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docker是干什么的？Docker簡介與安裝

Docker簡介；Docker與虛擬機區(qū)別；Docker的優(yōu)點及內(nèi)部組件說明；如何安裝Docker與鏡像加速配置。

docker是干什么的

Docker提供了一個可以運行你的應(yīng)用程序的封裝，或者說容器。它原本是dotCloud的一個內(nèi)部項目，開源的時候吸引了大量的關(guān)注與討論，后續(xù)導(dǎo)致dotCloud把公司名稱改為了Docker Inc。Docker 最初是在 Ubuntu 12.04 上開發(fā)實現(xiàn)的；Red Hat 則從 RHEL 6.5 開始對 Docker 進行支持；Google 也在其 PaaS 產(chǎn)品中廣泛應(yīng)用 Docker。

Docker 使用 Google 公司推出的 Go 語言進行開發(fā)實現(xiàn)并遵從Apache2.0協(xié)議開源，基于 Linux 內(nèi)核的 cgroup，namespace，以及 OverlayFS 類的 Union FS 等技術(shù)，對進程進行封裝隔離，屬于操作系統(tǒng)層面的虛擬化技術(shù)。由于隔離的進程獨立于宿主和其它的隔離的進程，因此也稱其為容器。最初實現(xiàn)是基于 LXC，從 0.7 版本以后開始去除 LXC，轉(zhuǎn)而使用自行開發(fā)的 libcontainer，從 1.11 開始，則進一步演進為使用 runC 和 containerd。

Docker 在容器的基礎(chǔ)上，進行了進一步的封裝，從文件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)到進程隔離等等，極大的簡化了容器的創(chuàng)建和維護。使得 Docker 技術(shù)比虛擬機技術(shù)更為輕便、快捷。

Docker將應(yīng)用程序與該程序的依賴，打包在一個文件里面。運行這個文件，就會生成一個虛擬容器。程序在這個虛擬容器里運行，就好像在真實的物理機上運行一樣。有了Docker，就不用擔(dān)心環(huán)境問題，這大大地提高了程序運行的靈活性和可移植性。

Docker屬于Linux容器的一種封裝，提供簡單易用的容器使用接口。總體來說，Docker的接口相當(dāng)簡單，用戶可以方便地創(chuàng)建和使用容器，把自己的應(yīng)用放入容器。容器還可以進行版本管理、復(fù)制、分享、修改，就像管理普通的代碼一樣。

Docker與虛擬機區(qū)別

下面的圖片比較了 Docker 和傳統(tǒng)虛擬化方式的不同之處。傳統(tǒng)虛擬機技術(shù)是虛擬出一套硬件后，在其上運行一個完整操作系統(tǒng)，在該系統(tǒng)上再運行所需應(yīng)用進程；而容器內(nèi)的應(yīng)用進程直接運行于宿主的內(nèi)核，容器內(nèi)沒有自己的內(nèi)核，而且也沒有進行硬件虛擬。因此容器要比傳統(tǒng)虛擬機更為輕便。

docker是干什么的？Docker簡介與安裝

上圖：傳統(tǒng)虛擬化

docker是干什么的？Docker簡介與安裝

上圖：Docker

類別	Docker	OpenStack/KVM
部署難度	非常簡單	組件多，部署復(fù)雜，耗時
啟動速度	秒級	分鐘級
執(zhí)行性能	和物理機幾乎一致	VM會占用一些資源
鏡像體積	鏡像MB級別	鏡像GB級別
管理效率	管理簡單	組件相互依賴，管理復(fù)雜
隔離性	隔離性高	徹底隔離
可管理性	單進程、不建議啟動SSH	完成的系統(tǒng)管理
網(wǎng)絡(luò)連接	比較弱	可以靈活組建各類網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

