怎么進行Docker的架構(gòu)與自制鏡像的發(fā)布

怎么進行Docker的架構(gòu)與自制鏡像的發(fā)布，很多新手對此不是很清楚，為了幫助大家解決這個難題，下面小編將為大家詳細(xì)講解，有這方面需求的人可以來學(xué)習(xí)下，希望你能有所收獲。

一. docker 是什么

大家都知道虛擬機吧，windows 上裝個 linux 虛擬機是大部分程序員的常用方案。公司生產(chǎn)環(huán)境大多也是虛擬機，虛擬機將物理硬件資源虛擬化，按需分配和使用，虛擬機使用起來和真實操作系統(tǒng)一模一樣，當(dāng)廢棄不用時直接刪除虛擬機文件即可回收資源，很方便集中管理。

由于虛擬機非常龐大，同時對硬件資源的消耗也大，linux 發(fā)展出了另一種虛擬化技術(shù)，即 linux 容器（Linux Containers，縮寫為 LXC），它并不像虛擬機那樣模擬一個完整的操作系統(tǒng)，卻提供虛擬機一樣的效果。如果說虛擬機是操作系統(tǒng)級別的隔離，那么容器就是進程級別的隔離，可以想象這種級別隔離的優(yōu)點，無疑是快速的，節(jié)省資源的。

docker 就是對 linux 容器的封裝，提供簡單實用的用戶接口，是目前最流行的 linux容器解決方案。

下面是百科的定義：

docker 是基于 Go 語言的開源的應(yīng)用容器引擎，并遵從Apache2.0協(xié)議，docker 讓開發(fā)者可以打包他們的應(yīng)用以及依賴包到一個可移植的容器中，然后發(fā)布到任何流行的 linux 機器上，也可以實現(xiàn)虛擬化。容器是完全使用沙箱機制，相互之間不會有任何接口。

二. docker 解決什么問題

1. 解決虛擬機資源消耗問題。

服務(wù)器操作系統(tǒng)之上運行著虛擬機，虛擬機上運行著客戶操作系統(tǒng)，客戶操作系統(tǒng)之上運行著用戶的應(yīng)用程序，一臺服務(wù)器 80% 的資源開銷都花費在了硬件虛擬化和客戶機操作系統(tǒng)本身。

圖1. 虛擬機架構(gòu)與容器架構(gòu)區(qū)別

如圖 1 所示，如果采用 docker 容器技術(shù)，容器上運行著虛擬服務(wù)器，虛擬服務(wù)器中運行著用戶的應(yīng)用程序，虛擬服務(wù)器和服務(wù)器操作系統(tǒng)使用同一內(nèi)核，虛擬服務(wù)器的文件系統(tǒng)使用物理服務(wù)器的文件系統(tǒng)，但做了隔離，看上去每個虛擬服務(wù)器都有自己獨立的文件系統(tǒng)；在物理服務(wù)器上建立了虛擬網(wǎng)橋設(shè)備，每個虛擬服務(wù)器通過虛擬網(wǎng)橋設(shè)備連接網(wǎng)絡(luò)。虛擬服務(wù)器直接使用物理服務(wù)器的CPU、內(nèi)存、硬盤，并不對硬件進行虛擬化，因此沒有硬件虛擬化和客戶機操作系統(tǒng)占用的資源消耗，每一臺虛擬服務(wù)器的性能接近于物理服務(wù)器性能。

一臺普通家用電腦運行一個 Linux 虛擬機可能已經(jīng)非?？ǎ菂s可以使用 docker 虛擬出幾十甚至上百臺虛擬的 linux 服務(wù)器。如果換成性能強勁的服務(wù)器，使用 docker 就可以提供私有云服務(wù)了。

2. 快速部署。

軟件開發(fā)的難題在于環(huán)境配置，在自己電腦上運行的軟件，換一臺機器可能就無法運行，除非保證操作系統(tǒng)的設(shè)置正確，各種組件和庫的正確安裝。比如部署一個 Java 開發(fā)的 web 系統(tǒng)，計算機必須安裝 Java 和正確的環(huán)境變量，可能還需要安裝 tomcat、nginx。換臺機器部署就要重來一次。

