初识Docker(架构、安装Docker)

一、什么是Docker

Docker 是一个开源的应用容器引擎,它允许开发者将应用程序及其依赖打包到一个轻量级、可移植的容器中。这些容器可以在不同的计算平台上运行,如Linux和Windows,并且可以实现虚拟化。Docker 的设计目标是提供一种快速且轻量的环境,使得开发的程序能够在开发者的笔记本电脑上编译并通过测试后,轻松地部署到测试环境和生产环境。

微服务虽然具备各种各样的优势,但服务的拆分通用给部署带来了很大的麻烦。

  • 分布式系统中,依赖的组件非常多,不同组件之间部署时往往会产生一些冲突。

  • 在数百上千台服务中重复部署,环境不一定一致,会遇到各种问题

1.1.应用部署的环境问题

大型项目组件较多,运行环境也较为复杂,部署时会碰到一些问题:

  • 依赖关系复杂,容易出现兼容性问题

  • 开发、测试、生产环境有差异

例如一个项目中,部署时需要依赖于node.js、Redis、RabbitMQ、MySQL等,这些服务部署时所需要的函数库、依赖项各不相同,甚至会有冲突。给部署带来了极大的困难。

1.2.Docker解决依赖兼容问题

而Docker确巧妙的解决了这些问题,Docker是如何实现的呢?

Docker为了解决依赖的兼容问题的,采用了两个手段:

  • 将应用的Libs(函数库)、Deps(依赖)、配置与应用一起打包

  • 将每个应用放到一个隔离容器去运行,避免互相干扰

这样打包好的应用包中,既包含应用本身,也保护应用所需要的Libs、Deps,无需再操作系统上安装这些,自然就不存在不同应用之间的兼容问题了。

虽然解决了不同应用的兼容问题,但是开发、测试等环境会存在差异,操作系统版本也会有差异,怎么解决这些问题呢?

1.3.Docker解决操作系统环境差异

要解决不同操作系统环境差异问题,必须先了解操作系统结构。以一个Ubuntu操作系统为例,结构如下:

结构包括:

  • 计算机硬件:例如CPU、内存、磁盘等

  • 系统内核:所有Linux发行版的内核都是Linux,例如CentOS、Ubuntu、Fedora等。内核可以与计算机硬件交互,对外提供内核指令,用于操作计算机硬件。

  • 系统应用:操作系统本身提供的应用、函数库。这些函数库是对内核指令的封装,使用更加方便。

应用于计算机交互的流程如下:

1)应用调用操作系统应用(函数库),实现各种功能

2)系统函数库是对内核指令集的封装,会调用内核指令

3)内核指令操作计算机硬件

Ubuntu和CentOSpringBoot都是基于Linux内核,无非是系统应用不同,提供的函数库有差异:

此时,如果将一个Ubuntu版本的MySQL应用安装到CentOS系统,MySQL在调用Ubuntu函数库时,会发现找不到或者不匹配,就会报错了:

Docker如何解决不同系统环境的问题?

  • Docker将用户程序与所需要调用的系统(比如Ubuntu)函数库一起打包

  • Docker运行到不同操作系统时,直接基于打包的函数库,借助于操作系统的Linux内核来运行

如图:

1.4.小结

Docker如何解决大型项目依赖关系复杂,不同组件依赖的兼容性问题?

  • Docker允许开发中将应用、依赖、函数库、配置一起打包,形成可移植镜像

  • Docker应用运行在容器中,使用沙箱机制,相互隔离

Docker如何解决开发、测试、生产环境有差异的问题?

