Docker容器圈簡(jiǎn)介

第二趴---Docker基本操作

Docker基本操作

容器圈

容器這個(gè)新生事物，現(xiàn)在還可以說(shuō)是新生事物嗎？對(duì)于我們學(xué)生而言，我覺(jué)得沒(méi)毛病，你說(shuō)呢？

容器技術(shù)可說(shuō)重塑了整個(gè)云計(jì)算市場(chǎng)的形態(tài)，帶動(dòng)了一批年輕有為的容器技術(shù)兒，不過(guò)「容器」這個(gè)概念是 Docker 公司發(fā)明的么，不是，它只是眾多 Pass 項(xiàng)目中的最底層，沒(méi)人關(guān)注的那一部分而已。

什么是Pass項(xiàng)目？

Pass 項(xiàng)目之所會(huì)被很多公司所接受，自然是因?yàn)榻夥帕瞬糠珠_(kāi)發(fā)人員的勞動(dòng)力，盡快干玩活兒早點(diǎn)下班。其依賴的就是「應(yīng)用托管」的能力，在電腦上斗過(guò)地主的應(yīng)該知道，托管了以后就會(huì)自動(dòng)出牌，同樣的道理，為了盡量的彌補(bǔ)本地和云上的環(huán)境差異，就出現(xiàn)了 Pass 開(kāi)源項(xiàng)目。

舉個(gè)例子來(lái)說(shuō)，運(yùn)維人員小仙云上部署一個(gè) Cloud Foundry 項(xiàng)目，開(kāi)發(fā)人員只需要簡(jiǎn)單的一行代碼就可以實(shí)現(xiàn)將本地的應(yīng)用部署到云上

就這樣一行代碼就實(shí)現(xiàn)了將本地應(yīng)用上傳到云上，屬實(shí)很輕松。

那么這個(gè)命令執(zhí)行的基本原理是怎樣的？

實(shí)際上，我們可以將其最核心的組件理解為一套應(yīng)用的打包和分發(fā)機(jī)制。云上部署的 Cloud Foundry 會(huì)為大部分編程語(yǔ)言定義一種打包的格式，當(dāng)開(kāi)發(fā)人員執(zhí)行命令的時(shí)候，實(shí)際上是將可執(zhí)行文件和啟動(dòng)腳本打包上傳到云上的Coulud Foudry 中，然后 Cloud Foundry 通過(guò)相應(yīng)的調(diào)度器選擇一個(gè)虛擬機(jī)的 Agent 將壓縮包下載后啟動(dòng)

那如何區(qū)分虛擬機(jī)中的不同應(yīng)用呢？

虛擬機(jī)一般不可能只跑一個(gè)應(yīng)用，因?yàn)檫@樣確實(shí)也太浪費(fèi)資源了，我們可以想想，現(xiàn)在手上的電腦，可以用 Vmvare 導(dǎo)入幾個(gè)虛擬機(jī)，所以諸如 Cloud Foundry 通過(guò)引入操作系統(tǒng)的 Cgroups 和 Namespace 等機(jī)制，從而來(lái)為每個(gè)應(yīng)用單獨(dú)創(chuàng)建一個(gè)叫做「沙盒」的隔離環(huán)境，然后在這些「沙盒」中啟動(dòng)應(yīng)用，通過(guò)這樣的方法就讓虛擬機(jī)中應(yīng)用各自互不干擾，讓其自由翱翔，至于 Cgroups 和 **Namespace **的實(shí)現(xiàn)原理，后續(xù)我們?cè)俟餐奶接?/span>

這里所謂的隔離環(huán)境就是「容器」。

那 Docker 和這 Pass 項(xiàng)目的 Cloud Foundry 的容器有啥不一樣？

自然不一樣，不然現(xiàn)在我們一旦提到容器，想到的不會(huì)是 Docker，而是 Cloud Foundry 了吧。Cloud Foundry 的首席產(chǎn)品經(jīng)理就覺(jué)得沒(méi)什么，畢竟自己放的屁都是香的！

不一樣，而且當(dāng)時(shí)還發(fā)了一份報(bào)告，報(bào)告中還寫到：“ Docker 不就是使用了 Cgroups 和 Namespace 實(shí)現(xiàn)的「沙盒」而已，不用過(guò)于關(guān)注”。

沒(méi)想到的是，隨后短短的幾個(gè)月，Docker 項(xiàng)目迅速起飛以至于其他所有 Paas 社區(qū)都還沒(méi)來(lái)及反應(yīng)過(guò)來(lái)，就已經(jīng)宣告出局

什么魔力讓 Docker 一發(fā)不可收拾？

就是提出了鏡像的概念。上面我們說(shuō)過(guò)，Paas 提供的一套應(yīng)用打包的功能，看起很輕松省事，但是一旦使用了Paas，你就要終身服務(wù)于它，畢竟他是提供商，是「爸爸」，用戶需要為每個(gè)版本，每種語(yǔ)言去維護(hù)一個(gè)包，這個(gè)打包的過(guò)程是需要多次的嘗試，多次試錯(cuò)后，才能摸清本地應(yīng)用和遠(yuǎn)端 Paas 的脾氣，從而順利部署。

而 Docker 鏡像恰恰就是解決了打包這一根本問(wèn)題。

什么是Docker鏡像？

Docker 鏡像也是一個(gè)壓縮包，只是這個(gè)壓縮包不只是可執(zhí)行文件，環(huán)境部署腳本，它還包含了完整的操作系統(tǒng)。因?yàn)榇蟛糠值溺R像都是基于某個(gè)操作系統(tǒng)來(lái)構(gòu)建，所以很輕松的就可以構(gòu)建本地和遠(yuǎn)端一樣的環(huán)境。

