如何使用容器化和Docker實(shí)現(xiàn)DevOps

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使用容器化和 Docker 實(shí)現(xiàn) DevOps 的基礎(chǔ)知識

通過 Docker 和容器化，DevOps 可以更輕松、更快和更安全

DevOps 在 IT 行業(yè)中風(fēng)靡一時(shí)。維基百科中闡述 DevOps 是將軟件開發(fā)（Dev）和信息技術(shù)維護(hù)（Ops）結(jié)合在一起的一組實(shí)踐，旨在縮短系統(tǒng)開發(fā)生命周期并提供高質(zhì)量的持續(xù)交付。 DevOps 普及的主要原因是，它使企業(yè)可以比傳統(tǒng)軟件開發(fā)方法更快地開發(fā)和改進(jìn)產(chǎn)品。

隨著我們工作環(huán)境的變化越來越快，對軟件開發(fā)市場中的快速交付和修復(fù)的需求正在上升。 因此，對在短時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)高質(zhì)量輸出且有限的后期錯誤需求催生了 DevOps。

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正如我們已經(jīng)討論了轉(zhuǎn)變?yōu)?DevOps 軟件開發(fā)方式的重要性一樣，我們現(xiàn)在將對話更改為容器化，這是一種易于使用的技術(shù)，經(jīng)常被用來使 DevOps 的實(shí)現(xiàn)更流暢、更便捷。 容器化是一項(xiàng)使 DevOps 實(shí)踐更容易遵循的技術(shù)。 但是容器化到底是什么？ 讓我們一探究竟！

什么是容器化？

容器化是將應(yīng)用程序及其所需的庫、框架和配置文件打包在一起的過程，以便可以在各種計(jì)算環(huán)境中高效運(yùn)行它。簡單來說，容器化就是應(yīng)用程序及其所需環(huán)境的封裝。

近來，它克服了運(yùn)行虛擬機(jī)所帶來的挑戰(zhàn)，從而獲得了廣泛的關(guān)注。虛擬機(jī)模擬主機(jī)操作系統(tǒng)內(nèi)部的整個(gè)操作系統(tǒng)，并且需要固定比例的硬件分配才能運(yùn)行操作系統(tǒng)的所有進(jìn)程。因此，由于很大的開銷，這導(dǎo)致不必要的計(jì)算資源浪費(fèi)。

同時(shí)，設(shè)置虛擬機(jī)需要花費(fèi)時(shí)間，在每個(gè)虛擬機(jī)中設(shè)置特定應(yīng)用程序的過程也需要時(shí)間。這導(dǎo)致僅在設(shè)置環(huán)境時(shí)就花費(fèi)了大量時(shí)間和精力。由開源項(xiàng)目 “Docker” 普及的容器化解決了這些問題，并且通過將所有必需的依賴項(xiàng)與軟件一起打包在便攜的鏡像文件中，從而提高了可移植性。

讓我們更深入地研究容器化，它的好處、它的工作原理、選擇容器化工具的方式以及它如何勝過虛擬機(jī)（VM）的使用。

一些流行的容器提供程序如下：

• Linux 容器，例如 LXC 和 LCD

• Docker

• Windows Server 容器

什么是 Docker？

Docker 已經(jīng)成為 IT 行業(yè)中的一個(gè)流行術(shù)語。 Docker 可以定義為一個(gè)開源軟件平臺，它提供了一種在容器內(nèi)構(gòu)建、測試、保護(hù)和部署應(yīng)用程序的簡化方法。 Docker 鼓勵軟件開發(fā)人員與云、Linux 和 Windows 操作系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)作，以輕松、快速地交付服務(wù)。

Docker 是提供容器化的平臺。它允許將應(yīng)用程序及其依賴項(xiàng)打包到一個(gè)容器中，從而有助于簡化開發(fā)并加快軟件的部署。它消除了在應(yīng)該測試解決方案的每臺機(jī)器上復(fù)制本地環(huán)境的需求，從而幫助實(shí)現(xiàn)了輸出的最大化，從而節(jié)省了寶貴的時(shí)間和精力，而這些寶貴的時(shí)間和精力將用于進(jìn)一步的開發(fā)。

