微服务（Docker入门）

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Docker(入门)

什么是 Docker

Docker 是一个开源项目，诞生于 2013 年初，最初是 dotCloud 公司内部的一个业余项目。它基于 Google 公司推出的 Go 语言实现。 项目后来加入了 Linux 基金会，遵从了 Apache 2.0 协议，项目代码在 GitHub 上进行维护。

Docker 自开源后受到广泛的关注和讨论，以至于 dotCloud 公司后来都改名为 Docker Inc。Redhat 已经在其 RHEL6.5 中集中支持 Docker；Google 也在其 PaaS 产品中广泛应用。

Docker 项目的目标是实现轻量级的操作系统虚拟化解决方案。 Docker 的基础是 Linux 容器（LXC）等技术。

在 LXC 的基础上 Docker 进行了进一步的封装，让用户不需要去关心容器的管理，使得操作更为简便。用户操作 Docker 的容器就像操作一个快速轻量级的虚拟机一样简单。

下面的图片比较了 Docker 和传统虚拟化方式的不同之处，可见容器是在操作系统层面上实现虚拟化，直接复用本地主机的操作系统，而传统方式则是在硬件层面实现。

传统虚拟化

为什么要使用 Docker？

作为一种新兴的虚拟化方式，Docker 跟传统的虚拟化方式相比具有众多的优势。

首先，Docker 容器的启动可以在秒级实现，这相比传统的虚拟机方式要快得多。 其次，Docker 对系统资源的利用率很高，一台主机上可以同时运行数千个 Docker 容器。

容器除了运行其中应用外，基本不消耗额外的系统资源，使得应用的性能很高，同时系统的开销尽量小。传统虚拟机方式运行 10 个不同的应用就要起 10 个虚拟机，而Docker 只需要启动 10 个隔离的应用即可。

具体说来，Docker 在如下几个方面具有较大的优势。

更快速的交付和部署

对开发和运维（devop）人员来说，最希望的就是一次创建或配置，可以在任意地方正常运行。

开发者可以使用一个标准的镜像来构建一套开发容器，开发完成之后，运维人员可以直接使用这个容器来部署代码。 Docker 可以快速创建容器，快速迭代应用程序，并让整个过程全程可见，使团队中的其他成员更容易理解应用程序是如何创建和工作的。 Docker 容器很轻很快！容器的启动时间是秒级的，大量地节约开发、测试、部署的时间。

更高效的虚拟化

Docker 容器的运行不需要额外的 hypervisor 支持，它是内核级的虚拟化，因此可以实现更高的性能和效率。

更轻松的迁移和扩展

Docker 容器几乎可以在任意的平台上运行，包括物理机、虚拟机、公有云、私有云、个人电脑、服务器等。 这种兼容性可以让用户把一个应用程序从一个平台直接迁移到另外一个。

更简单的管理

使用 Docker，只需要小小的修改，就可以替代以往大量的更新工作。所有的修改都以增量的方式被分发和更新，从而实现自动化并且高效的管理。

对比传统虚拟机总结

特性 容器 虚拟机
启动 秒级 分钟级
硬盘使用 一般为 MB 一般为 GB
性能 接近原生 弱于
系统支持量 单机支持上千个容器 一般几十个

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

Docker 镜像就是一个只读的模板。

例如：一个镜像可以包含一个完整的 ubuntu 操作系统环境，里面仅安装了 Apache 或用户需要的其它应用程序。

镜像可以用来创建 Docker 容器。

Docker 提供了一个很简单的机制来创建镜像或者更新现有的镜像，用户甚至可以直接从其他人那里下载一个已经做好的镜像来直接使用。

Docker 容器

Docker 利用容器来运行应用。

容器是从镜像创建的运行实例。它可以被启动、开始、停止、删除。每个容器都是相互隔离的、保证安全的平台。

可以把容器看做是一个简易版的 Linux 环境（包括root用户权限、进程空间、用户空间和网络空间等）和运行在其中的应用程序。

*注：镜像是只读的，容器在启动的时候创建一层可写层作为最上层。

Docker 仓库

仓库是集中存放镜像文件的场所。有时候会把仓库和仓库注册服务器（Registry）混为一谈，并不严格区分。实际上，仓库注册服务器上往往存放着多个仓库，每个仓库中又包含了多个镜像，每个镜像有不同的标签（tag）。