為什么要使用 Docker

更高效的利用系統(tǒng)資源

由于容器不需要進行硬件虛擬以及運行完整操作系統(tǒng)等額外開銷，Docker 對系統(tǒng)資源的利用率更高。無論是應(yīng)用執(zhí)行速度、內(nèi)存損耗或者文件存儲速度，都要比傳統(tǒng)虛擬機技術(shù)更高效。因此，相比虛擬機技術(shù)，一個相同配置的主機，往往可以運行更多數(shù)量的應(yīng)用。

更快速的啟動時間

傳統(tǒng)的虛擬機技術(shù)啟動應(yīng)用服務(wù)往往需要數(shù)分鐘，而 Docker 容器應(yīng)用，由于直接運行于宿主內(nèi)核，無需啟動完整的操作系統(tǒng)，因此可以做到秒級、甚至毫秒級的啟動時間。大大的節(jié)約了開發(fā)、測試、部署的時間。

一致的運行環(huán)境

開發(fā)過程中一個常見的問題是環(huán)境一致性問題。由于開發(fā)環(huán)境、測試環(huán)境、生產(chǎn)環(huán)境不一致，導(dǎo)致有些 bug 并未在開發(fā)過程中被發(fā)現(xiàn)。而 Docker 的鏡像提供了除內(nèi)核外完整的運行時環(huán)境，確保了應(yīng)用運行環(huán)境一致性，從而不會再出現(xiàn) 「這段代碼在我機器上沒問題啊」這類問題。

持續(xù)交付和部署

對開發(fā)和運維（DevOps）人員來說，最希望的就是一次創(chuàng)建或配置，可以在任意地方正常運行。

使用 Docker 可以通過定制應(yīng)用鏡像來實現(xiàn)持續(xù)集成、持續(xù)交付、部署。開發(fā)人員可以通過 Dockerfile 來進行鏡像構(gòu)建，并結(jié)合持續(xù)集成(Continuous Integration) 系統(tǒng)進行集成測試，而運維人員則可以直接在生產(chǎn)環(huán)境中快速部署該鏡像，甚至結(jié)合持續(xù)部署(Continuous Delivery/Deployment) 系統(tǒng)進行自動部署。

而且使用 Dockerfile 使鏡像構(gòu)建透明化，不僅僅開發(fā)團隊可以理解應(yīng)用運行環(huán)境，也方便運維團隊理解應(yīng)用運行所需條件，幫助更好的生產(chǎn)環(huán)境中部署該鏡像。

更輕松的遷移

由于 Docker 確保了執(zhí)行環(huán)境的一致性，使得應(yīng)用的遷移更加容易。Docker 可以在很多平臺上運行，無論是物理機、虛擬機、公有云、私有云，甚至是筆記本，其運行結(jié)果是一致的。因此用戶可以很輕易的將在一個平臺上運行的應(yīng)用，遷移到另一個平臺上，而不用擔(dān)心運行環(huán)境的變化導(dǎo)致應(yīng)用無法正常運行的情況。

更輕松的維護和擴展

Docker 使用的分層存儲以及鏡像的技術(shù)，使得應(yīng)用重復(fù)部分的復(fù)用更為容易，也使得應(yīng)用的維護更新更加簡單，基于基礎(chǔ)鏡像進一步擴展鏡像也變得非常簡單。此外，Docker 團隊同各個開源項目團隊一起維護了一大批高質(zhì)量的官方鏡像，既可以直接在生產(chǎn)環(huán)境使用，又可以作為基礎(chǔ)進一步定制，大大的降低了應(yīng)用服務(wù)的鏡像制作成本。

Docker內(nèi)部組件

Docker 包括三個基本概念：鏡像（Image）、容器（Container）、倉庫（Repository）

理解了這三個概念，就理解了 Docker 的整個生命周期。

Docker 鏡像

我們都知道，操作系統(tǒng)分為內(nèi)核和用戶空間。對于 Linux 而言內(nèi)核啟動后，會掛載 root 文件系統(tǒng)為其提供用戶空間支持。而 Docker 鏡像（Image）就相當(dāng)于是一個 root 文件系統(tǒng)。比如官方鏡像 ubuntu:18.04 就包含了完整的一套 Ubuntu 18.04 最小系統(tǒng)的 root 文件系統(tǒng)。

