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Docker虚拟化简介
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Docker image的管理

> Docker虚拟化简介

1.Docker是什么?
Docker 是一个开源的应用容器引擎,让开发者可以打包他们的应用以及依赖包到一个可移植的容器中,然后发布到任何流行的 Linux 机器上,也可以实现虚拟化。容器是完全使用沙箱机制,相互之间不会有任何接口。

docker的英文本意思就叫做“搬运工”在程序员的世界里面集装箱里装的是任意类型的App,开发者通过Docker可以将App变成一种标准化的可移植的,自管理的组件,可以在任何主流系统中开发,调试和运行,说白了搬运工就是一种用了新颖的方式实现了轻量级虚拟机,类似于VM但是在原理和应用上和VM差距是非常大的,码头工人的专业叫法叫做(应用容器)

2.我们为什么要用容器呢?
一个容器就像一个安装好了一组特定应用的虚拟机,比如我现在想用一个有NMP环境的虚拟,那我直接去找一个装好了的NMP的就行了,不需要再去重复安装配置,而且有时候根据每个人的电脑不同,在安装的nginx、MySQL、php的时候可能会报错,而且万一机子挂掉了,你的所有服务都得重新安装。但是有了容器就不一样了,有了容器你就相当于有了一个可以正常运行起来的虚拟机,只要你能运行容器,这些个环境的配置过程就省了。而且如果你想换个电脑,直接把容器拿过来就可以使用容器里面的服务。

docker基于GO语言开发,代码托管在Github上上,并遵循Apache2.0的的开源协议,docker容器可以封装任何有效的负载,可以几乎在任何服务器之间进行一致性的运行,比如说:开发者构建的应用只需一次构建即可多平台运行。运营人员只需配置他们的服务,即可运行所有的应用。

若是利用容器的话,那么开发直接在容器里开发,测试的时候把整个容器给测试,测好了把测试后容器再上线就好了。通过容器,整个开发,测试和生产环境可以保持高度一致。此外容器也和VM一样具有一定得隔离性,各个容器之间的数据和内存空间相互隔离,可以保证一定的安性。

Hyper-V,KVM和Xen等虚拟机管理程序都“基于虚拟化硬件仿真机制。这意味着,它们对系统要求很高。然而,容器却使用共享的操作系统。这意味着它们在使用系统资源方面比虚拟机管理程序要高效得多。容器不是对硬件进行虚拟化处理,而是驻留在一个Linux实例上.Docker可以解决虚拟机能够解决问题,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

3.为什么要使用Docker呢?
docker 有什么优点呢?
1,快速交付应用程序•开发者使用一个标准的形象来构建开发容器,开发完成之后,系统管理员就可以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。并且docker容器很轻!很快!容器的启动都是秒级别的,完全节约了开发时间等等,VM那都是分钟.

2,更容易部署和扩展docker
容器可以在几乎所有的环境中运行,物理机,虚拟机,公有云,私有云,个人电脑,服务器等等,有没有觉得非常广泛。

3,效率更高docker
容器不需要hypervisor,他是内核级的虚拟化。

4,部署快速
也。意味着更简单的管理通常只需要小小的改变就可以替代以往巨型状语从句:大量的更新工作。

4.Docker 优势和劣势

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。

5.Docker 的体系结构

docker 使用 C/S 架构,docker daemon 作为 server 端接受 client 的请求,并处理(创建、 运行、分发容器),他们可以运行在一个机器上,也通过 socket 或者 RESTful API 通信

Docker daemon 一般在宿主主机后台运行。 Docker client 以系统命令的形式存在,用户用 docker 命令来跟 docker daemon 交互。

Docker 守护进程(Docker daemon) 如上图所示,Docker 守护进程运行在一台主机上。用户并不直接和守护进程进行交互,而 是通过 Docker 客户端间接和其通信。 Docker 客户端(Docker client) Docker 客户端,实际上是 docker 的二进制程序,是用户与 Docker 交互方式。它接收用户 指令并且与背后的 Docker 守护进程通信

Docker 内部: 要理解 Docker 内部构建,需要理解以下三种部件:

Docker 镜像 - Docker images Docker

仓库 - Docker registeries

Docker 容器 - Docker containers
接下来详细介绍这三大件:

Docker 镜像
Docker 镜像是 Docker 容器运行时的只读模板,镜像可以用来创建 Docker 容器。每一个镜

像由一系列的层 (layers) 组成。Docker 使用 UnionFS(联合文件系统)来将这些层联合到单 独的镜像中。UnionFS 允许独立文件系统中的文件和文件夹(称之为分支)被透明覆盖,形成 一个单独连贯的文件系统。正因为有了这些层的存在,Docker 是如此的轻量。当你改变了 一个 Docker 镜像,比如升级到某个程序到新的版本,一个新的层会被创建。因此,不用替 换整个原先的镜像或者重新建立(在使用虚拟机的时候你可能会这么做),只是一个新的层被 添加或升级了。现在你不用重新发布整个镜像,只需要升级,层使得分发 Docker 镜像变得 简单和快速。 每个 docker 都有很多层次构成,docker 使用 union file systems 将这些不同的层结合到一 个 image 中去。 例如:centos 镜像中安装 nginx,就成了 nginx 镜像”,其实在此时 Docker 镜像的层级概念就 体现出来了。底层一个 centos 操作系统镜像,上面叠加一个 ngnx 层,就完成了一个 nginx 镜像的构建。层级概念就不难理解,此时我们一般 centos 操作系统镜像称为 nginx 镜像层的 父镜像

Docker 仓库
Docker 仓库用来保存镜像,可以理解为代码控制中的代码仓库。同样的,Docker 仓库也有 公有和私有的概念。公有的 Docker 仓库名字是 Docker Hub。Docker Hub 提供了庞大的镜 像集合供使用。这些镜像可以是自己创建,或者在别人的镜像基础上创建。
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 容器

Docker 利用容器来运行应用,一个 Docker 容器包含了所有的某个应用运行所需要的环境。 每一个 Docker 容器都是从 Docker 镜像创建的。Docker 容器可以运行、开始、停止、移动 和删除。每一个 Docker 容器都是独立和安全的应用平台。 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 底层技术
docker 底层的 2 个核心技术分别是 Namespaces 和 Control groups Namespaces 用来隔离各个容器 1)pid namespace 不同用户的进程就是通过 pid namespace 隔离开的,且不同 namespace 中可以有相同 pid。 所有的LXC进程在docker中的父进程为docker进程,每个lxc进程具有不同的 namespace 。

2) net namespace 有了pid namespace, 每个 namespace 中的pid能够相互隔离,但是网络端口还是共享 host 的端口。网络隔离是通过 net namespace 实现的,每个 net namespace 有独立的 network devices, IP addresses, IP routing tables, /proc/net 目录。这样每个 container 的网络就能隔离 开来。docker 默认采用 veth 的方式将 container 中的虚拟网卡同 host 上的一个 docker bridge: docker0 连接在一起。

3) ipc namespace container 中进程交互还是采用 linux 常见的进程间交互方法 (interprocess communication - IPC),包括常见的信号量、消息队列和共享内存。container 的进程间交互实际上还是 host 上 具有相同 pid namespace 中的进程间交互。

4) mnt namespace 类似 chroot,将一个进程放到一个特定的目录执行。mnt namespace 允许不同 namespace 的进程看到的文件结构不同,这样每个 namespace 中的进程所看到的文件目录就被隔离开 了。在 container 里头,看到的文件系统,就是一个完整的 linux 系统,有/etc、/lib 等,通 过 chroot 实现。

5) uts namespace UTS("UNIX Time-sharing System") namespace 允许每个 container 拥有独立的 hostname 和 domain name, 使其在网络上可以被视作一个独立的节点而非 Host 上的一个进程。

6) user namespace 每个 container 可以有不同的 user 和 group id, 也就是说可以在 container 内部用 container 内部的用户执行程序而非 Host 上的用户。

