镜像仓库，默认dockerhub | docker login/logout -u username -p password |
pull | 从镜像仓库中拉取或更新制定镜像 | docker pull [image]:[tag] | |
push | 将本地镜像上传到镜像仓库 | docker push [image]:[tag] | |
search | 从docerHub中查找镜像 | docker search [image] | |
本地镜像管理 | images | 列出本地镜像 | docker images |
rmi | 删除本地镜像 | docker rmi [image] | |
tag | 给指定镜像打标签 | docker tag [image]:[tag] [new-image]:[new-tag] | |
build | 使用Dockerfile创建镜像 | docker build -t [image] . | |
history | 查看指定镜像的创建历史 | docker history [image] | |
save | 将指定镜像保存成tar归档文件 | docker save -o [name.tar] [image] | |
load | 导入使用docker save 导出的镜像 | docker load -i [name.tar] | |
import | 从归档文件中创建镜像 | docker import [name.tar] [new-image] |
Docker 价值
通过 Docker 标准化的方式，有利于加强用户资产积累。例如集装箱，Docker 有个中文翻译过来是集装箱的意思，而集装箱既然可以节省了海运 90% 的成本，这是不可想象的。正是因为 Docker 标准化的能力，让成本得到了极大的降低、效率得到了极大的提高。除了标准化以外，还有一致性，大家都是使用一样的规格、一样的规范、出错的效率非常的低，那么世界范围内非常方便的去流通，可移植性非常的强，价值主要体现在以下几方面：
- 标准化应用的部署和交付；
- 加快部署效率；
- 提升软件可移植性和灵活性；
- 提升资源利用率；
- 加速企业软件资产积累。
Docker 发展趋势
- 增强容器安全能力；
- 提升镜像仓库的稳定性和传输效率；
- 增强资源隔离能力。
《数字化 IT 从业者知识体系》背景
数字化和可持续发展是中国企业未来发展的两大主题，掌握数字化知识，具备数字化能力，应用数字化技术是我们 IT 从业者未来核心竞争力所在。《数字化 IT 从业者知识体系》的初衷是为 IT 从业者提供的系统性的数字化知识体系，内容涵盖管理实践、工程实践、技术实践三个层次，涉及软件开发方法、应用技术架构、应用部署与管理、软件交付与协作四大方面。
在接下来的《数字化 IT 从业者知识体系》系列文章，何文强将从软件开发方法、应用技术架构、应用部署与管理、软件交付与协作四个方面，为大家进行逐一分享介绍：
1. 软件开发方法主要包括瀑布、敏捷、精益等；
2. 应用技术架构主要包括微服务架构、服务网格架构、无服务器架构、分布式多运行架构等；
3. 应用部署与管理主要包括但不限于虚拟化技术、容器技术与容器编排等；
4. 软件交付与协作主要包括但不限于 CMMI、ITIL、DevOps 等。
相信该知识体系有利于 IT 从业者构建丰富的技术体系、全面的技术视野和系统的能力建设。欢迎大家前往《数字化 IT 从业者知识体系》话题进行详细阅读。