Docker 鏡像是一個特殊的文件系統(tǒng)，除了提供容器運行時所需的程序、庫、資源、配置等文件外，還包含了一些為運行時準(zhǔn)備的一些配置參數(shù)（如匿名卷、環(huán)境變量、用戶等）。鏡像不包含任何動態(tài)數(shù)據(jù)，其內(nèi)容在構(gòu)建之后也不會被改變。

分層存儲

因為鏡像包含操作系統(tǒng)完整的 root 文件系統(tǒng)，其體積往往是龐大的，因此在 Docker 設(shè)計時，就充分利用 Union FS 的技術(shù)，將其設(shè)計為分層存儲的架構(gòu)。所以嚴格來說，鏡像并非是像一個 ISO 那樣的打包文件，鏡像只是一個虛擬的概念，其實際體現(xiàn)并非由一個文件組成，而是由一組文件系統(tǒng)組成，或者說，由多層文件系統(tǒng)聯(lián)合組成。

鏡像構(gòu)建時，會一層層構(gòu)建，前一層是后一層的基礎(chǔ)。每一層構(gòu)建完就不會再發(fā)生改變，后一層上的任何改變只發(fā)生在自己這一層。比如，刪除前一層文件的操作，實際不是真的刪除前一層的文件，而是僅在當(dāng)前層標(biāo)記為該文件已刪除。在最終容器運行的時候，雖然不會看到這個文件，但是實際上該文件會一直跟隨鏡像。因此，在構(gòu)建鏡像的時候，需要額外小心，每一層盡量只包含該層需要添加的東西，任何額外的東西應(yīng)該在該層構(gòu)建結(jié)束前清理掉。

分層存儲的特征還使得鏡像的復(fù)用、定制變的更為容易。甚至可以用之前構(gòu)建好的鏡像作為基礎(chǔ)層，然后進一步添加新的層，以定制自己所需的內(nèi)容，構(gòu)建新的鏡像。

Docker 容器

鏡像（Image）和容器（Container）的關(guān)系，就像是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計中的類和實例一樣，鏡像是靜態(tài)的定義，容器是鏡像運行時的實體。容器可以被創(chuàng)建、啟動、停止、刪除、暫停等。

容器的實質(zhì)是進程，但與直接在宿主執(zhí)行的進程不同，容器進程運行于屬于自己的獨立的命名空間。因此容器可以擁有自己的 root 文件系統(tǒng)、自己的網(wǎng)絡(luò)配置、自己的進程空間，甚至自己的用戶 ID 空間。容器內(nèi)的進程是運行在一個隔離的環(huán)境里，使用起來，就好像是在一個獨立于宿主的系統(tǒng)下操作一樣。這種特性使得容器封裝的應(yīng)用比直接在宿主運行更加安全。也因為這種隔離的特性，很多人初學(xué) Docker 時常常會混淆容器和虛擬機。

前面講過鏡像使用的是分層存儲，容器也是如此。每一個容器運行時，是以鏡像為基礎(chǔ)層，在其上創(chuàng)建一個當(dāng)前容器的存儲層，我們可以稱這個為容器運行時讀寫而準(zhǔn)備的存儲層為容器存儲層。

容器存儲層的生存周期和容器一樣，容器消亡時，容器存儲層也隨之消亡。因此，任何保存于容器存儲層的信息都會隨容器刪除而丟失。

按照 Docker 最佳實踐的要求，容器不應(yīng)該向其存儲層內(nèi)寫入任何數(shù)據(jù)，容器存儲層要保持無狀態(tài)化。所有的文件寫入操作，都應(yīng)該使用數(shù)據(jù)卷（Volume）、或者綁定宿主目錄，在這些位置的讀寫會跳過容器存儲層，直接對宿主（或網(wǎng)絡(luò)存儲）發(fā)生讀寫，其性能和穩(wěn)定性更高。