Dockerfile 可以在工作人員之間快速傳輸和測試。 Docker 還簡化了容器鏡像管理的過程，并迅速改變了我們大規(guī)模開發(fā)和測試應(yīng)用程序的方式。

容器化——實(shí)現(xiàn) DevOps

Docker 已普及了容器化的概念。 Docker 容器中的應(yīng)用程序具有能夠在多種操作系統(tǒng)和云環(huán)境（例如 Amazon ECS 等）上運(yùn)行的能力。沒有技術(shù)或供應(yīng)商局限。

讓我們了解使用容器化實(shí)現(xiàn) DevOps 的需求。

最初，所需的軟件開發(fā)、測試、部署和監(jiān)督是分階段進(jìn)行的，其中一個(gè)階段的完成將導(dǎo)致另一個(gè)階段的開始。

像 AWS ECS 一樣，DevOps 和 Docker 鏡像管理技術(shù)使軟件開發(fā)人員可以輕松地進(jìn)行 IT 運(yùn)營、共享軟件以及彼此協(xié)作，并提高生產(chǎn)力。除了鼓勵開發(fā)人員一起工作之外，他們還成功地消除了以前影響應(yīng)用程序的不同工作環(huán)境之間的沖突。簡單來說，容器是動態(tài)的，它使 IT 專業(yè)人員可以毫無復(fù)雜地構(gòu)建、測試和部署流水線，同時(shí)彌合基礎(chǔ)架構(gòu)和操作系統(tǒng)發(fā)行版之間的鴻溝，從而形成 DevOps 的文化。

軟件開發(fā)人員可以通過以下方式從容器中受益：

• 可以更改容器的環(huán)境，以更好地進(jìn)行生產(chǎn)部署。

• 快速啟動并輕松訪問操作系統(tǒng)資源。

• 與傳統(tǒng)系統(tǒng)不同，它們?yōu)閼?yīng)用程序提供了足夠的空間以適合一臺機(jī)器。

• 為 DevOps 提供了敏捷性，可以幫助輕松地在多個(gè)框架之間切換。

• 有助于更有效地運(yùn)行工作流程。

下面闡明了使用 Docker 成功實(shí)現(xiàn)容器化所要遵循的步驟：

1. 開發(fā)人員應(yīng)確保代碼在存儲庫中，例如 Docker Hub。

2. 該代碼應(yīng)正確編譯。

3. 確保正確打包。

4. 確保滿足所有插件要求和依賴項(xiàng)。

5. 使用 Docker 創(chuàng)建容器鏡像。

6. 將其轉(zhuǎn)移到您選擇的任何環(huán)境。

7. 為了易于部署，請使用 Rackspace、AWS 和 Azure 等云。

使用容器的好處

許多公司選擇容器化來帶來各種好處。以下列出了使用容器化技術(shù)將享受的優(yōu)勢：

1. DevOps友好

容器化將應(yīng)用程序及其環(huán)境依賴性打包在一起，以確保在一個(gè)環(huán)境中開發(fā)的應(yīng)用程序可以在另一個(gè)環(huán)境中工作。這有助于開發(fā)人員和測試人員在應(yīng)用程序上協(xié)同工作，這正是 DevOps 文化的全部內(nèi)容。

2. 多云平臺

容器可以在 GCS、Amazon ECS（彈性容器服務(wù)）和 Amazon DevOps Server 等多個(gè)云平臺上運(yùn)行。

3. 天生便攜

容器易于攜帶。 容器鏡像可以輕松部署到新系統(tǒng)，然后可以以文件形式共享。

4. 更快的可伸縮性

由于將環(huán)境打包到隔離的容器中，因此可以更快地進(jìn)行伸縮，這對于分布式應(yīng)用程序非常有幫助。

5. 無需單獨(dú)的操作系統(tǒng)

在 VM 系統(tǒng)中，裸機(jī)服務(wù)器的主機(jī)操作系統(tǒng)與 VM 不同。相反，在容器中，Docker 鏡像可以利用裸機(jī)物理服務(wù)器的主機(jī) OS 的內(nèi)核。 因此，容器比虛擬機(jī)具有更高的工作效率。