有了以上 6 种 namespace 从进程、网络、IPC、文件系统、UTS 和用户角度的隔离,一个 container 就可以对外展现出一个独立计算机的能力,并且不同 container 从 OS 层面实现 了隔离。然而不同 namespace 之间资源还是相互竞争的,仍然需要类似 ulimit 来管理每个 container 所能使用的资源 - -cgroup。 cgroups(Control groups)实现了对资源的配额和度量。

------部分摘自百度百科、维基百科。

> Docker的安装

docker的官网:https://docs.docker.com

centos系列安装docker,docker支持centos6以上的版本

centos6:在redhat/centos环境下安装docker,官方文档要求linux的kernel至少3.8以上,并且docker只能运行在64位的系统中,由于redhat6和centos6的内核版本位2.6,因此必须先升级内核。
一定要记住升级内核,要不然会出现很多莫名其妙的问题,建议用yum安装

1.yum安装带aufs模块的3.10内核

#cd /etc/yum.repos.d

#wget http://www.hop5.in/yum/el6/hop5.repo

#yum install kernel-ml-aufs kernel-ml-aufs-devel

建议大家直接使用redhat7/centos7系列的操作系统
查询centos7的内核版本
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docker软件包已经包括在默认的centos-extras软件源里面,因此想要安装docker,只需要执行下面yum命令

sudo yum -y install docker
systemctl start docker && chkconfig docker on

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安装完成之后启动东侧客人并且设置开机启动
2.查看docker版本
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[fuboyuan@VM04centos ~]$ sudo docker version
[sudo] password for fuboyuan: 
Client:
 Version:         1.13.1
 API version:     1.26
 Package version: docker-1.13.1-88.git07f3374.el7.centos.x8664
 Go version:      go1.9.4
 Git commit:      07f3374/1.13.1
 Built:           Fri Dec  7 16:13:51 2018
 OS/Arch:         linux/amd64

Server:
 Version:         1.13.1
 API version:     1.26 (minimum version 1.12)
 Package version: docker-1.13.1-88.git07f3374.el7.centos.x8664
 Go version:      go1.9.4
 Git commit:      07f3374/1.13.1
 Built:           Fri Dec  7 16:13:51 2018
 OS/Arch:         linux/amd64
 Experimental:    false
[fuboyuan@VM04centos ~]$ sudo docker info
Containers: 0
 Running: 0
 Paused: 0
 Stopped: 0
Images: 0
Server Version: 1.13.1
Storage Driver: overlay2
 Backing Filesystem: extfs
 Supports dtype: true
 Native Overlay Diff: false
Logging Driver: journald
Cgroup Driver: systemd
Plugins: 
 Volume: local
 Network: bridge host macvlan null overlay
Swarm: inactive
Runtimes: docker-runc runc
Default Runtime: docker-runc
Init Binary: /usr/libexec/docker/docker-init-current
containerd version:  (expected: aa8187dbd3b7ad67d8e5e3a15115d3eef43a7ed1)
runc version: N/A (expected: 9df8b306d01f59d3a8029be411de015b7304dd8f)
init version: fec3683b971d9c3ef73f284f176672c44b448662 (expected: 949e6facb77383876aeff8a6944dde66b3089574)
Security Options:
 seccomp
  WARNING: You are not using the default seccomp profile
  Profile: /etc/docker/seccomp.json
Kernel Version: 3.10.0-514.26.2.el7.x8664
Operating System: CentOS Linux 7 (Core)
OSType: linux
Architecture: x8664
Number of Docker Hooks: 3
CPUs: 1
Total Memory: 1.797 GiB
Name: VM04centos
ID: LD4S:LVI2:RFSU:ECAB:OTPI:GNME:227K:EAQQ:WHR6:BBML:TC55:SZIO
Docker Root Dir: /var/lib/docker
Debug Mode (client): false
Debug Mode (server): false
Registry: https://index.docker.io/v1/
Experimental: false
Insecure Registries:
 127.0.0.0/8
Live Restore Enabled: false
Registries: docker.io (secure)**

Docker默认使用unix socket

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可以使用docker images显示本机上的images
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3.获取images