這就很牛皮了，如果我們的應(yīng)用是在 Centos7 上部署，我們只需要將項(xiàng)目環(huán)境部署在基于 Centos7 的環(huán)境中，然后無(wú)論在哪里去解壓這個(gè)壓縮包，都可以保證環(huán)境的一致性。在整個(gè)過(guò)程中，我們根本不需要進(jìn)行任何的配置，因?yàn)檫@個(gè)壓縮包可以保證：本地的環(huán)境和云端是一致的，這也是 Docker 鏡像的精髓

開(kāi)發(fā)者體驗(yàn)到了 Docker 的便利，從而很快宣布 Paas 時(shí)代的結(jié)束，不過(guò)對(duì)于大規(guī)模應(yīng)用的部署，Docker 能否實(shí)現(xiàn)在當(dāng)時(shí)還是個(gè)問(wèn)號(hào)

就在 2014 年的 DockerCon 上，緊接著發(fā)布了自研的「Docker swarm」，Docker 就這樣 一度奔向高潮，即將就到達(dá)了自己夢(mèng)想之巔。

為什么會(huì)推出Docker Swarm?

雖然 Docker 通過(guò)「容器」完成了對(duì) Paas 的「降維打擊」，但是 Docker 的目的是：如何讓更多的開(kāi)發(fā)者將項(xiàng)目部署在自己的項(xiàng)目上，從技術(shù)，商業(yè)，市場(chǎng)多方位的爭(zhēng)取開(kāi)發(fā)者的群體，為此形成自家的 Paas 平臺(tái)做鋪墊

Docker 項(xiàng)目雖然很受歡迎，就目前看來(lái)只是一個(gè)創(chuàng)建和啟動(dòng)容器的小工具。需要應(yīng)該清楚的一點(diǎn)是，用戶最終部署的還是他們的網(wǎng)站，服務(wù)甚至云計(jì)算業(yè)務(wù)。所以推出一個(gè)完整的整體對(duì)外提供集群管理功能的 Swarm 勢(shì)在必行，這個(gè)項(xiàng)目中的最大亮點(diǎn)即直接使用了 Docker 原生的 API 來(lái)完成對(duì)集群的管理。

對(duì)于單機(jī)項(xiàng)目，只需要執(zhí)行下面一條語(yǔ)句即可實(shí)現(xiàn)容器

對(duì)于多機(jī)的項(xiàng)目，只需要執(zhí)行

你看，從單機(jī)切換到多機(jī)，使用的方法也就參數(shù)不同而已，所以這樣一個(gè)原生的「Docker容器集群管理」一發(fā)布就受到大家的青睞。隨著自身生態(tài)的逐漸完善，借助這一波浪潮并通過(guò)各種并購(gòu)來(lái)強(qiáng)大自己的平層能力

要說(shuō)最成功的案例，非 Fig 項(xiàng)目莫屬。之所以這么屌，是因?yàn)樽髡咛岢隽恕?/span>容器編排」的概念。

什么是容器編排？

其實(shí)這也不是什么新鮮內(nèi)容，比如在 Linux 中的 Makefile和常見(jiàn)的 SHELL 腳本，它是一種通過(guò)工具或者配置來(lái)完成一組虛擬機(jī)或者關(guān)聯(lián)資源的定義、配置、創(chuàng)建等工具。

容器的編排是怎么樣的呢

我們先以 Fig 為例，假設(shè)開(kāi)發(fā)人員小黑，現(xiàn)在要部署一個(gè)項(xiàng)目，其中包含了應(yīng)用容器 A，數(shù)據(jù)庫(kù)容器 B，負(fù)載容器 C，這個(gè)時(shí)候 Fig 只需要將三個(gè)容器定義在一個(gè)配置文件，然后指定他們的關(guān)聯(lián)關(guān)系，執(zhí)行下面的命令即可

當(dāng)然也可以在 Fig 的配置文件中配置各種容器的副本，然后加上 Swarm 的集群管理功能，這樣不就是 Paas 了么。只是這個(gè)項(xiàng)目被收購(gòu)以后，修改名字為 compose 了，后續(xù)也會(huì)的 compose 進(jìn)行詳細(xì)的闡述

就這樣一個(gè)以「鯨魚(yú)」為商標(biāo)的 Docker，火遍全球，因?yàn)樗謱ⅰ?/span>開(kāi)發(fā)者」群體放在食物鏈的頂端。一分鐘實(shí)現(xiàn)網(wǎng)站的部署，三分鐘搭建集群，這么多年以來(lái)，很多后端開(kāi)發(fā)者很少將眼光放在 Linux 技術(shù)上，開(kāi)發(fā)者們?yōu)榱松钊氲牧私?Docker 的技術(shù)原理，終于將眼光放入諸如 Cgroups 和 Namespace 技術(shù)中。

就在這一時(shí)之間，后端及云計(jì)算領(lǐng)域的大佬都匯聚于這個(gè)「小鯨魚(yú)」的身邊。隨后到了考慮集群的方案，論集群的管理調(diào)度能力，還不得不提 Berkeley 的 Mesos，專注于大數(shù)據(jù)領(lǐng)域，更加關(guān)注的是計(jì)算密集型的業(yè)務(wù)。憑借著它天生的兩層調(diào)度機(jī)制，讓它很快發(fā)布了一個(gè)叫做 Marathon 的項(xiàng)目，這個(gè)項(xiàng)目隨即成為了 Swarm 的有力競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。

這還沒(méi)完，說(shuō)了這么久，還沒(méi)有提到在基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域翹楚的 Google 公司，是的，同在這一年，宣告了一個(gè)叫做 Kubernetes 項(xiàng)目的誕生。