使用 docker 可以將應(yīng)用程序及依賴打包在一個文件里（docker 鏡像文件），運行這個文件就會啟動虛擬服務(wù)器，在虛擬服務(wù)器啟動應(yīng)用程序或服務(wù)，就像在真實在物理機上運行一樣，有了 docker，就可以一次部署，處處運行，也可以用于自動化發(fā)布。

3. 提供一次性的環(huán)境。

比如，本地測試他人的軟件、持續(xù)集成的時候提供單元測試和構(gòu)建的環(huán)境，啟動或關(guān)閉一個虛擬服務(wù)器就像啟動或關(guān)閉一個進程一樣簡單和快速。

4. 提供彈性的云服務(wù)。

因為 Docker 容器可以隨開隨關(guān)，很適合動態(tài)擴容和縮容。

5. 組建微服務(wù)架構(gòu)。

通過多個容器，一臺機器可以跑很多個虛擬服務(wù)器，因此在一臺機器上就可以模擬出微服務(wù)架構(gòu)，也可以模擬出分布式架構(gòu)。

三. docker 安裝部署與使用

本文介紹 ubuntu 18.04 系統(tǒng)下的安裝與使用。其他操作系統(tǒng)請參考官方文檔https://docs.docker.com/。

1. 安裝 docker 引擎

獲取最新版本的 Docker 安裝包

aaron@ubuntu:~$ wget -qO- https://get.docker.com/ | sh

執(zhí)行上述命令，輸入當(dāng)前用戶密碼，即可自動下載最新版的 docker 安裝包，并自動安裝。
安裝完成后有個提示：

If you would like to use Docker as a non-root user, you should now consider
adding your user to the "docker">

當(dāng)要以非 root 用戶可以直接運行 docker 時，需要執(zhí)行

sudo usermod -aG docker aaron

命令將用戶 aaron 添加到 docker 用戶組中，然后重新登陸，否則會報下面的錯誤：

docker: Got permission denied while trying to connect to the Docker daemon socket at unix:///var/run/docker.sock: Post http://%2Fvar%2Frun%2Fdocker.sock/v1.38/containers/create: dial unix /var/run/docker.sock: connect: permission denied.
See 'docker run --help'.

執(zhí)行下列命令啟動 docker 引擎

aaron@ubuntu:~$ sudo service docker start

安裝成功后已默認(rèn)設(shè)置開機啟動并自動啟動，如果要手動設(shè)置，執(zhí)行下面命令：

sudo systemctl enable docker
sudo systemctl start docker

測試運行

aaron@ubuntu:~$ sudo docker run hello-world

2. 使用 docker

1. 理解 docker 的架構(gòu)

使用前先了解下 docker 的架構(gòu)，如下圖所示：

docker 架構(gòu)圖

docker 鏡象（image） 是存放在 docker 倉庫（Registry）的文件，是用于創(chuàng)建 docker 容器 的模板。

docker 容器 是獨立運行的一個或一組應(yīng)用，可以理解為前述介紹的虛擬服務(wù)器。

docker 主機 是一個物理或者虛擬的機器用于執(zhí)行 docker 守護進程和容器。

docker 客戶端 通過命令行或者其他工具使用 docker API 與 docker 的守護進程通信。
作為用戶，我們直接使用的是 docker 客戶端。

2. docker 命令

查看docker 命令的幫助信息

docker --help  #docker 全部命令幫助信息
docker COMMAND --help #docker 具體命令COMMAND的幫助信息

查看docker 信息

docker info

可以看到容器的池、已用數(shù)據(jù)大小、總數(shù)據(jù)大小，基本容器大小、當(dāng)前運行容器數(shù)量等。

搜索鏡像，從網(wǎng)絡(luò)中搜索別人做好的容器鏡像。

docker search ubuntu
docker search centos

ubuntu 鏡像

從這里可以看出有的鏡像已經(jīng)集成了 php、java、ansible 等應(yīng)用，我們也可以制作包含自己應(yīng)用或服務(wù)的鏡像文件，將此文件傳給別人，別人即可直接使用 docker 打開容器，不需要任何額外的操作，也不像虛擬機那樣消耗資源，即可運行你的應(yīng)用或服務(wù)，是不是非常方便？！