仓库分为公开仓库（Public）和私有仓库（Private）两种形式。

最大的公开仓库是 Docker Hub，存放了数量庞大的镜像供用户下载。 国内的公开仓库包括 Docker Pool等，可以提供大陆用户更稳定快速的访问。

当然，用户也可以在本地网络内创建一个私有仓库。

当用户创建了自己的镜像之后就可以使用 push 命令将它上传到公有或者私有仓库，这样下次在另外一台机器上使用这个镜像时候，只需要从仓库上 pull 下来就可以了。

*注：Docker 仓库的概念跟 Git 类似，注册服务器可以理解为 GitHub 这样的托管服务。



Docker是一个相对较新且发展非常快速的项目，可用来创建非常轻量的“虚拟机”。注意这里的引号非常重要，Docker创建的并非真正的虚拟机，而更像是打了激素的chroot，嗯，是大量的激素。

在我们继续之前，我先说下，截至目前（2015年1月4日）为止，Docker只能在Linux上工作，暂不支持Windows或OSX（译者注：不直接支持）。我稍后会讲到Docker的架构，你会明白其中的原因。所以，如果想在非Linux平台上使用Docker，你需要在虚拟机里运行Linux。

本教程有三个目标：说明Docker解决的问题、说明它如何解决这个问题、以及说明它使用了哪些技术来解决这个问题。这不是一篇教你怎么运行安装Docker的教程，Docker此类教程已经有很多，包括Docker作者的在线互动教程（译者注：作者很喜欢在一个句子里引用多个链接，下同）。本文最后有一个步骤说明，目的是用一个明确的现实世界的例子来串联文章中所有的理论，但不会太过详细。

Docker能做什么？

Docker可以解决虚拟机能够解决的问题，同时也能够解决虚拟机由于资源要求过高而无法解决的问题。Docker能处理的事情包括：

  • 隔离应用依赖
  • 创建应用镜像并进行复制
  • 创建容易分发的即启即用的应用
  • 允许实例简单、快速地扩展
  • 测试应用并随后销毁它们

Docker背后的想法是创建软件程序可移植的轻量容器，让其可以在任何安装了Docker的机器上运行，而不用关心底层操作系统，类似船舶使用的集装箱，野心勃勃的他们成功了。

Docker究竟做了什么？

这一节我不会说明Docker使用了哪些技术来完成它的工作，或有什么具体的命令可用，这些放在了最后一节，这里我将说明的是Docker提供的资源和抽象。

Docker两个最重要的概念是镜像和容器。除此之外，链接和数据卷也很重要。我们先从镜像入手。

镜像

Docker的镜像类似虚拟机的快照，但更轻量，非常非常轻量（下节细说）。

创建Docker镜像有几种方式，多数是在一个现有镜像基础上创建新镜像，因为几乎你需要的任何东西都有了公共镜像，包括所有主流Linux发行版，你应该不会找不到你需要的镜像。不过，就算你想从头构建一个镜像，也有好几种方法。

要创建一个镜像，你可以拿一个镜像，对它进行修改来创建它的子镜像。实现的方式有两种：在一个文件中指定一个基础镜像及需要完成的修改；或通过“运行”一个镜像，对其进行修改并提交。不同方式各有优点，不过一般会使用文件来指定所做的变化。

镜像拥有唯一ID，以及一个供人阅读的名字和标签对。镜像可以命名为类似ubuntu:latest、ubuntu:precise、django:1.6、django:1.7等等。

容器

现在说容器了。你可以从镜像中创建容器，这等同于从快照中创建虚拟机，不过更轻量。应用是由容器运行的。

举个例子，你可以下载一个Ubuntu的镜像（有个叫docker registry的镜像公共仓库），通过安装Gunicorn和你的Django应用及其依赖完成对它的修改，然后从该镜像中创建一个容器，在它启动后运行你的应用。