当我们启动容器使用image不在本地主机上时,docker会自动下载他们,这很耗时间,我们可以使用docker pull命令来预先下载我们需要的image,例如我们下载一个centos镜像
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这下当我们使用这个容器的时候,他就可以马上启动

4.查找图像
Docker的一个特点就是很多人使用了很多种不同的方式创建了不同的图像,并且上传到docker hub共有仓库里,我们就可以在docker hub的网站上来查找他们,在这里使用docker search命令:举个例子,我们需要mysql,docker search mysql就可以查询所有的mysql图像。
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> Docker的docker image管理

一, docker image是docker的三大组件之一,docker会把下载的图像存储到docker主机上,如果图像不在主机上docker会从镜像仓库下载,默认的是docker hub仓库。

  1. 使用docker
    图像查看本机上的图像
    Docker images
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    REPOSITORY:来自于哪个仓库
    TAG:TAG的标记
    IMAGE ID: 镜像的id号
    CREATED: 创建时间
    SIZE:镜像大小

若是本机暂时没有镜像,接下里就是获取镜像
Docker search 你想要的镜像
Docker pull用来预先下载我们需要的
下载完再用docker images就有了
查看docker.io/centos的详细信息:

Docker inspect docker.io/centos
[root@VM_0_4_centos fuboyuan]# docker inspect docker.io/centos
[
    {
        "Id": "sha256:1e1148e4cc2c148c6890a18e3b2d2dde41a6745ceb4e5fe94a923d811bf82ddb",
        "RepoTags": [
            "docker.io/centos:latest"
        ],
        "RepoDigests": [
            "docker.io/centos@sha256:184e5f35598e333bfa7de10d8fb1cebb5ee4df5bc0f970bf2b1e7c7345136426"
        ],
        "Parent": "",
        "Comment": "",
        "Created": "2018-12-06T00:21:07.135655444Z",
        "Container": "1fdbb0fcc184eb795364f7aa5fdc00299d0a2b90d8e26b4696217c22da7f983f",
        "ContainerConfig": {
            "Hostname": "1fdbb0fcc184",
            "Domainname": "",
            "User": "",
            "AttachStdin": false,
            "AttachStdout": false,
            "AttachStderr": false,
            "Tty": false,
            "OpenStdin": false,
            "StdinOnce": false,
            "Env": [
                "PATH=/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin"
            ],
            "Cmd": [
                "/bin/sh",
                "-c",
                "#(nop) ",
                "CMD [\"/bin/bash\"]"
            ],
            "ArgsEscaped": true,
            "Image": "sha256:b3a68d99a4a4195c6c97c2345b83cb2d6cfd1661247816ac403cf0b584437ad7",
            "Volumes": null,
            "WorkingDir": "",
            "Entrypoint": null,
            "OnBuild": null,
            "Labels": {
                "org.label-schema.build-date": "20181205",
                "org.label-schema.license": "GPLv2",
                "org.label-schema.name": "CentOS Base Image",
                "org.label-schema.schema-version": "1.0",
                "org.label-schema.vendor": "CentOS"
            }
        },
        "DockerVersion": "17.06.2-ce",
        "Author": "",
        "Config": {
            "Hostname": "",
            "Domainname": "",
            "User": "",
            "AttachStdin": false,
            "AttachStdout": false,
            "AttachStderr": false,
            "Tty": false,
            "OpenStdin": false,
            "StdinOnce": false,
            "Env": [
                "PATH=/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin"
            ],
            "Cmd": [
                "/bin/bash"
            ],
            "ArgsEscaped": true,
            "Image": "sha256:b3a68d99a4a4195c6c97c2345b83cb2d6cfd1661247816ac403cf0b584437ad7",
            "Volumes": null,
            "WorkingDir": "",
            "Entrypoint": null,
            "OnBuild": null,
            "Labels": {
                "org.label-schema.build-date": "20181205",
                "org.label-schema.license": "GPLv2",
                "org.label-schema.name": "CentOS Base Image",
                "org.label-schema.schema-version": "1.0",
                "org.label-schema.vendor": "CentOS"
            }
        },
        "Architecture": "amd64",
        "Os": "linux",
        "Size": 201779604,
        "VirtualSize": 201779604,
        "GraphDriver": {
            "Name": "overlay2",
            "Data": {
                "MergedDir": "/var/lib/docker/overlay2/f4f9aaf707681248e52eee6118a6cd7e3e35bd4da945722a4fbe1b2e02dd98a7/merged",
                "UpperDir": "/var/lib/docker/overlay2/f4f9aaf707681248e52eee6118a6cd7e3e35bd4da945722a4fbe1b2e02dd98a7/diff",
                "WorkDir": "/var/lib/docker/overlay2/f4f9aaf707681248e52eee6118a6cd7e3e35bd4da945722a4fbe1b2e02dd98a7/work"
            }
        },
        "RootFS": {
            "Type": "layers",
            "Layers": [
                "sha256:071d8bd765171080d01682844524be57ac9883e53079b6ac66707e192ea25956"
            ]
        }
    }
]