6. 資源利用最大化

容器化可以最大程度地利用內(nèi)存和 CPU 等計(jì)算資源，并且所使用的資源比 VM 少得多。

7. 應(yīng)用程序的快速更新

隨著應(yīng)用程序的快速更新，交付在更少的時(shí)間內(nèi)發(fā)生，從而使該平臺便于執(zhí)行更多的系統(tǒng)開發(fā)。機(jī)器無需重新啟動即可更改資源。

借助容器的自動縮放，可以在考慮當(dāng)前負(fù)載的情況下完成 CPU 使用率和機(jī)器內(nèi)存優(yōu)化。而且與虛擬機(jī)的擴(kuò)展不同，無需重新啟動計(jì)算機(jī)即可修改資源限制。

8. 簡化的安全更新

由于容器提供了進(jìn)程隔離，因此維護(hù)應(yīng)用程序的安全性變得更加方便。

9. 物有所值

就支持單個(gè)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上的多個(gè)容器而言，容器化是有利的。因此，盡管在工具、CPU、內(nèi)存和存儲上進(jìn)行了投資，但對于許多企業(yè)而言，它仍然是一種經(jīng)濟(jì)高效的解決方案。

具有實(shí)現(xiàn)容器的完整 DevOps 工作流程可以通過以下方式使軟件開發(fā)團(tuán)隊(duì)受益：

• 它提供了在每個(gè)步驟中自動執(zhí)行測試以檢測錯誤的功能，因此最終產(chǎn)品中出現(xiàn)缺陷的機(jī)會更少。

• 更快、更方便地交付功能和更改。

• 該軟件的性質(zhì)比基于 VM 的解決方案更加用戶友好。

• 可靠且多變的環(huán)境。

• 促進(jìn)團(tuán)隊(duì)成員之間的協(xié)作和透明度。

• 本質(zhì)上具有成本效益。

• 確保正確利用資源并減少浪費(fèi)。

容器與虛擬機(jī)（VMS）之間的區(qū)別

虛擬機(jī)可以在主機(jī)上運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)的多個(gè)實(shí)例，而不會出現(xiàn)重疊。主機(jī)系統(tǒng)允許 Guest OS 作為單個(gè)實(shí)體運(yùn)行。Docker 容器不會像虛擬機(jī)那樣給系統(tǒng)帶來太多負(fù)擔(dān)，因?yàn)檫\(yùn)行OS需要額外的資源，這會降低計(jì)算機(jī)的效率。

Docker 容器不會給系統(tǒng)增加負(fù)擔(dān)，并且僅使用運(yùn)行解決方案所需的最少資源，而無需模擬整個(gè)操作系統(tǒng)。由于運(yùn)行 Docker 應(yīng)用程序所需的資源較少，因此它可以允許大量應(yīng)用程序在同一硬件上運(yùn)行，從而降低了成本。

但是，它減少了 VM 提供的隔離。它還增加了同質(zhì)性，因?yàn)槿绻麘?yīng)用程序在一個(gè)系統(tǒng)上的 Docker 上運(yùn)行，那么它也將在其他系統(tǒng)上的 Docker 上運(yùn)行而不會出現(xiàn)任何故障。