數(shù)據(jù)卷的生存周期獨立于容器，容器消亡，數(shù)據(jù)卷不會消亡。因此，使用數(shù)據(jù)卷后，容器刪除或者重新運行之后，數(shù)據(jù)卻不會丟失。

Docker Registry

鏡像構(gòu)建完成后，可以很容易的在當(dāng)前宿主機上運行，但是，如果需要在其它服務(wù)器上使用這個鏡像，我們就需要一個集中的存儲、分發(fā)鏡像的服務(wù)，Docker Registry 就是這樣的服務(wù)。

一個 Docker Registry 中可以包含多個倉庫（Repository）；每個倉庫可以包含多個標(biāo)簽（Tag）；每個標(biāo)簽對應(yīng)一個鏡像。

通常，一個倉庫會包含同一個軟件不同版本的鏡像，而標(biāo)簽就常用于對應(yīng)該軟件的各個版本。我們可以通過 <倉庫名>:<標(biāo)簽> 的格式來指定具體是這個軟件哪個版本的鏡像。如果不給出標(biāo)簽，將以 latest 作為默認標(biāo)簽。

倉庫名經(jīng)常以兩段式路徑形式出現(xiàn)，比如 jwilder/nginx-proxy，前者往往意味著 Docker Registry 多用戶環(huán)境下的用戶名，后者則往往是對應(yīng)的軟件名。但這并非絕對，取決于所使用的具體 Docker Registry 的軟件或服務(wù)。

Docker Registry 公開服務(wù)

Docker Registry 公開服務(wù)是開放給用戶使用、允許用戶管理鏡像的 Registry 服務(wù)。一般這類公開服務(wù)允許用戶免費上傳、下載公開的鏡像，并可能提供收費服務(wù)供用戶管理私有鏡像。

最常使用的 Registry 公開服務(wù)是官方的 Docker Hub，這也是默認的 Registry，并擁有大量的高質(zhì)量的官方鏡像。除此以外，還有 CoreOS 的 Quay.io，CoreOS 相關(guān)的鏡像存儲在這里；Google 的 Google Container Registry，Kubernetes 的鏡像使用的就是這個服務(wù)。

由于某些原因，在國內(nèi)訪問這些服務(wù)可能會比較慢。國內(nèi)的一些云服務(wù)商提供了針對 Docker Hub 的鏡像服務(wù)（Registry Mirror），這些鏡像服務(wù)被稱為加速器。常見的有阿里云加速器、DaoCloud 加速器等。使用加速器會直接從國內(nèi)的地址下載 Docker Hub 的鏡像，比直接從 Docker Hub 下載速度會提高很多。在安裝 Docker 一節(jié)中有詳細的配置方法。

國內(nèi)也有一些云服務(wù)商提供類似于 Docker Hub 的公開服務(wù)。比如網(wǎng)易云鏡像服務(wù)、DaoCloud 鏡像市場、阿里云鏡像庫等。

Docker Hub：https://hub.docker.com/ 
Quay.io：https://quay.io/repository/ 
Google Container Registry：https://cloud.google.com/container-registry/
阿里云加速器：https://cr.console.aliyun.com/#/accelerator
DaoCloud 加速器：https://www.daocloud.io/mirror#accelerator-doc

Docker Registry 私有服務(wù)

除了使用公開服務(wù)外，用戶還可以在本地搭建私有 Docker Registry。Docker 官方提供了 Docker Registry 鏡像，可以直接使用做為私有 Registry 服務(wù)。

開源的 Docker Registry 鏡像只提供了 Docker Registry API 的服務(wù)端實現(xiàn)，足以支持 docker 命令，不影響使用。但不包含圖形界面，以及鏡像維護、用戶管理、訪問控制等高級功能。在官方的商業(yè)化版本 Docker Trusted Registry 中，提供了這些高級功能。

除了官方的 Docker Registry 外，還有第三方軟件實現(xiàn)了 Docker Registry API，甚至提供了用戶界面以及一些高級功能。比如，Harbor 和 Sonatype Nexus。