隨著 Docker 生態(tài)的建立，Docker swarm，Docker compose，Machine 形成了三件套，此時(shí)大量圍繞Docker 項(xiàng)目的網(wǎng)絡(luò)，存儲(chǔ)，監(jiān)控都涌現(xiàn)。在令人興奮的背后，是對(duì)它更多的擔(dān)憂，這主要來(lái)源于對(duì) Docker 商業(yè)化戰(zhàn)略的顧慮，Docker 公司對(duì)于 Docker 著絕對(duì)的權(quán)威并在多個(gè)場(chǎng)合直接和谷歌，微軟對(duì)干

其實(shí)在 Docker 興起的時(shí)候，谷歌也開(kāi)源了一個(gè) Linux 容器：Imctfy，在當(dāng)時(shí)這個(gè)項(xiàng)目在 Docker 面前真是弟弟，所以向 Docker 公司表示想合作的意愿，Docker 顯然不同意，且在之后的不久自己發(fā)布了一個(gè)容器運(yùn)行時(shí)的庫(kù) Libcontainer，可能由于太急躁，其代碼可讀性極差，不穩(wěn)定和頻繁的變更，讓社區(qū)叫苦不迭

為了切割 Docker 項(xiàng)目的話語(yǔ)權(quán)，決定成立一個(gè)中立的基金會(huì)。所以于 2015 年將這個(gè) Libcontainer 捐出，并修改名稱為 Runc，然后依據(jù) RunC 項(xiàng)目，制定了一套容器和鏡像的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范----OCI

什么是OCI

為了讓 Docker 不能太囂張，其他玩家構(gòu)建自身平臺(tái)的時(shí)候不依賴于 Docker 項(xiàng)目，提出一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范----OCI。這一標(biāo)準(zhǔn)并沒(méi)有改變 Docker 在容器領(lǐng)域一家獨(dú)大的現(xiàn)狀。Google 坐不住了，必須得搞點(diǎn)大招

**Google **給 RedHat 等伙伴打了電話，說(shuō)咱們共同牽頭發(fā)起一個(gè)基金會(huì)-----CNCF。目的很簡(jiǎn)單，以 kubernetes 為基礎(chǔ)，建立一個(gè)以由開(kāi)源基礎(chǔ)設(shè)置主導(dǎo)，按照獨(dú)立基金會(huì)方式運(yùn)營(yíng)的平臺(tái)級(jí)社區(qū)，來(lái)對(duì)抗 Docker 公司為核心的容器商業(yè)生態(tài)

為了做好這個(gè)事兒，CNCF 必須完成兩件事兒

• 必須在編排領(lǐng)取足夠的優(yōu)勢(shì)

• CNCF 必須以 kubernetes 為核心，覆蓋更多的場(chǎng)景

CNCF 如何解決第一個(gè)問(wèn)題----編排能力

Swarm 的無(wú)縫集成以及 Mesos 的大規(guī)模集群的調(diào)度管理能力，很明顯，如果繼續(xù)往這兩個(gè)方向發(fā)展，后面的路不一定好走。所以，kubernetes 選擇的方式是 Borg，其基礎(chǔ)特性是 Google 在容器化基礎(chǔ)設(shè)施多年來(lái)實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)，這也正是項(xiàng)目從一開(kāi)始就避免了和 Swarm ，mesos 社區(qū)同質(zhì)化的重要手段

看似很有技巧，怎么落地？

RedHat 正好擅長(zhǎng)這玩意呀，它能真正的理解開(kāi)源社區(qū)運(yùn)作和項(xiàng)目研發(fā)真諦的合作伙伴。作為 Docker 一方，主要不管的強(qiáng)調(diào)「Docker native」，但是由于 kubernetes 沒(méi)有跟 Swarm 展開(kāi)同質(zhì)化的競(jìng)爭(zhēng)，所以這個(gè)「Docker Native」的說(shuō)法并沒(méi)有什么殺傷力。反而其獨(dú)特的設(shè)計(jì)理念和號(hào)召力，讓其構(gòu)建了一個(gè)完全與眾不同的容器編排管理生態(tài)。

就這樣很快就把 Swarm 甩在了身后。隨機(jī)開(kāi)始探討第二個(gè)問(wèn)題，CNCF 添加了一系列容器工具和項(xiàng)目，面對(duì)這樣的壓迫，Docker 在2016年決定放棄現(xiàn)有的 Swarm項(xiàng)目，而是將容器編排等全部?jī)?nèi)置到 Docker 項(xiàng)目中。

而 kubunetes 的應(yīng)對(duì)方案也蠻有意思，開(kāi)啟「民主化架構(gòu)」，kubernetes 為開(kāi)發(fā)者暴露可以擴(kuò)展的插件機(jī)制，讓用戶可以隨意的通過(guò)植入代碼的方式介入到 kubernetes 的每一個(gè)階段，很快，整個(gè)容器圈出現(xiàn)了優(yōu)秀的作品：火熱的微服務(wù)治理項(xiàng)目 lstio 等

面對(duì) kubernetes 的 強(qiáng)力攻擊，Docker 公司不得不面對(duì)失敗的事實(shí)，只好放棄開(kāi)源社區(qū)專注于商業(yè)化轉(zhuǎn)型，所以于2017年將容器運(yùn)行時(shí)部分 containerd 捐贈(zèng)給了 CNCF，從而將 Docker 項(xiàng)目改名為 Moby，然后交給社區(qū)維護(hù)，于 2017 年，**Docker **公司宣布將在企業(yè)版內(nèi)置 kubernetes 項(xiàng)目，這也標(biāo)志了 kubernetes「編排之爭(zhēng)」的結(jié)束