容器和 VM 都具有虛擬化機(jī)制。但是對于容器而言，會進(jìn)行操作系統(tǒng)的虛擬化。在后者中，進(jìn)行硬件虛擬化。

VM 性能有限，而帶有 Docker 的緊湊型和動態(tài)容器則性能更優(yōu)。

VM 需要更多內(nèi)存，因此具有更多開銷，與 Docker 容器相比，它們的計(jì)算量很大。

Docker術(shù)語

以下是一些常用的 Docker 術(shù)語：

• 依賴 – 包含形成環(huán)境所需的庫，框架和軟件，可以模擬執(zhí)行應(yīng)用程序的介質(zhì)。

• 容器鏡像 – 一種軟件包，提供創(chuàng)建容器所需的所有依賴關(guān)系和信息。

• Docker Hub – 一個(gè)公共鏡像托管注冊表，您可以在其中上傳鏡像并對其進(jìn)行處理。

• Dockerfile – 包含有關(guān)如何構(gòu)建 Docker 鏡像的文本說明文件。

• 倉庫 – 一種基于網(wǎng)絡(luò)或基于 Internet 的服務(wù)，用于存儲 Docker 鏡像，有私有和公共的 Docker 倉庫。

• 注冊表 – 一種存儲來自多個(gè)源的倉庫的服務(wù)。它可以是公共的也可以是私人的。

• Docker Compose – 一種工具，可幫助定義和運(yùn)行多個(gè)容器 Docker 應(yīng)用程序。

• Docker Swarm – 為運(yùn)行 Docker 而創(chuàng)建的機(jī)器集群。

• Azure 容器注冊表 – 用于存儲 Docker 鏡像的注冊表提供程序

• Orchestrator – 一種有助于簡化集群和 Docker 主機(jī)管理的工具。

• Docker 社區(qū)版（CE） – 為 Linux 和 Windows 容器提供開發(fā)環(huán)境的工具。

• Docker 企業(yè)版（EE） – 用于 Linux 和 Windows 開發(fā)的另一套工具。

Docker 容器、鏡像和注冊表

使用 Docker 創(chuàng)建服務(wù)，然后將其打包到容器鏡像中。Docker 鏡像是服務(wù)及其依賴關(guān)系的虛擬表示。

該鏡像的實(shí)例用于創(chuàng)建一個(gè)容器，使其在 Docker 主機(jī)上運(yùn)行。 然后將鏡像存儲在注冊表中。需要一個(gè)注冊表才能部署到生產(chǎn)協(xié)調(diào)器。Docker Hub 用于在框架級別將其存儲在其公共注冊表中。然后將鏡像及其依賴項(xiàng)部署到自己選擇的環(huán)境中。重要的是要注意，有些公司還提供私人注冊表。

商業(yè)組織還可以創(chuàng)建自己的私有注冊表來存儲 Docker 鏡像。如果鏡像是機(jī)密的，并且組織希望鏡像與部署鏡像的環(huán)境之間的延遲有限，則可以提供私人注冊表。

Docker 如何執(zhí)行容器化？

Docker 鏡像容器或應(yīng)用程序可以在 Windows 和 Linux 上本地運(yùn)行。只需通過 Docker 引擎直接與操作系統(tǒng)交互，即可利用系統(tǒng)資源來實(shí)現(xiàn)。

為了管理集群和組合，Docker 提供了 Docker Compose，它有助于運(yùn)行多個(gè)容器應(yīng)用程序而不會彼此重疊。開發(fā)人員還可以通過 Docker Swarm 模式將所有 Docker 主機(jī)連接到單個(gè)虛擬主機(jī)。之后，使用 Docker Swarm 將應(yīng)用程序擴(kuò)展到多個(gè)主機(jī)。

多虧了 Docker 容器，開發(fā)人員可以訪問容器的組件，例如應(yīng)用程序和依賴項(xiàng)。開發(fā)人員還擁有該應(yīng)用程序的框架。單個(gè)平臺上并相互依賴的多個(gè)容器稱為“部署清單”。但是，與此同時(shí)，專業(yè)人員可以更加注意選擇合適的環(huán)境進(jìn)行部署，擴(kuò)展和監(jiān)視。 Docker 有助于限制錯誤的機(jī)會，錯誤的機(jī)會可能在應(yīng)用程序傳輸期間發(fā)生。

本地部署完成后，它們將進(jìn)一步發(fā)送到 Git 存儲庫之類的代碼存儲庫。代碼存儲庫中的 Dockerfile 用于構(gòu)建持續(xù)集成（CI）流水線，以提取基礎(chǔ)容器映像并構(gòu)建 Docker 鏡像。

在 DevOps 機(jī)制中，開發(fā)人員致力于將文件傳輸?shù)蕉鄠€(gè)環(huán)境，而管理專業(yè)人員則負(fù)責(zé)管理環(huán)境以檢查缺陷并將反饋發(fā)送給開發(fā)人員。

面向未來的容器化戰(zhàn)略

預(yù)測未來并根據(jù)項(xiàng)目需求做好可伸縮性的準(zhǔn)備總是一個(gè)好主意。 隨著時(shí)間的流逝，項(xiàng)目變得越來越復(fù)雜，因此有必要實(shí)施大規(guī)模的自動化并提供更快的交付。