如果對軟件測試、接口測試、自動化測試、性能測試、LR腳本開發(fā)、面試經(jīng)驗交流。感興趣可以175317069，群內(nèi)會有不定期的發(fā)放免費的資料鏈接，這些資料都是從各個技術(shù)網(wǎng)站搜集、整理出來的，如果你有好的學(xué)習(xí)資料可以私聊發(fā)我，我會注明出處之后分享給大家。

從網(wǎng)絡(luò)中下載別人做好的容器鏡像。

docker pull centos
docker pull ubuntu

導(dǎo)入下載好的容器鏡像文件

docker load < image_xxx.tar

查看鏡像

docker images
docker images -a

檢查鏡像

docker inspect ubuntu

可以看到容器鏡像的基本信息。

刪除鏡像，通過鏡像的 id 來指定刪除

docker rmi ubuntu

刪除全部鏡像

docker rmi $(docker images -q)

顯示鏡像歷史

docker history ubuntu

運行容器

Docker容器可以理解為在沙盒中運行的進程，這個沙盒包含了該進程運行所必須的資源，包括文件系統(tǒng)、系統(tǒng)類庫、shell 環(huán)境等。但這個沙盒默認(rèn)是不會運行任何程序的，需要在沙盒中運行一個進程來啟動某一個容器。這個進程是該容器的唯一進程，所以當(dāng)該進程結(jié)束的時候，容器也會完全停止。

運行 ubuntu 容器并進入交互式環(huán)境

aaron@ubuntu:~$ docker run -i --name="ubuntu1" --hostname="ubuntu1" ubuntu /bin/sh
cat /etc/hosts
127.0.0.1   localhost
::1 localhost ip6-localhost ip6-loopback
fe00::0 ip6-localnet
ff00::0 ip6-mcastprefix
ff02::1 ip6-allnodes
ff02::2 ip6-allrouters
172.17.0.2  ubuntu1
whoami
root
uname -a
Linux ubuntu1 4.15.0-34-generic #37-Ubuntu SMP Mon Aug 27 15:21:48 UTC 2018 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux

上述命令我們創(chuàng)建了一個名字為 ubuntu1 的容器，設(shè)置容器的主機名為 ubuntu1，進入 /bin/sh 命令后我們打印了 hosts 文件的內(nèi)容，查看了內(nèi)核版本(與本機操作系統(tǒng)版本一致)，這里可以使用各種 linux 命令，就像在新的操作系統(tǒng)中使用命令一個樣。同樣的方法，我們在新的終端創(chuàng)建一個 ubuntu2 的容器，并使用

docker ps

查看正在運行的容器。

查看正在運行的容器

輸入 exit 退出容器。

docker run -d ubuntu

會出現(xiàn)一串長的字母數(shù)字組成的串，為容器的 id，請注意容器要有持續(xù)運行的進程存在，否則，容器會很快自動退出。

運行容器并指定MAC地址

docker run -d --name='centos3' --hostname='centos3' --mac-address="02:42:AC:11:00:24">

列出所有的容器

docker ps -a

列出最近一次啟動的容器

docker ps -l

檢查容器

docker inspect centos1

可以獲取容器的相關(guān)信息。

獲取容器CID

docker inspect -f '{{.Id}}' centos1

獲取容器PID

docker inspect -f '{{.State.Pid}}' centos1

獲取容器IP

docker inspect -f '{{.NetworkSettings.IPAddress}}' centos1

獲取容器網(wǎng)關(guān)

