配置的难题

软件开发最大的麻烦事之一,就是环境配置。用户计算机的环境都不相同,你怎么知道自家的软件,能在那些机器跑起来?

环境配置如此麻烦,换一台机器,就要重来一次,旷日费时。很多人想到,能不能从根本上解决问题,软件可以带环境安装?也就是说,安装的时候,把原始环境一模一样地复制过来。

虚拟机

虚拟机(virtual machine)就是带环境安装的一种解决方案。它

可以在一种操作系统里面运行另一种操作系统,比如在 Windows 系统里面运行 Linux 系统。应用程序对此毫无感知,因为虚拟机看上去跟真实系统一模一样,而对于底层系统来说,虚拟机就是一个普通文件,不需要了就删掉,对其他部分毫无影响。

虽然用户可以通过虚拟机还原软件的原始环境。但是,这个方案有几个缺点。

资源占用多

虚拟机会独占一部分内存和硬盘空间。它运行的时候,其他程序就不能使用这些资源了。哪怕虚拟机里面的应用程序,真正使用的内存只有 1MB,虚拟机依然需要几百 MB 的内存才能运行。

冗余步骤多

虚拟机是完整的操作系统,一些系统级别的操作步骤,往往无法跳过,比如用户登录。

启动慢

启动操作系统需要多久,启动虚拟机就需要多久。可能要等几分钟,应用程序才能真正运行。

Linux 容器

由于虚拟机存在这些缺点,Linux 发展出了另一种虚拟化技术:Linux 容器(Linux Containers,缩写为 LXC)。

Linux 容器不是模拟一个完整的操作系统,而是对进程进行隔离。或者说,在正常进程的外面套了一个保护层。对于容器里面的进程来说,它接触到的各种资源都是虚拟的,从而实现与底层系统的隔离。

由于容器是进程级别的,相比虚拟机有很多优势。

启动快

容器里面的应用,直接就是底层系统的一个进程,而不是虚拟机内部的进程。所以,启动容器相当于启动本机的一个进程,而不是启动一个操作系统,速度就快很多。

资源占用少

容器只占用需要的资源,不占用那些没有用到的资源;虚拟机由于是完整的操作系统,不可避免要占用所有资源。另外,多个容器可以共享资源,虚拟机都是独享资源。

体积小

容器只要包含用到的组件即可,而虚拟机是整个操作系统的打包,所以容器文件比虚拟机文件要小很多。

总之,容器有点像轻量级的虚拟机,能够提供虚拟化的环境,但是成本开销小得多。

Docker 入门介绍

Docker 的主要用途,目前有三大类。

(1)提供一次性的环境。比如,本地测试他人的软件、持续集成的时候提供单元测试和构建的环境。

(2)提供弹性的云服务。因为 Docker 容器可以随开随关,很适合动态扩容和缩容。

(3)组建微服务架构。通过多个容器,一台机器可以跑多个服务,因此在本机就可以模拟出微服务架构。

Docker 安装

安装

Docker 安装

测试

$ docker version
Client:
 Version:	18.03.0-ce
 API version:	1.37
 Go version:	go1.9.4
 Git commit:	0520e24
 Built:	Wed Mar 21 23:06:22 2018
 OS/Arch:	darwin/amd64
 Experimental:	false
 Orchestrator:	swarm

Server:
 Engine:
  Version:	18.03.0-ce
  API version:	1.37 (minimum version 1.12)
  Go version:	go1.9.4
  Git commit:	0520e24
  Built:	Wed Mar 21 23:14:32 2018
  OS/Arch:	linux/amd64
  Experimental:	false