Docker能做什么

Docker 是一個(gè)用于開(kāi)發(fā)，發(fā)布，運(yùn)行應(yīng)用的程序于一體的開(kāi)放平臺(tái)。如果我們需要將貨物整齊的擺放在船上且互不影響，那么一種可行的方案即通過(guò)集裝箱進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，我們將各種貨品通過(guò)集裝箱打包，然后統(tǒng)一的放在船上進(jìn)行運(yùn)輸，Docker其實(shí)就是這樣一個(gè)將各種軟件進(jìn)行打包成集裝箱，然后分發(fā)。

Docker的安裝

Docker 是一個(gè)跨平臺(tái)的解決方案，支持各大平臺(tái)比如 Centos，Ubuntu等 Linux 發(fā)行版。下面講述的是在Centos 中的使用，安裝

• 卸載當(dāng)前已經(jīng)存在的舊版 Docker，執(zhí)行下面的命令

• 添加Docker安裝源

• 安裝最新版本

• 如果需要安裝指定版本，可以通過(guò)下面命令查看版本并選擇需要的版本

• 安裝完成，啟動(dòng)Docker

• 按照國(guó)際案例，先跑一個(gè) helloworld

運(yùn)行上述命令，Docker 首先會(huì)檢查本地是否有 hello-world 這個(gè)鏡像，如果發(fā)現(xiàn)本地沒(méi)有這個(gè)鏡像，Docker 就會(huì)去 Docker Hub 官方倉(cāng)庫(kù)下載此鏡像，然后運(yùn)行它。最后我們看到該鏡像輸出 "Hello from Docker!" 并退出。

Docker核心概念

Docker 的操作主要圍繞鏡像，容器，倉(cāng)庫(kù)三大核心概念

什么是鏡像？

一句話說(shuō)即鏡像是 Docker 容器啟動(dòng)的先決條件，因?yàn)殓R像會(huì)提供容器運(yùn)行的一些基礎(chǔ)文件和配置文件，是容器啟動(dòng)的基礎(chǔ)。說(shuō)白了，要啟動(dòng)容器，需要鏡像來(lái)提供一些基礎(chǔ)環(huán)境。

使用的鏡像的方式有哪些？

• 自定義創(chuàng)建鏡像。首先找一個(gè)基礎(chǔ)鏡像，比如此鏡像是 Centos，然后在此鏡像基礎(chǔ)上自定義需要的內(nèi)容。舉個(gè)例子，基礎(chǔ)鏡像為 Centos，先安裝 Nginx 服務(wù)，然后部署咱們的應(yīng)用程序，最后做一些自定義的配置，這樣一個(gè)鏡像就完成了，此鏡像的操作系統(tǒng)是 Centos，其中包含了 Nginx 服務(wù)

• 從倉(cāng)庫(kù)尋找別人已經(jīng)做好的鏡像。直接去 **Docker hub **或者其他公開(kāi)倉(cāng)庫(kù) 下載即可

什么是容器？

容器是鏡像的運(yùn)行實(shí)體。鏡像是靜態(tài)的只讀文件，可是容器是要運(yùn)行的，需要可寫文件層。所以容器運(yùn)行著真正的應(yīng)用進(jìn)程，所以自然會(huì)有創(chuàng)建，運(yùn)行，停止，暫停和刪除五種狀態(tài)

既然容器是直接運(yùn)行的運(yùn)行程序，那它是有自己的命名空間嘛？

容器有自己獨(dú)立的命名空間和資源限制，意味著在容器內(nèi)部，你無(wú)法看到主機(jī)上面的進(jìn)程，環(huán)境變量等信息，這就是容器和物理機(jī)上的進(jìn)程本質(zhì)區(qū)別

什么是倉(cāng)庫(kù)？

鏡像倉(cāng)庫(kù)類似于代碼倉(cāng)庫(kù)，用來(lái)分發(fā)和存儲(chǔ)鏡像，分為公共鏡像和私有鏡像。Docker hub 是 Docker 的官方公開(kāi)鏡像倉(cāng)庫(kù)，很多的官方鏡像都可以在上面找到，但是訪問(wèn)很慢，所以可以找國(guó)內(nèi)的鏡像源，當(dāng)然后面我們也會(huì)自己搭建一個(gè)私有鏡像倉(cāng)庫(kù)

三者的關(guān)系是怎么樣的？

上圖清晰的展現(xiàn)了鏡像是容器的基石，容器是在鏡像的基礎(chǔ)上創(chuàng)建的。一個(gè)鏡像可以創(chuàng)建多個(gè)容器，倉(cāng)庫(kù)用來(lái)存放和分發(fā)鏡像

Docker架構(gòu)

容器技術(shù)的發(fā)展可說(shuō)突飛猛進(jìn)了，市面上除了 Docker 容器還有 coreos 的 rkt，lxc 等，這么多種容器，是不是需要一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)呢，不然就太容易亂套了

你可能會(huì)說(shuō)直接把 Docker 作為標(biāo)準(zhǔn)不就好了，但是有這么多相關(guān)的容器技術(shù)，誰(shuí)不想吃個(gè)好瓜，除此之外，當(dāng)時(shí)的編排的技術(shù)也競(jìng)爭(zhēng)火爆，當(dāng)時(shí)的三主力分別是 Docker Swarm，kubernetes 以及 mesos。作為原生的 Docker Swarm 自然優(yōu)勢(shì)明顯，但是 kubernetes 不同意啊，它們覺(jué)得調(diào)度形式太單一了