密集且復(fù)雜的容器化環(huán)境需要適當(dāng)?shù)奶幚怼?在這種情況下，軟件開發(fā)人員可以采用 PaaS 解決方案，以將更多精力放在編碼上。 選擇最方便的平臺以提供更好和先進(jìn)的服務(wù)時(shí)，有多種選擇。因此，根據(jù)組織的應(yīng)用程序確定正確的平臺非常麻煩。

為了方便您，我們在選擇最佳的容器化平臺之前已經(jīng)列出了一些要考慮的參數(shù)：

1. 靈活自然

為了獲得平穩(wěn)的性能，重要的是手動拾取一個(gè)平臺，該平臺可以根據(jù)需求的性質(zhì)輕松地進(jìn)行調(diào)整或更改，并且可以自動進(jìn)行。

2. 鎖定級別

實(shí)際上，PaaS 解決方案供應(yīng)商通常是專有的，因此傾向于將您鎖定在一個(gè)基礎(chǔ)架構(gòu)中。

3. 創(chuàng)新空間

選擇一個(gè)平臺，該平臺應(yīng)具有廣泛的內(nèi)置工具以及第三方集成技術(shù)，以鼓勵開發(fā)人員為進(jìn)一步的創(chuàng)新讓路。

4. 云支持選項(xiàng)

在選擇正確的平臺時(shí)，至關(guān)重要的是找到一個(gè)支持私有，公共和混合云部署的平臺，以應(yīng)對新變化。

5. 定價(jià)模型

由于選擇支持長期承諾的集裝箱化平臺是很自然的，因此了解提供哪種定價(jià)模式非常重要。有很多平臺可以在不同的運(yùn)營規(guī)模上提供不同的定價(jià)模型。

6. 時(shí)間和精力

要記住的另一個(gè)關(guān)鍵方面是容器化不是一蹴而就的。專業(yè)人士需要花費(fèi)時(shí)間來重組架構(gòu)基礎(chǔ)架構(gòu)。應(yīng)該鼓勵他們運(yùn)行微服務(wù)。

為了從傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，需要將大型應(yīng)用程序分解為較小的部分，再將這些部分進(jìn)一步分布到多個(gè)連接的容器中。因此，建議聘請專家，他們會盡一切努力找到一種方便的解決方案來在單個(gè)平臺上處理虛擬機(jī)和容器，因?yàn)槭菇M織完全依賴于容器需要時(shí)間。

7. 兼容舊版應(yīng)用程序

當(dāng)涉及現(xiàn)代化時(shí)，不應(yīng)忽略舊式 IT 應(yīng)用程序。在容器化的幫助下，IT 專業(yè)人員可以利用這些經(jīng)典應(yīng)用程序的收益，以適當(dāng)?shù)乩脤εf框架的投資。

8. 多應(yīng)用程序管理

通過在容器平臺上運(yùn)行多個(gè)應(yīng)用程序來充分利用容器化。以最低的成本投資新應(yīng)用程序，并通過使其對當(dāng)前和舊版應(yīng)用程序友好而對每個(gè)平臺進(jìn)行修改。

9. 安全性

由于容器化環(huán)境具有比傳統(tǒng)環(huán)境更快的更改能力，因此它具有一些主要的安全風(fēng)險(xiǎn)。敏捷性可以通過提供快速訪問來使開發(fā)人員受益。但是，如果不能確保所需的安全級別，它將失敗。

處理容器時(shí)遇到的一個(gè)主要問題是，處理由第三方或不受信任的來源打包的容器模板可能會帶來很大的風(fēng)險(xiǎn)。因此，最好在使用之前驗(yàn)證公開可用的模板。

組織需要增強(qiáng)和集成其安全流程，以無憂地開發(fā)和交付應(yīng)用程序和服務(wù)。隨著平臺和應(yīng)用程序的現(xiàn)代化，安全性應(yīng)成為企業(yè)的首要任務(wù)。

到此，關(guān)于“如何使用容器化和Docker實(shí)現(xiàn)DevOps”的學(xué)習(xí)就結(jié)束了，希望能夠解決大家的疑惑。理論與實(shí)踐的搭配能更好的幫助大家學(xué)習(xí)，快去試試吧！若想繼續(xù)學(xué)習(xí)更多相關(guān)知識，請繼續(xù)關(guān)注億速云網(wǎng)站，小編會繼續(xù)努力為大家?guī)砀鄬?shí)用的文章！