容器与虚拟机一样，是隔离的（有一点要注意，我稍后会讨论到）。它们也拥有一个唯一ID和唯一的供人阅读的名字。容器有必要对外暴露服务，因此Docker允许暴露容器的特定端口。

容器与虚拟机相比有两个主要差异。第一个是：它们被设计成运行单进程，无法很好地模拟一个完整的环境（如果那是你需要的，请看看LXC）。你可能会尝试运行runit或supervisord实例来启动多个进程，但（以我的愚见）这真的没有必要。

单进程与多进程之争非常精彩。你应该知道的是，Docker设计者极力推崇“一个容器一个进程的方式”，如果你要选择在一个容器中运行多个进程，那唯一情况是：出于调试目的，运行类似ssh的东西来访问运行中的容器，不过docker exec命令解决了这个问题。

容器和虚拟机的第二个巨大差异是：当你停止一个虚拟机时，可能除了一些临时文件，没有文件会被删除；当你停止一个Docker容器，对初始状态（创建容器所用的镜像的状态）做的所有变化都会丢失。这是使用Docker时必须做出的最大思维变化之一：容器是短暂和一次性的。

数据卷

如果你的电子商务网站刚收到客户支付的3万元，内核崩溃了，所有数据库变化都丢失了……对你或Docker来说都不是一件好事，不过不要担心。Docker允许你定义数据卷——用于保存持久数据的空间。Docker强制你定义应用部分和数据部分，并要求你将它们分开。

卷是针对容器的，你可以使用同一个镜像创建多个容器并定义不同的卷。卷保存在运行Docker的宿主文件系统上，你可以指定卷存放的目录，或让Docker保存在默认位置。保存在其他类型文件系统上的都不是一个卷，稍后再具体说。

链接

链接是Docker的另一个重要部分。

容器启动时，将被分配一个随机的私有IP，其它容器可以使用这个IP地址与其进行通讯。这点非常重要，原因有二：一是它提供了容器间相互通信的渠道，二是容器将共享一个本地网络。我曾经碰到一个问题，在同一台机器上为两个客户启动两个elasticsearch容器，但保留集群名称为默认设置，结果这两台elasticsearch服务器立马变成了一个自主集群。

要开启容器间通讯，Docker允许你在创建一个新容器时引用其它现存容器，在你刚创建的容器里被引用的容器将获得一个（你指定的）别名。我们就说，这两个容器链接在了一起。

因此，如果DB容器已经在运行，我可以创建web服务器容器，并在创建时引用这个DB容器，给它一个别名，比如dbapp。在这个新建的web服务器容器里，我可以在任何时候使用主机名dbapp与DB容器进行通讯。

Docker更进一步，要求你声明容器在被链接时要开放哪些端口给其他容器，否则将没有端口可用。

Docker镜像的可移植性

在创建镜像时有一点要注意。Docker允许你在一个镜像中指定卷和端口。从这个镜像创建的容器继承了这些设置。但是，Docker不允许你在镜像上指定任何不可移植的内容。

例如，你可以在镜像里定义卷，只要它们被保存在Docker使用的默认位置。这是因为如果你在宿主文件系统里指定了一个特定目录来保存卷，其他使用这个镜像的宿主无法保证这个目录是存在的。

你可以定义要暴露的端口，但仅限那些在创建链接时暴露给其他容器的端口，你不能指定暴露给宿主的端口，因为你无从知晓使用那个镜像的宿主有哪些端口可用。

你也不能在镜像上定义链接。使用链接要求通过名字引用其他容器，但你无法预知每个使用那个镜像的宿主如何命名容器。

镜像必须完全可移植，Docker不允许例外。

以上就是主要的部分，创建镜像、用它们创建容器，在需要时暴露端口和创造卷、通过链接将几个容器连接在一起。不过，这一切如何能在不引起额外开销条件下达成？

















资料链接：