因此爆發(fā)了容器大戰(zhàn)，OCI 也就在此出現(xiàn)。

OCI 是開(kāi)放的容器標(biāo)準(zhǔn)，輕量級(jí)開(kāi)放的治理結(jié)構(gòu)，目前主要有兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，分別是容器運(yùn)行時(shí)標(biāo)準(zhǔn)和容器鏡像標(biāo)準(zhǔn)

在如此競(jìng)爭(zhēng)激烈下面，Docker 的架構(gòu)成為了下面這個(gè)樣子

Docker 的整體架構(gòu)為 CS 架構(gòu)，客戶端和服務(wù)端兩部分組成，客戶端發(fā)送命令，服務(wù)端接受處理指令，其通信的方式有多種，即可以通過(guò) Unix 套接字通信，也可以網(wǎng)絡(luò)鏈接遠(yuǎn)程通信

Docker客戶端

我們平時(shí)通常使用 Docker 命令行的方式和服務(wù)端打交道，其實(shí)還可以通過(guò) **REST API **的方式和 Docker 服務(wù)端交互，甚至使用各種預(yù)言的 sdk 和 Docker 的服務(wù)端交互，美滋滋

Docker服務(wù)端

Docker 服務(wù)端是 Docker 后臺(tái)服務(wù)的總稱。其中 Dockerd 是一個(gè)非常重要的后臺(tái)進(jìn)程，它負(fù)責(zé)響應(yīng)并處理Docker 客戶端的請(qǐng)求，然后轉(zhuǎn)化為 Docker 的具體操作

Docker 重要的組件

我們?nèi)?Docker 默認(rèn)安裝路徑先看看有哪些組件

這里主要說(shuō)明下 runc 和 contained 組件

• runc：是一個(gè)用來(lái)運(yùn)行容器的輕量級(jí)工具

• contained：是容器標(biāo)準(zhǔn)化后的產(chǎn)物，從 Dockerd 剝離出來(lái)，contained 通過(guò) contained-shim 啟動(dòng)并管理runc，可以說(shuō) contained 是真正管理容器的生命周期

通過(guò)上圖，可以看到，dockerd 通過(guò) gRPC 與 containerd 通信，由于 dockerd 與真正的容器運(yùn)行時(shí)，runC 中間有了 containerd 這一 OCI 標(biāo)準(zhǔn)層，使得 dockerd 可以確保接口向下兼容。

gRPC 是一種遠(yuǎn)程服務(wù)調(diào)用。containerd-shim 的意思是墊片，類似于擰螺絲時(shí)夾在螺絲和螺母之間的墊片。containerd-shim 的主要作用是將 containerd 和真正的容器進(jìn)程解耦，使用 containerd-shim 作為容器進(jìn)程的父進(jìn)程，從而實(shí)現(xiàn)重啟 dockerd 不影響已經(jīng)啟動(dòng)的容器進(jìn)程。

docker 各個(gè)組件之間的關(guān)系

• 啟動(dòng)一個(gè)容器

• 啟動(dòng)完成，通過(guò)下面命令查看 docker 的 pid

此時(shí)發(fā)現(xiàn)其 pid 為 4428，隨后我們查看進(jìn)程之間的關(guān)系

• 通過(guò) pstree 查看進(jìn)程之間的關(guān)系

注意，docker19 就看不到兩者是父子關(guān)系了

可以先使用 ps aux | grep contained ，然后使用 pstree 查看 contained 的 pid ,實(shí)際上，Docker 啟動(dòng)的時(shí)候，contained 就啟動(dòng)了，dockerd 和 contained 一直就存在。當(dāng)執(zhí)行了docker run以后，contained 就會(huì)創(chuàng)建 contained-shim 充當(dāng)墊片進(jìn)程，然后啟動(dòng)容器的真正進(jìn)程 sleep 3600，這和架構(gòu)圖一致

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Docker相關(guān)組件

• docker

對(duì)于我們最直觀的即 Docker 命令，作為 Docker 客戶端的完整實(shí)現(xiàn)，通過(guò) Docker 命令來(lái)實(shí)現(xiàn)所有的 Docker 客戶與服務(wù)端的通信

Docker 客戶端于服務(wù)端的交互過(guò)程是怎么樣的呢

Docker 組件向服務(wù)端發(fā)送請(qǐng)求后，服務(wù)端根據(jù)請(qǐng)求執(zhí)行具體的動(dòng)作并將結(jié)果返回給 Docker，Docker 解析服務(wù)端的返回結(jié)果，并將結(jié)果通過(guò)命令行標(biāo)準(zhǔn)輸出展示給用戶。這樣一次完整的客戶端服務(wù)端請(qǐng)求就完成了

• dockerd

dockerd 為 Docker 服務(wù)端后臺(tái)的常駐進(jìn)程，負(fù)責(zé)接收客戶端的請(qǐng)求，處理具體的任務(wù)并將結(jié)果返回客戶端

那么 Docke r客戶端采用哪幾種方式發(fā)送請(qǐng)求

第一種方式：通過(guò) unix 套接字與服務(wù)端通信，配置的格式為：unix://socket_path。默認(rèn)的 dockerd 生成的 socket文件存放在/var/run/docker.sock，此文件只能是 root 用戶才能訪問(wèn)，這也是為什么剛安裝完 Docker 后只能root 來(lái)進(jìn)行訪問(wèn)操作

第二種方式：采用 TCP 的方式與服務(wù)端通信，配置格式為：tcp://host:por，為了保證安全，通常還需要使用TLS認(rèn)證

第三種方式：通過(guò) fd 文件描述符的方式，配置格式為：fd://這種格式一般用于 systemd 管理的系統(tǒng)中。

• docker-init

在 Linux 中，有一個(gè)叫做 init 的進(jìn)程，是所有進(jìn)程的父進(jìn)程，用來(lái)回收那些沒(méi)有回收的進(jìn)程，同樣的道理，在容器內(nèi)部，可以通過(guò)加上參數(shù)--init的方式，讓 1 號(hào)進(jìn)程管理所有的子進(jìn)程，例如回收僵尸進(jìn)程