安裝docker

備注：切勿在沒有配置 Docker YUM 源的情況下直接使用 yum 命令安裝 Docker.，因為這種方式安裝的docker 版本較低。

系統(tǒng)要求：最好是CentOS 7版本及以上版本。

卸載舊版本

使用以下命令卸載舊版本：

yum remove docker 
  docker-client 
  docker-client-latest 
  docker-common 
  docker-latest 
  docker-latest-logrotate 
  docker-logrotate 
  docker-selinux 
  docker-engine-selinux 
  docker-engine

docker安裝指定版本

# 安裝依賴包
[root@docker01 ~]# yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2
# 添加軟件yum源信息
[root@docker01 ~]# yum-config-manager --add-repo http://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo
# 更新 yum 軟件源緩存【可選操作】
[root@docker01 ~]# yum makecache fast
# 查看可安裝的版本信息
[root@docker01 ~]# yum list docker-ce.x86_64 --showduplicates | sort -r 
 * updates: mirrors.aliyun.com
Loading mirror speeds from cached hostfile
Loaded plugins: fastestmirror
 * extras: mirrors.aliyun.com
docker-ce.x86_64            3:18.09.2-3.el7                     docker-ce-stable
docker-ce.x86_64            3:18.09.1-3.el7                     docker-ce-stable
docker-ce.x86_64            3:18.09.0-3.el7                     docker-ce-stable
docker-ce.x86_64            18.06.3.ce-3.el7                    docker-ce-stable
docker-ce.x86_64            18.06.2.ce-3.el7                    docker-ce-stable
docker-ce.x86_64            18.06.1.ce-3.el7                    docker-ce-stable
docker-ce.x86_64            18.06.0.ce-3.el7                    docker-ce-stable
docker-ce.x86_64            18.03.1.ce-1.el7.centos             docker-ce-stable
docker-ce.x86_64            18.03.0.ce-1.el7.centos             docker-ce-stable
docker-ce.x86_64            17.12.1.ce-1.el7.centos             docker-ce-stable
docker-ce.x86_64            17.12.0.ce-1.el7.centos             docker-ce-stable
docker-ce.x86_64            17.09.1.ce-1.el7.centos             docker-ce-stable
docker-ce.x86_64            17.09.0.ce-1.el7.centos             docker-ce-stable
docker-ce.x86_64            17.06.2.ce-1.el7.centos             docker-ce-stable
docker-ce.x86_64            17.06.1.ce-1.el7.centos             docker-ce-stable
docker-ce.x86_64            17.06.0.ce-1.el7.centos             docker-ce-stable
docker-ce.x86_64            17.03.3.ce-1.el7                    docker-ce-stable
docker-ce.x86_64            17.03.2.ce-1.el7.centos             docker-ce-stable
docker-ce.x86_64            17.03.1.ce-1.el7.centos             docker-ce-stable
docker-ce.x86_64            17.03.0.ce-1.el7.centos             docker-ce-stable
 * base: mirrors.aliyun.com
Available Packages
# 安裝指定版本的docker服務(wù)
[root@docker01 ~]# yum -y install docker-ce-18.06.3.ce-3.el7
# 版本信息查看
[root@docker01 ~]# docker -v  # 或者 docker version
Docker version 18.06.3-ce, build d7080c1