  • Docker镜像中包含完整运行环境,包括系统函数库,仅依赖系统的Linux内核,因此可以在任意Linux操作系统上运行

Docker是一个快速交付应用、运行应用的技术,具备下列优势:

  • 可以将程序及其依赖、运行环境一起打包为一个镜像,可以迁移到任意Linux操作系统

  • 运行时利用沙箱机制形成隔离容器,各个应用互不干扰

  • 启动、移除都可以通过一行命令完成,方便快捷

二、Docker和虚拟机的区别

Docker可以让一个应用在任何操作系统中非常方便的运行。而以前我们接触的虚拟机,也能在一个操作系统中,运行另外一个操作系统,保护系统中的任何应用。

两者有什么差异呢?

虚拟机(virtual machine)是在操作系统中模拟硬件设备,然后运行另一个操作系统,比如在 Windows 系统里面运行 Ubuntu 系统,这样就可以运行任意的Ubuntu应用了。

Docker仅仅是封装函数库,并没有模拟完整的操作系统,如图:

对比来看:

小结:

Docker和虚拟机的差异:

  • docker是一个系统进程;虚拟机是在操作系统中的操作系统

  • docker体积小、启动速度快、性能好;虚拟机体积大、启动速度慢、性能一般

三、Docker架构

3.1.镜像和容器

Docker中有几个重要的概念:

镜像(Image):Docker将应用程序及其所需的依赖、函数库、环境、配置等文件打包在一起,称为镜像。

容器(Container):镜像中的应用程序运行后形成的进程就是容器,只是Docker会给容器进程做隔离,对外不可见。

一切应用最终都是代码组成,都是硬盘中的一个个的字节形成的文件。只有运行时,才会加载到内存,形成进程。

镜像,就是把一个应用在硬盘上的文件、及其运行环境、部分系统函数库文件一起打包形成的文件包。这个文件包是只读的。

容器呢,就是将这些文件中编写的程序、函数加载到内存中允许,形成进程,只不过要隔离起来。因此一个镜像可以启动多次,形成多个容器进程。

例如你下载了一个QQ,如果我们将QQ在磁盘上的运行文件及其运行的操作系统依赖打包,形成QQ镜像。然后你可以启动多次,双开、甚至三开QQ,跟多个妹子聊天。

3.2.DockerHub

开源应用程序非常多,打包这些应用往往是重复的劳动。为了避免这些重复劳动,人们就会将自己打包的应用镜像,例如Redis、MySQL镜像放到网络上,共享使用,就像GitHub的代码共享一样。

  • DockerHub:DockerHub是一个官方的Docker镜像的托管平台。这样的平台称为Docker Registry。

  • 国内也有类似于DockerHub 的公开服务,比如 网易云镜像服务、阿里云镜像库等。

我们一方面可以将自己的镜像共享到DockerHub,另一方面也可以从DockerHub拉取镜像:

3.3.Docker架构

我们要使用Docker来操作镜像、容器,就必须要安装Docker。

Docker是一个CS架构的程序,由两部分组成:

  • 服务端(server):Docker守护进程,负责处理Docker指令,管理镜像、容器等

  • 客户端(client):通过命令或RestAPI向Docker服务端发送指令。可以在本地或远程向服务端发送指令。

如图:

3.4.小结

镜像:

  • 将应用程序及其依赖、环境、配置打包在一起

容器:

  • 镜像运行起来就是容器,一个镜像可以运行多个容器

Docker结构:

  • 服务端:接收命令或远程请求,操作镜像或容器

  • 客户端:发送命令或者请求到Docker服务端

DockerHub:

  • 一个镜像托管的服务器,类似的还有阿里云镜像服务,统称为DockerRegistry

四、安装Docker

Docker 分为 CE 和 EE 两大版本。CE 即社区版(免费,支持周期 7 个月),EE 即企业版,强调安全,付费使用,支持周期 24 个月。

Docker CE 分为 stable testnightly 三个更新频道。

官方网站上有各种环境下的 安装指南,这里主要介绍 Docker CE 在 CentOS上的安装。

1.CentOS安装Docker

Docker CE 支持 64 位版本 CentOS 7,并且要求内核版本不低于 3.10, CentOS 7 满足最低内核的要求,所以我们在CentOS 7安装Docker。