二, 我们也可以创建自己的images

俗话说的好,适合自己的才是最好的,那我们当然要会自己创建属于自己的images,创建images有两个方法
1. 使用docker commit来扩展一个image,先使用image容器,更新后提交到新的image
[root@VM_0_4_centos fuboyuan]# docker run -it docker.io/centos /bin/bash
[root@241a0d202128 /]#
记住加粗的标识号
在容器中添加:mariadb-server应用
[root@241a0d202128 /]# yum -y install mariadb-server

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当结束之后,exit退出容器,此时我们已经把这个容器的内容改变了,使用dockercommint命令来提交相应的副本。

[fuboyuan@VM_0_4_centos ~]$ sudo docker commit -m 'add mariadb app'  -a 'docker then' 241a0d202128 centos:mariadb
[sudo] password for fuboyuan: 
sha256:ca658cbc0d0f8b44dfe1ec7035960e6d8146cbe09a06f70c944676aa7f919d18

-m:来指定提交的说明信息,跟我们使用的版本控制一样,
-a:可以指定更新的用户信息;
之后是用来创建镜像容器的id,最后指定目标镜像仓库名和tag信息。

使用docker images查看新的镜像
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之后可以使用新的镜像来启动容器

2 第二个方法:从dockerfile来创建image
Docker commit扩建一个新的image很容易,但是不容易共享这个image,在这种情况下我们可以使用docker build来创建image,用这个方法需要先创建一个dockerfile,在dockerfile中包含一些我们创建image的指令。
创建一个dockerfile

[root@VM_0_4_centos fuboyuan]# mkdir -p /docker/httpd
[root@VM_0_4_centos fuboyuan]# cd /docker/httpd/
[root@VM_0_4_centos httpd]# vim Dockerfile
#This is a comment
From  ca658cbc0d0f
RUN yum -y install apr apr-util
RUN yum -y install http

这里RUN开头的指令会在创建过程中运行
编写ok之后用docker bulid来生成镜像。
[root@VM_0_4_centos httpd]# docker build -t='centos:httpd'.
注意最后末尾处有 .
-t是添加标记的tag

查看docker images
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开启这个新建image的容器
Docker run -it centos:httpd /bin/bash
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三:从本地载入images

要从本地文件导入一个镜像很简单
先把下载好的文件导入到linux
查看目前的images
Docker load < 导入文件名称就欧克了

四:上传镜像

我们可以通过docker push命令把自己新建的镜像上传到仓库来共享,比如,我们在docker hub上完成注册后可以通过推送自己的镜像到仓库中,
科学上网,完成注册

之后上传自己的镜像到docker hub

首先在命令行输入:docker login
之后使用docker push命令上传,要记得在docker hub上的dashboard中创建一个个人的Repository;创建相对应的namespace和repository name;
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等待上传完成… …

Docker管理额外操作:

增加会了,现在删除:docker rmi imageid

Docker ps 命令
-a:展现出你的所有的images
-h:求助

Docker start/stop:启动/终止容器的运行

Docker inspect:查看容器详细信息

希望对您有帮助,接下来是dockerfile构建容器方法和网络配置的内容。