啟動服務(wù)與加入開機自啟動

[root@docker01 ~]# systemctl status docker.service   # 查看當(dāng)前服務(wù)狀態(tài)
● docker.service - Docker Application Container Engine
   Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/docker.service; disabled; vendor preset: disabled)  # 未加入開機自啟動
   Active: inactive (dead)  # 服務(wù)未啟動
     Docs: https://docs.docker.com
[root@docker01 ~]# 
[root@docker01 ~]# systemctl enable docker.service   # 加入開機自啟動
Created symlink from /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/docker.service to /usr/lib/systemd/system/docker.service.
[root@docker01 ~]# 
[root@docker01 ~]# systemctl start docker.service    # 啟動服務(wù)
[root@docker01 ~]# 
[root@docker01 ~]# systemctl status docker.service   # 查看當(dāng)前服務(wù)狀態(tài)
● docker.service - Docker Application Container Engine
   Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/docker.service; enabled; vendor preset: disabled)  # 已加入開機自啟動
   Active: active (running) since Sun 2020-04-12 23:27:00 CST; 2s ago  # 服務(wù)已啟動
     Docs: https://docs.docker.com
 Main PID: 2502 (dockerd)
    Tasks: 21
   Memory: 46.3M
   CGroup: /system.slice/docker.service
           ├─2502 /usr/bin/dockerd
           └─2509 docker-containerd --config /var/run/docker/containerd/containerd.toml

鏡像加速器

國內(nèi)從 Docker Hub 拉取鏡像有時會遇到困難，此時可以配置鏡像加速器。國內(nèi)很多云服務(wù)商都提供了國內(nèi)加速器服務(wù)，例如：

網(wǎng)易云加速器 https://hub-mirror.c.163.com
阿里云加速器(需登錄賬號獲取): https://cr.console.aliyun.com/cn-hangzhou/mirrors

國內(nèi)各大云服務(wù)商均提供了 Docker 鏡像加速服務(wù)，建議根據(jù)運行 Docker 的云平臺選擇對應(yīng)的鏡像加速服務(wù)，具體請參考官方文檔。

在CentOS7系統(tǒng)，請在 /etc/docker/daemon.json 中寫入如下內(nèi)容（如果文件不存在請新建該文件）

[root@docker01 ~]# vim /etc/docker/daemon.json
{
  "registry-mirrors": [
    "https://hub-mirror.c.163.com"
  ]
}

注意，一定要保證該文件符合 json 規(guī)范，否則 Docker 將不能啟動。

之后重新啟動服務(wù)。

systemctl daemon-reload
systemctl restart docker

檢查加速器是否生效

執(zhí)行如下命令，如果從結(jié)果中看到了如下內(nèi)容，說明配置成功。

[root@docker01 ~]# docker info  # 顯示整個系統(tǒng)的信息
………………
Registry Mirrors:
 https://hub-mirror.c.163.com/
Live Restore Enabled: false

WARNING: bridge-nf-call-iptables is disabled
WARNING: bridge-nf-call-ip6tables is disabled

docker服務(wù)啟動異常處理

[root@docker01 tools]# systemctl start docker
Job for docker.service failed because the control process exited with error code. See "systemctl status docker.service" and "journalctl -xe" for details.
[root@docker01 tools]# journalctl -xe  # 查詢具體信息
-- Defined-By: systemd
-- Support: http://lists.freedesktop.org/mailman/listinfo/systemd-devel
-- 
-- Unit docker.service has begun starting up.
Nov 01 17:40:55 docker01 dockerd[2493]: time="2018-11-01T17:40:55.181209947+08:00" level=info msg="libcontainerd: new containerd process, pid: 2501"
Nov 01 17:40:56 docker01 dockerd[2493]: time="2018-11-01T17:40:56.187023899+08:00" level=error msg="[graphdriver] prior storage driver overlay2 failed: driver not supported"
Nov 01 17:40:56 docker01 dockerd[2493]: Error starting daemon: error initializing graphdriver: driver not supported
Nov 01 17:40:56 docker01 systemd[1]: docker.service: main process exited, code=exited, status=1/FAILURE
Nov 01 17:40:56 docker01 systemd[1]: Failed to start Docker Application Container Engine.
-- Subject: Unit docker.service has failed
-- Defined-By: systemd
-- Support: http://lists.freedesktop.org/mailman/listinfo/systemd-devel
………………
# 具體信息如下截圖，解決方法如下，之后就可以正常起docker服務(wù)了
[root@docker01 tools]# mv /var/lib/docker /var/lib/docker.old