舉個(gè)例子示范，以鏡像 busybox 為例

此時(shí)的 1 號(hào)進(jìn)程為為 sh 進(jìn)程，如果加上 --init

你會(huì)發(fā)現(xiàn)，此時(shí)的 1 號(hào)進(jìn)程為 docker-init，而不是 sh 了

• docker-proxy

docker-proxy 用來(lái)將容器啟動(dòng)的端口映射到主機(jī)，方便主機(jī)的訪問(wèn)。

假設(shè)目前啟動(dòng)一個(gè) nginx 容器并將容器的 80 端口映射到主機(jī)的 8080 端口

查看容器 IP

此時(shí)使用 ps 查看主機(jī)是否有 docker-proxy 進(jìn)程

可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)進(jìn)行端口映射的時(shí)候，docker 為我們創(chuàng)建了一個(gè) docker-proxy 進(jìn)程，并且通過(guò)參數(shù)將容器的 IP 和端口傳遞給 docker-proxy，然后 proxy 通過(guò) iptables 完成 nat 的轉(zhuǎn)發(fā)

從最后一句可以看出，當(dāng)我們主機(jī)訪問(wèn) 8080 端口的時(shí)候，iptable 將流量會(huì)轉(zhuǎn)發(fā)給172.17.0.2的 80 ，從而實(shí)現(xiàn)主機(jī)上直接訪問(wèn)容器的業(yè)務(wù)

使用 curl 訪問(wèn)一下 nginx 容器

contained組件

• containerd

contained主要負(fù)責(zé)容器的生命周期管理，同時(shí)還會(huì)負(fù)責(zé)一些其他的功能

主要負(fù)責(zé)那些功能？

鏡像的管理

接收dockerd的請(qǐng)求

管理存儲(chǔ)相關(guān)資源

管理網(wǎng)絡(luò)資源

• containerd-shim

containerd-shim的意思是墊片，類似于擰螺絲時(shí)夾在螺絲和螺母之間的墊片。containerd-shim的主要作用是將containerd和真正的容器進(jìn)程解耦，使用containerd-shim作為容器進(jìn)程的父進(jìn)程，從而實(shí)現(xiàn)重啟containerd不影響已經(jīng)啟動(dòng)的容器進(jìn)程。

• ctr

ctr實(shí)際上是containerd-ctr，它是containerd的客戶端，主要用來(lái)開(kāi)發(fā)和調(diào)試，在沒(méi)有dockerd的環(huán)境中，ctr可以充當(dāng)docker客戶端的部分角色，直接向containerd守護(hù)進(jìn)程發(fā)送操作容器的請(qǐng)求。

Docker鏡像使用

來(lái)，繼續(xù)，我們看看鏡像是什么。鏡像是一個(gè)只讀的鏡像模版且包含了啟動(dòng)容器所需要的文件結(jié)構(gòu)內(nèi)容。鏡像不包含動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，構(gòu)建完成將不會(huì)改變

對(duì)于鏡像都有哪些操作?

對(duì)于鏡像的操作分為：

• 拉取鏡像：通過(guò) docker pull 拉取遠(yuǎn)程倉(cāng)庫(kù)的鏡像

• 重命名鏡像：通過(guò) docker tag 重命名鏡像

• 查看鏡像：通過(guò) docker image ls 查看本地已經(jīng)存在的鏡像

• 刪除鏡像：通過(guò) docekr rmi 刪除沒(méi)有用的鏡像

• 構(gòu)建鏡像

• 第一種是通過(guò) docker build 命令基于 dockerfile 構(gòu)建鏡像，推薦

• 第二種是通過(guò) docker commit 基于運(yùn)行的容器提交為鏡像

拉取鏡像

拉取鏡像直接使用 docker pull 命令即可，命令的格式如下

• registry 為注冊(cè)的服務(wù)器，docker 默認(rèn)會(huì)從官網(wǎng) docker.io 上拉取鏡像，當(dāng)然可以將 registry 注冊(cè)為自己的服務(wù)器

• repository 為鏡像倉(cāng)庫(kù)，library 為默認(rèn)的鏡像倉(cāng)庫(kù)

• image 為鏡像的名稱

• tag 為給鏡像打的標(biāo)簽

現(xiàn)在舉個(gè)例子，這里有個(gè)鏡像叫做 busybox，這個(gè)鏡像集成了上百個(gè)常用的 Linux 命令，可以通過(guò)這個(gè)鏡像方便快捷的查找生產(chǎn)環(huán)境中的問(wèn)題，下面我們一起操作一波

• docker pull busybox

首先會(huì)在本地鏡像庫(kù)查找，如果不存在本地庫(kù)則直接去官網(wǎng)拉取鏡像。拉取完鏡像后隨即查看鏡像

• 查看鏡像---docker images

如果要查看指定的鏡像，則使用docker image ls命令進(jìn)一步查詢

• 重命名鏡像采用打標(biāo)簽的方式重命名，格式如下

我們仔細(xì)觀察這兩個(gè)鏡像，就會(huì)發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)鏡像的 IMAGE ID其實(shí)是一樣的，這是什么原因呢