docker inspect -f '{{.NetworkSettings.Gateway}}' centos1

獲取容器 MAC

docker inspect -f '{{.NetworkSettings.MacAddress}}' centos1

查看容器 IP 地址

docker inspect -f '{{.NetworkSettings.IPAddress}}' centos1

連接容器

ssh 容器的 IP 地址

輸入密碼：123456

容器運行后，可以通過另一種方式進入容器內(nèi)部

docker exec -it centos /bin/sh

查看容器運行過程中的日志

docker logs centos1

列出一個容器里面被改變的文件或者目錄，列表會顯示出三種事件，A 增加的；D 刪除的；C 被改變的

docker diff centos1

和初始容器鏡像項目，用戶或系統(tǒng)增加/修改/刪除了那些目錄文件，都可以查看到。

查看容器里正在運行的進程

docker top centos1

拷貝容器里的文件/目錄到本地服務(wù)器

docker cp centos1:/etc/passwd /tmp/
ls /tmp/passwd

通過網(wǎng)絡(luò) IP 地址也可以將容器的文件拷貝到服務(wù)器，這種方式比較方便。

停止容器

docker stop centos1

停止所有容器

docker kill $(docker ps -a -q)

啟動容器

docker start centos1

刪除單個容器

docker stop centos1
docker rm centos1

刪除容器之前要先停止該容器的運行。

刪除所有容器

docker kill $(docker ps -a -q)
docker rm $(docker ps -a -q)

3. 卷的概念

為了能夠保存（持久化）數(shù)據(jù)以及共享容器間的數(shù)據(jù)，docker 提出了卷的概念。卷 Volume 就是容器的特定目錄，該目錄下的文件保存在宿主機上，而不是容器的文件系統(tǒng)內(nèi)。

數(shù)據(jù)卷是一個可供一個或多個容器使用的特殊目錄，它繞過容器默認(rèn)的文件系統(tǒng)，可以提供很多有用的特性：

（1）數(shù)據(jù)卷可以在容器之間共享和重用；

（2）對數(shù)據(jù)卷的修改會立馬生效；

（3）對數(shù)據(jù)卷的更新，不會影響鏡像；

（4）數(shù)據(jù)卷默認(rèn)會一直存在，即使容器被刪除。

注意：數(shù)據(jù)卷的使用，類似于 Linux下對目錄進行掛載 mount，容器中被指定為掛載點的目錄中的文件會隱藏掉，能顯示看的是掛載的數(shù)據(jù)卷。

創(chuàng)建、使用數(shù)據(jù)卷

mkdir -p /root/volume1
mkdir -p /root/volume2
docker run -d -v /volume1 --name='centos5' docker-centos6.10-hadoop-spark
docker run -d -v /root/volume1:/volume1 --name='centos6' docker-centos6.10-hadoop-spark
docker run -d -v /root/volume1:/volume1 -v /root/volume2:/volume2 --name='centos7' docker-centos6.10-hadoop-spark
docker run -d -v /root/volume1:/volume1:ro --name='centos8' docker-centos6.10-hadoop-spark

使用docker run命令創(chuàng)建容器，指定 -v 標(biāo)記來創(chuàng)建一個數(shù)據(jù)卷并掛載到容器里；可以掛載多個數(shù)據(jù)卷；可以設(shè)置卷的只讀屬性；可以不指定服務(wù)器映射的目錄，由系統(tǒng)自動指定目錄，通過 docker inspect 來查看映射的路徑。

分別進入這些容器，查看 /volume1、/volume2目錄。

數(shù)據(jù)卷共享

如果要授權(quán)一個容器訪問另一個容器的數(shù)據(jù)卷，可以使用-volumes-from 參數(shù)來執(zhí)行。

數(shù)據(jù)卷容器

如果有一些持續(xù)更新的數(shù)據(jù)需要在容器之間共享，最好創(chuàng)建數(shù)據(jù)卷容器。

數(shù)據(jù)卷容器，其實就是一個正常的容器，專門用來提供數(shù)據(jù)卷供其它容器掛載的。

（1）創(chuàng)建一個名為 dbdata 的數(shù)據(jù)卷容器

docker run -d -v /dbdata --name dbdata docker-centos6.10-hadoop-spark

（2）在其他容器中使用--volumes-from來掛載 dbdata 容器中的數(shù)據(jù)卷

docker run -d --volumes-from dbdata --name db1 docker-centos6.10-hadoop-spark
docker run -d --volumes-from dbdata --name db2 docker-centos6.10-hadoop-spark