1.1.卸载(可选)

如果之前安装过旧版本的Docker,可以使用下面命令卸载:

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-ce

1.2.安装docker

首先需要大家虚拟机联网,安装yum工具

yum install -y yum-utils \device-mapper-persistent-data \lvm2 --skip-broken

然后更新本地镜像源:

# 设置docker镜像源
yum-config-manager \--add-repo \https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.reposed -i 's/download.docker.com/mirrors.aliyun.com\/docker-ce/g' /etc/yum.repos.d/docker-ce.repoyum makecache fast

然后输入命令:

yum install -y docker-ce

docker-ce为社区免费版本。稍等片刻,docker即可安装成功。

1.3.启动docker

Docker应用需要用到各种端口,逐一去修改防火墙设置。非常麻烦,因此建议大家直接关闭防火墙!

启动docker前,一定要关闭防火墙后!!

启动docker前,一定要关闭防火墙后!!

启动docker前,一定要关闭防火墙后!!

# 关闭
systemctl stop firewalld
# 禁止开机启动防火墙
systemctl disable firewalld

通过命令启动docker:

systemctl start docker  # 启动docker服务systemctl stop docker  # 停止docker服务systemctl restart docker  # 重启docker服务

然后输入命令,可以查看docker版本:

docker -v

如图:

1.4.配置镜像加速

docker官方镜像仓库网速较差,我们需要设置国内镜像服务:

参考阿里云的镜像加速文档:阿里云登录 - 欢迎登录阿里云,安全稳定的云计算服务平台

2.CentOS7安装DockerCompose

2.1.下载

Linux下需要通过命令下载:

# 安装
curl -L https://github.com/docker/compose/releases/download/1.23.1/docker-compose-`uname -s`-`uname -m` > /usr/local/bin/docker-compose

如果下载速度较慢,或者下载失败,可以使用课前资料提供的docker-compose文件:

上传到/usr/local/bin/目录也可以。

2.2.修改文件权限

修改文件权限:

# 修改权限
chmod +x /usr/local/bin/docker-compose

2.3.Base自动补全命令:

# 补全命令
curl -L https://raw.githubusercontent.com/docker/compose/1.29.1/contrib/completion/bash/docker-compose > /etc/bash_completion.d/docker-compose

如果这里出现错误,需要修改自己的hosts文件:

echo "199.232.68.133 raw.githubusercontent.com" >> /etc/hosts

3.Docker镜像仓库

搭建镜像仓库可以基于Docker官方提供的DockerRegistry来实现。

官网地址:https://hub.docker.com/_/registry

3.1.简化版镜像仓库

Docker官方的Docker Registry是一个基础版本的Docker镜像仓库,具备仓库管理的完整功能,但是没有图形化界面。

搭建方式比较简单,命令如下:

docker run -d \--restart=always \--name registry	\-p 5000:5000 \-v registry-data:/var/lib/registry \registry

命令中挂载了一个数据卷registry-data到容器内的/var/lib/registry 目录,这是私有镜像库存放数据的目录。

访问http://YourIp:5000/v2/_catalog 可以查看当前私有镜像服务中包含的镜像

3.2.带有图形化界面版本

使用DockerCompose部署带有图象界面的DockerRegistry,命令如下:

version: '3.0'
services:registry:image: registryvolumes:- ./registry-data:/var/lib/registryui:image: joxit/docker-registry-ui:staticports:- 8080:80environment:- REGISTRY_TITLE=传智教育私有仓库- REGISTRY_URL=http://registry:5000depends_on:- registry

3.3.配置Docker信任地址

我们的私服采用的是http协议,默认不被Docker信任,所以需要做一个配置:

# 打开要修改的文件
vi /etc/docker/daemon.json
# 添加内容:
"insecure-registries":["http://192.168.150.101:8080"]
# 重加载
systemctl daemon-reload
# 重启docker
systemctl restart docker

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