實(shí)際上他們都是指向的同一個(gè)鏡像文件，只不過(guò)其別名不一樣而已，如果此時(shí)不想要mybox鏡像，想刪除這個(gè)鏡像

• 使用 docker rmi 刪除鏡像

此時(shí)再次使用 docker images 查看確實(shí)刪除了

如何自己構(gòu)建自己鏡像呢

之前說(shuō)過(guò)，有兩種方式，一種是通過(guò) docker commit 的方式，一種是 docker build 的方式。首先看看使用容器提交鏡像的方式

此時(shí)啟動(dòng)了一個(gè)busybox容器并進(jìn)入到容器，并在容器中創(chuàng)建一個(gè)文件，并寫入內(nèi)容

此時(shí)就在當(dāng)前目錄下創(chuàng)建了一個(gè)hello.txt文件并寫入了內(nèi)容。現(xiàn)在新建另外一個(gè)窗口，然后提交為一個(gè)鏡像

然后使用 docker image ls 查看發(fā)現(xiàn)確實(shí)生成了鏡像

然后我們?cè)倏纯词褂?dockerfile 的方式

• dockerfile的每一行的命令都會(huì)生成獨(dú)立的鏡像層并擁有唯一的id

• dockerfile命令是完全透明的，通過(guò)查看dockerfile的內(nèi)容，就可以知道鏡像是怎么一步步構(gòu)建的

• dockerfile為純文本，方便做版本控制

先看看都有哪些命令

這么多，不存在的，我們先看一個(gè)dockerfile就知道如何用了

• 首先第一行表示基于什么鏡像構(gòu)建

• 第二行是拷貝文件nginx。repo到容器內(nèi)的/etc/yum.repos.d

• 第三行為容器中運(yùn)行yum install命令，安裝nginx命令到容器

• 第四行為生命容器使用 80 端口對(duì)外開(kāi)放

• 第五行定義容器啟動(dòng)時(shí)的環(huán)境變量HOST=mynginx，容器啟動(dòng)后可以獲取到環(huán)境變量HOST的值為mynginx。

• 第六行定義容器的啟動(dòng)命令，命令格式為json數(shù)組。這里設(shè)置了容器的啟動(dòng)命令為nginx，并且添加了nginx的啟動(dòng)參數(shù)-g 'daemon off;'，使得nginx以前臺(tái)的方式啟動(dòng)。

基本操作已經(jīng)會(huì)了，現(xiàn)在我們看看鏡像的實(shí)現(xiàn)原理

• 第一行：創(chuàng)建一個(gè)busybox鏡像層

• 第二行：拷貝本機(jī)test文件到鏡像內(nèi)

• 第三行 在tmp文件夾創(chuàng)建一個(gè)目錄testdir

為了清楚的看見(jiàn)鏡像的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，通過(guò)docker build構(gòu)建鏡像

因?yàn)槲业膁ocker使用的是overlay2文件驅(qū)動(dòng)，所以進(jìn)入到/var/lib/docker/overlay2，使用tree查看

可以清楚的看到，dockerfile的每一行命令都會(huì)生成一個(gè)鏡像層

Docker容器操作

我們通過(guò)一個(gè)鏡像可以輕松的創(chuàng)建一個(gè)容器，一個(gè)鏡像可以有多個(gè)容器，在運(yùn)行容器的時(shí)候，實(shí)際上是在容器內(nèi)部創(chuàng)建了這個(gè)文件系統(tǒng)的讀寫副本，如下圖所示

容器的生命周期是怎么樣的?

容器的生命周期一共有五個(gè)狀態(tài)分別為

• created  初建狀態(tài)

• running  運(yùn)行狀態(tài)

• stopped 停止?fàn)顟B(tài)

• opaused 暫停狀態(tài)

• deleted  刪除狀態(tài)

通過(guò) docker cretate 進(jìn)入容器的初建狀態(tài)，然后通過(guò) docker start 進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，通過(guò) docker stop 進(jìn)入停止?fàn)顟B(tài)，運(yùn)行狀態(tài)的容器可以通過(guò) docker pause 讓其變?yōu)闀和顟B(tài)，為了詳細(xì)的查看這些過(guò)程，我們實(shí)操一下

• 創(chuàng)建并啟動(dòng)容器

通過(guò) docker create 創(chuàng)建的容器處于停止的狀態(tài)，使用 docker start busybox 進(jìn)入啟動(dòng)狀態(tài)

當(dāng)使用 docker run 創(chuàng)建并啟動(dòng)容器的時(shí)候，docker 后臺(tái)的執(zhí)行邏輯為

• 首先檢查本地是否有 busybox 鏡像，不存在則取 dockerhub 中拉取

• 使用 busybox 鏡像啟動(dòng)一個(gè)容器

• 分配文件系統(tǒng)，并在鏡像的只讀層外創(chuàng)建一個(gè)讀寫層

• 從 docker ip 池分配個(gè) ip 給容器

• 運(yùn)行鏡像

可以進(jìn)入交互模式么

同時(shí)使用-it參數(shù)可以讓我們進(jìn)入交互模式，容器內(nèi)部和主機(jī)是完全隔離的。另外由于此時(shí)的sh為 1 號(hào)進(jìn)程，所以如果通過(guò)exit退出sh，那么容器也就退出，所以對(duì)于容器而言，殺死容器中的主進(jìn)程，那么容器也就會(huì)被殺死

通過(guò) docker stop 停止容器，其原理是給運(yùn)行中的容器給sigterm信號(hào)，如果容器為 1 號(hào)進(jìn)程接受并處理sigterm，則等待 1 號(hào)進(jìn)程處理完畢后就退出，如果等待一段時(shí)間后還是沒(méi)有處理，則會(huì)通過(guò)發(fā)送 sigkill 命令強(qiáng)制終止容器