這樣就可以實現(xiàn)容器之間的數(shù)據(jù)共享。

分別進入這些容器，查看 /volume1、/volume2 目錄。

4. 自制鏡像并發(fā)布

保存容器修改，提交一個新的容器鏡像

docker commit centos1 centos111

將現(xiàn)有的容器提交形成一個新的容器鏡像，使用 docker images 可以看到 centos111 鏡像。通過此方法，可以創(chuàng)建一個新的容器鏡像。

查看鏡像

docker images

REPOSITORY TAG IMAGE ID   CREATED  SIZE

centos111 latest d691a75ee371   23 minutes ago 501.5 MB

根據(jù)新容器鏡像創(chuàng)建容器

docker run -d --name='centos111' centos111

查看容器

docker inspect centos111

導(dǎo)出和導(dǎo)入鏡像

當(dāng)需要把一臺機器上的鏡像遷移到另一臺機器的時候，需要導(dǎo)出鏡像與導(dǎo)入鏡像。

機器A

docker save docker-centos6.10-hadoop-spark > docker-centos6.10-hadoop-spark2.tar

或

docker save -o docker-centos6.10-hadoop-spark docker-centos6.10-hadoop-spark2.tar

使用 scp 命令同其他方式將 docker-centos6.10-hadoop-spark2.tar 拷到機器 B 上

機器B

docker load < docker-centos6.10-hadoop-spark2.tar

或

docker load -i docker-centos6.10-hadoop-spark2.tar

發(fā)布容器鏡像

docker push centos6.8-lamp1

將容器發(fā)布到網(wǎng)絡(luò)中。

5. docker 網(wǎng)絡(luò)

如果對軟件測試、接口測試、自動化測試、性能測試、LR腳本開發(fā)、面試經(jīng)驗交流。感興趣可以175317069，群內(nèi)會有不定期的發(fā)放免費的資料鏈接，這些資料都是從各個技術(shù)網(wǎng)站搜集、整理出來的，如果你有好的學(xué)習(xí)資料可以私聊發(fā)我，我會注明出處之后分享給大家。

docker 啟動時會在宿主機器上創(chuàng)建一個名為 docker0 的虛擬網(wǎng)絡(luò)接口。它會從RFC 1918 定義的私有地址中隨機選擇一個主機不用的地址和子網(wǎng)掩碼，并將它分配給 docker0，默認(rèn)選擇 172.18.0.1/16，一個 16 位的子網(wǎng)掩碼給容器提供了 65534 個 IP 地址。

docker0 并不是正常的網(wǎng)絡(luò)接口，只是一個在綁定到這上面的其他網(wǎng)卡間自動轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的虛擬以太網(wǎng)橋，可以使容器與主機相互通信、容器與容器間相互通信。

docker 每創(chuàng)建一個容器，就會創(chuàng)建一對對等接口（Peer Interface），類似于一個管子的兩端，在一邊可以收到另一邊發(fā)送的數(shù)據(jù)包。docker會將對等接口中的一個做為 eth0 接口連接到容器上，并使用類似于vethAQI2QT 這樣的惟一名稱來持有另一個，該名稱取決于主機的命名空間。通過將所有 veth* 接口綁定到 docker0 橋接網(wǎng)卡上，docker 在主機和所有 docker 容器間創(chuàng)建一個共享的虛擬子網(wǎng)。

docker NAT 網(wǎng)絡(luò)

docker 容器默認(rèn)通過 nat 方式訪問網(wǎng)絡(luò)，docker 啟動時會在宿主主機上創(chuàng)建一個名為 docker0 的虛擬網(wǎng)絡(luò)接口，docker0 只是一個在綁定到這上面的其他網(wǎng)卡間自動轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的虛擬以太網(wǎng)橋，它可以使容器和主機相互通信、容器與容器間通信。