服务的启动

Docker 是服务器—-客户端架构。

命令行运行docker命令的时候,需要本机有 Docker 服务。

如果这项服务没有启动,可以用下面的命令启动

# service 命令的用法
$ sudo service docker start

# systemctl 命令的用法
$ sudo systemctl start docker

image 文件

Docker 把应用程序及其依赖,打包在 image 文件里面。

只有通过这个文件,才能生成 Docker 容器。image 文件可以看作是容器的模板。Docker 根据 image 文件生成容器的实例。同一个 image 文件,可以生成多个同时运行的容器实例。

image 是二进制文件。实际开发中,一个 image 文件往往通过继承另一个 image 文件,加上一些个性化设置而生成。

举例来说,你可以在 Ubuntu 的 image 基础上,往里面加入 Apache 服务器,形成你的 image。

# 列出本机的所有 image 文件。
$ docker image ls

# 删除 image 文件
$ docker image rm [imageName]

image 文件是通用的,一台机器的 image 文件拷贝到另一台机器,照样可以使用。一般来说,为了节省时间,我们应该尽量使用别人制作好的 image 文件,而不是自己制作。即使要定制,也应该基于别人的 image 文件进行加工,而不是从零开始制作。

为了方便共享,image 文件制作完成后,可以上传到网上的仓库。

Docker 的官方仓库 Docker Hub 是最重要、最常用的 image 仓库。

此外,出售自己制作的 image 文件也是可以的。

Hello World

感受一下 docker 的魅力。

下载 image

首先,运行下面的命令,将 image 文件从仓库抓取到本地。

$   docker image pull library/hello-world

由于 Docker 官方提供的 image 文件,都放在library组里面,所以它的是默认组,可以省略。

因此,上面的命令可以写成下面这样。

$   docker image pull hello-world

查看 image 列表

$   docker image ls

运行

$   docker container run hello-world

docker container run命令会从 image 文件,生成一个正在运行的容器实例。

  • 注意

注意,docker container run命令具有自动抓取 image 文件的功能。

如果发现本地没有指定的 image 文件,就会从仓库自动抓取。因此,前面的docker image pull命令并不是必需的步骤。

  • 日志
Hello from Docker!
This message shows that your installation appears to be working correctly.

...

输出这段提示以后,hello world就会停止运行,容器自动终止。

  • 手动 kill

对于那些不会自动终止的容器,必须使用docker container kill 命令手动终止。

$ docker container kill [containID]

容器文件

image 文件生成的容器实例,本身也是一个文件,称为容器文件。

也就是说,一旦容器生成,就会同时存在两个文件: image 文件和容器文件。而且关闭容器并不会删除容器文件,只是容器停止运行而已。

# 列出本机正在运行的容器
$ docker container ls

# 列出本机所有容器,包括终止运行的容器
$ docker container ls --all

移除

终止运行的容器文件,依然会占据硬盘空间,可以使用 docker container rm 命令删除。

$ docker container rm [containerID]

运行上面的命令之后,再使用 docker container ls --all 命令,就会发现被删除的容器文件已经消失了。

Dockerfile 文件

学会使用 image 文件以后,接下来的问题就是,如何可以生成 image 文件?

如果你要推广自己的软件,势必要自己制作 image 文件。

这就需要用到 Dockerfile 文件。它是一个文本文件,用来配置 image。Docker 根据 该文件生成二进制的 image 文件。

下面通过一个实例,演示如何编写 Dockerfile 文件。

常见命令

  • 重启已经停止的 container
$ docker container restart ${container_id}

docker search 列出 TAG

方案一

直接去 hub 上去查看

方案二

  • docker-show-repo-tag.sh
#!/bin/sh
#
# Simple script that will display docker repository tags.
#
# Usage:
#   $ docker-show-repo-tags.sh ubuntu centos
for Repo in $* ; do
  curl -s -S "https://registry.hub.docker.com/v2/repositories/library/$Repo/tags/" | \
    sed -e 's/,/,\n/g' -e 's/\[/\[\n/g' | \
    grep '"name"' | \
    awk -F\" '{print $4;}' | \
    sort -fu | \
    sed -e "s/^/${Repo}:/"
done
  • search 时使用命令
$ ./docker-show-repo-tags.sh ubuntu centos
ubuntu:14.04
ubuntu:16.04
ubuntu:17.04
ubuntu:latest
...

拓展阅读

Rancher

参考资料

Docker 入门教程

Docker 微服务

  • 自定义镜像

https://yeasy.gitbooks.io/docker_practice/image/build.html

  • docker search 列出 TAG

http://suntus.github.io/2017/12/07/docker%20search%E6%97%B6%E5%88%97%E5%87%BAtag/