如何進(jìn)入容器？

想要進(jìn)入容器，有三種方案，分別是docker attach，docker exec，nsenter等

• 使用 docker attach 方式進(jìn)入容器

通過(guò)docker ps -a查看當(dāng)前的進(jìn)程信息

可是當(dāng)我們?cè)谶M(jìn)行窗口進(jìn)行 docker attach 的時(shí)候，這個(gè)命令就不好用了，所以使用 docker exec 的方式

• 使用docker exec進(jìn)入容器

奇怪的發(fā)現(xiàn)居然是兩個(gè)sh進(jìn)程，主要是因?yàn)?，?dāng)我們使用docker exec方式進(jìn)入容器的時(shí)候，會(huì)單獨(dú)啟動(dòng)一個(gè)sh進(jìn)程，此時(shí)的多個(gè)窗口都是獨(dú)立且不受干擾，也是非常常用的方式

• 刪除容器

現(xiàn)在基本上知道了如何創(chuàng)建，啟動(dòng)容器，那么怎么刪除容器呢

使用docker rm的方式刪除容器

如果此時(shí)，容器正在運(yùn)行，那么需要添加-f的方式停止正在運(yùn)行的容器

如果想要導(dǎo)出容器怎么操作呢

這簡(jiǎn)單，不過(guò)在導(dǎo)出之前先進(jìn)入容器創(chuàng)建一個(gè)文件

然后導(dǎo)出為文件

此時(shí)會(huì)在當(dāng)前目錄生成一個(gè)busybox.tar文件，此時(shí)就可以將其拷貝到其他的機(jī)器上使用

那如何導(dǎo)入容器呢

通過(guò)docker import的方式導(dǎo)入，然后使用docker run啟動(dòng)就完成了容器的遷移

此時(shí)容器名稱為busybox：test，然后我們使用docker run啟動(dòng)并進(jìn)入容器

此時(shí)發(fā)現(xiàn)之前在/tmp創(chuàng)建的目錄也被遷移了過(guò)來(lái)

倉(cāng)庫(kù)

容器的基本操作應(yīng)該都會(huì)了，那么我們應(yīng)該如何去存儲(chǔ)和分發(fā)這些鏡像，這就需要介紹下倉(cāng)庫(kù)；

我們可以使用共有鏡像倉(cāng)庫(kù)分發(fā)，也可以搭建私有的倉(cāng)庫(kù)

倉(cāng)庫(kù)是啥玩意

錢錢倉(cāng)庫(kù)放錢，這個(gè)倉(cāng)庫(kù)放鏡像。Github放代碼，我們理解鏡像的倉(cāng)庫(kù)可以聯(lián)想Github倉(cāng)庫(kù)。

在學(xué)習(xí)的過(guò)程中，不太能區(qū)分注冊(cè)服務(wù)器和倉(cāng)庫(kù)的關(guān)系。注冊(cè)服務(wù)器其實(shí)是用來(lái)存放倉(cāng)庫(kù)的實(shí)際機(jī)器，而倉(cāng)庫(kù)我們可以將其理解為具體的項(xiàng)目或者目錄。一個(gè)注冊(cè)服務(wù)器可以存放多個(gè)倉(cāng)庫(kù)，每個(gè)倉(cāng)庫(kù)可以存放多個(gè)鏡像

公有倉(cāng)庫(kù)

Docker hub 是當(dāng)前全球最大的鏡像市場(chǎng)，差不多超過(guò) 10w 個(gè)容器鏡像，大部分操作系統(tǒng)鏡像都來(lái)自于此。

如何使用公共鏡像倉(cāng)庫(kù)和存儲(chǔ)鏡像

• 注冊(cè) Docker hub

• 創(chuàng)建倉(cāng)庫(kù)

• 實(shí)戰(zhàn)鏡像推送到倉(cāng)庫(kù)

此時(shí)假設(shè)我的賬戶是 xiaolantest，創(chuàng)建一個(gè) busybox 的倉(cāng)庫(kù)，隨后將鏡像推送到倉(cāng)庫(kù)中。

第一步：拉取 busybox 鏡像

第二步：推送鏡像之前先登錄鏡像服務(wù)器(注意用戶名密碼哦)，出現(xiàn) login Succeeded表示登錄成功

第三步：推送之前還要做一件事，重新對(duì)鏡像命名，這樣測(cè)能正確的推動(dòng)到自己創(chuàng)建的倉(cāng)庫(kù)中

第四步：docker push 到倉(cāng)庫(kù)中

私有倉(cāng)庫(kù)

Docker 官方提供了開(kāi)源的鏡像倉(cāng)庫(kù) Distribution，鏡像存放于 Docker hub 的 Registry中

• 啟動(dòng)本地鏡像倉(cāng)庫(kù)

• 使用 docker ps查看啟動(dòng)的容器

• 重命名鏡像

此時(shí) Docker 為busybox鏡像創(chuàng)建了一個(gè)別名localhost:5000/busybox，localhost:5000為主機(jī)名和端口，Docker 將會(huì)把鏡像推送到這個(gè)地址。

• 推送鏡像到本地倉(cāng)庫(kù)

• 刪除之前存在的鏡像

此時(shí)，我們驗(yàn)證一下從本地鏡像倉(cāng)庫(kù)拉取鏡像。首先，我們刪除本地的busybox和localhost:5000/busybox鏡像。

• 查看當(dāng)前本地鏡像

可以看到此時(shí)本地已經(jīng)沒(méi)有busybox這個(gè)鏡像了。下面，我們從本地鏡像倉(cāng)庫(kù)拉取busybox鏡像：

隨后再使用docker image ls busybox命令，這時(shí)可以看到我們已經(jīng)成功從私有鏡像倉(cāng)庫(kù)拉取busybox鏡像到本地了

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