docker0 的網(wǎng)關(guān)地址是172.18.0.1，掩碼是 16 位，提供了 65534 個IP地址。

NAT 方式，虛擬器容器可以訪問外網(wǎng)（宿主機以外），但宿主機以外的機器不能訪問容器內(nèi)網(wǎng)。

docker Bridage 網(wǎng)絡(luò)

docker 容器可以通過 bridge 方式訪問網(wǎng)絡(luò)。

bridge方式，虛擬器容器可以訪問外網(wǎng)（宿主機以外），宿主機以外的機器也能訪問容器內(nèi)網(wǎng)。

6. docker pipework

docker 自身的網(wǎng)絡(luò)功能比較簡單，不能滿足很多復(fù)雜的應(yīng)用場景。因此有很多開源項目用來改善 docker 的網(wǎng)絡(luò)功能，如 pipework、weave、flannel 等。

pipework 是由 docker 的工程師 Jér?me Petazzoni 開發(fā)的一個 docker 網(wǎng)絡(luò)配置工具，由 200 多行 shell 實現(xiàn)，方便易用。

安裝 pipework

git clone https://github.com/jpetazzo/pipework
cp pipework/pipework /bin/

或

wget [http://172.17.1.240/docker/software/pipework](http://172.17.1.240/docker/software/pipework)
chmod a+x pipework
cp pipework /bin/

運行容器

docker run -d --net='none' --name='centos9' docker-centos6.10-hadoop-spark

配置容器網(wǎng)絡(luò)，并連到網(wǎng)橋 docker0 上；網(wǎng)關(guān)在IP地址后面加 @ 指定。

pipework docker0 centos9 172.18.0.100/16@172.18.0.1

7. docker 網(wǎng)絡(luò)端口映射

容器如果使用 docker0 虛擬網(wǎng)絡(luò)，那么容器的網(wǎng)絡(luò)是 172.17.0.0/16，容器可以通過 NAT 方式訪問外網(wǎng)；但外網(wǎng)不能訪問內(nèi)網(wǎng)。如果容器使用 br0 虛擬網(wǎng)絡(luò)，容器和服務(wù)器可以在同一個網(wǎng)絡(luò)地址段；容器可以訪問外網(wǎng)；外網(wǎng)也可以訪問容器網(wǎng)絡(luò)。
對于使用 docker0 虛擬網(wǎng)絡(luò)的容器，可以通過端口映射的方式，讓外網(wǎng)訪問容器某些端口。

運行容器

docker run -d -p 38022:22 --name='centos10' docker-centos6.10-hadoop-spark

連接容器

ssh localhost -p 38022

在其他服務(wù)器上通過訪問物理服務(wù)器加端口即可訪問容器，可以一次映射多個端口。

運行容器

docker run -d -p 38022:22 -p 38080:80 --name='centos11' docker-centos6.10-hadoop-spark

其實現(xiàn)原理是在服務(wù)器上通過 iptables 轉(zhuǎn)發(fā)來實現(xiàn)。當(dāng)然也可以通過iptables 轉(zhuǎn)發(fā)整個容器 IP 地址。

由于容器是進程級別的，相比虛擬機有很多優(yōu)勢。

（1）啟動快

容器里面的應(yīng)用，直接就是底層系統(tǒng)的一個進程，而不是虛擬機內(nèi)部的進程。所以，啟動容器相當(dāng)于啟動本機的一個進程，而不是啟動一個操作系統(tǒng)，速度就快很多。

（2）資源占用少

容器只占用需要的資源，不占用那些沒有用到的資源；虛擬機由于是完整的操作系統(tǒng)，不可避免要占用所有資源。另外，多個容器可以共享資源，虛擬機都是獨享資源。

（3）體積小

容器只要包含用到的組件即可，而虛擬機是整個操作系統(tǒng)的打包，所以容器文件比虛擬機文件要小很多。

總之，容器有點像輕量級的虛擬機，能夠提供虛擬化的環(huán)境，但是成本開銷小得多。

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