Docker的概念、架构、安装详解

小灰灰 2024-04-08 13:54 90阅读 0赞

## Docker的概念、架构、安装详解 ##

### 一、Docker产生的背景和优势 ###

微服务架构的兴起伴随着各种各样相比于单体架构的优势，但是微服务的拆分和集群却大大增加了部署的难度。

**比如：**

*  分布式系统中，依赖关系复杂，容易出现兼容性问题。
 *  开发、测试、生产环境各有有差异，有的差异还比较大。

在`Docker`没有出现之前，通常使用虚拟机的方式来部署微服务。

但是使用虚拟机来部署为服务，依旧有很多困扰。

除了对服务器性能有所要求，操作起来也是非常的繁琐。

光是使用`vmware`创建不同微服务的虚拟机，再配置不同微服务的运行环境就让人望而却步。

`Docker`的出现就是为了解决分布式部署的难题，并且以更低的成本去创建微服务的部署环境。

#### 1.1 Docker是如何解决这些问题的 ####

##### 1.1.1 解决依赖的兼容问题 #####

*  将应用的`Libs`（函数库）、`Deps`（依赖）、配置与应用本身一起打包
 *  将每个打包好的应用放到一个隔离**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，也包含应用所需要的`Libs`、`Deps`，无需再操作系统上安装这些。

因此就不存在不同应用之间的兼容问题了。

##### 1.1.2 解决打包应用跨不同Linux系统运行的问题 #####

*  `Docker`将用户程序与所需要调用的系统(比如`CenterOS`)的函数库一起打包。
 *  `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。

**关于函数库的解释：**

各种不同的`Linux`系统，其`Linux`内核都是相同的。只是系统应用不相同。

并且对于操作`Linux`内核的指令集的封装有所不同。

而不同系统对于自己`Linux`指令集的封装可能会不一样，就会形成不同的函数库。

`Docker`直接借助不同操作系统的`Linux`内核去运行，二部是直接使用当前系统的函数库。

自然就解决了跨系统运行的问题。

**因此Docker打包好的应用可以部署在任何基于Linux内核的系统上运行！**

**注意：**

**`Docker`本质上只能够在`Linux`系统上运行。**

即使现在有了可以在`Windows`上运行的`Docker`，也只不过是虚拟了一个隔离的Linux环境去运行`Docker`。

只不过这个过程用户看不到。

#### 1.2 Docker的优势 ####

*  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。
 *  占用资源小。
 *  共享操作系统主机资源和系统内核。

#### 1.3 Docker与虚拟机的主要不同点 ####

**1) 系统方面**

*  `Docker`是一个系统进程；
 *  虚拟机是在操作系统中的操作系统。

**2）运行和占用资源方面**

*  `Docker`体积小，硬盘占用以`MB`为单位，启动速度快，性能好；
 *  虚拟机体积大、，硬盘占用以`GB`为单位，启动速度慢，性能一般。

![在这里插入图片描述][d55a9037ebaa4b889dc4b036515f0fd6.png]

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th></th> 
   <th>Docker容器</th> 
   <th>虚拟机</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>操作系统</td> 
   <td>与宿主机共享操作系统</td> 
   <td>宿主机操作系统上运行虚拟机操作系统</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>存储大小</td> 
   <td>镜像小，便于存储与传输</td> 
   <td>镜像庞大(vmdk、vdi等)</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>运行性能</td> 
   <td>几乎无额外性能损失</td> 
   <td>操作系统额外的CPU、内存消耗</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>移植性</td> 
   <td>轻便、灵活，适应于Linux</td> 
   <td>笨重，与虚拟化技术耦合度高</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>硬件亲和性</td> 
   <td>面向软件开发者</td> 
   <td>面向硬件运维者</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>部署速度</td> 
   <td>快速，秒级</td> 
   <td>较慢，10s以上</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

### 二、Docker重要概念 ###

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>名称</th> 
   <th>说明</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td><strong>镜像(Image)</strong></td> 
   <td>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</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><strong>容器(Container)</strong></td> 
   <td>镜像中的应用运行后形成的进程就是容器，Docker会给容器进程做隔离，对外不可见</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><strong>仓库(Repository)</strong></td> 
   <td>Docker 仓库和Git的仓库相似，在本地构建完镜像之后，即可通过仓库进行镜像的分发</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

#### 2.1 镜像和容器的解释 ####

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、运行环境、部分系统函数库打包形成的文件包。文件包是**只读**的。
    
    `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。
 *  **容器**，就是将这些文件中编写的程序、函数加载到 内存中，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。
 *  **仓库**，就是放一堆镜像的地方，可以把镜像发布到仓库中，需要的时候再从仓库中拉下来就可以了。
    
    意思就是`Docker`可以从镜像托管仓库中拉取镜像到本地仓库，也可以把本地仓库中的镜像上传到镜像托管仓库。

#### 2.2 镜像托管仓库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`Git`和`GitHub`的代码共享一样。

*  `DockerHub`是一个官方的`Docker`镜像的托管平台。这样的平台称为`Docker Registry`(`Docker`注册中心)。
    
        https://hub.docker.com/
 *  国内也有类似于`DockerHub` 的公开服务，比如 ：
    
     *  网易云镜像服务
        
            https://c.163yun.com/hub
     *  阿里云镜像库
        
            https://cr.console.aliyun.com/
 *  自己也可以构建`Docker`仓库，构建一个属于自己的**私有云**仓库。

> 使用国内镜像仓库可以提升拉取镜像的速度。

#### 2.3 Docker架构 ####

`Docke`r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。  
    ![在这里插入图片描述][b6a0913def694906af3d2f9a3a4cb133.png]

**释义：**

假设客户端使用`docker pull`系列命令拉取一个`Nginx`镜像，

客户端再用`docker run`系列命令，让`Docker`服务端执行对应的镜像，生成一个不被其它容器影响的独立容器。

#### **2.4 Docker运行的基本流程** ####

*  用户使用`Docker Client`与`Docker Daemon`建立通信，并表送请求给后者。
 *  `Docker Daemon`作为`Docker`陈构中的主体部分。
    
    首先提供`DockerServer`的功能使其可以按受`Docker Client`的请求。
 *  `Docker Engine`执行`Docker`内部的一系列工作，每一项工作都是以一个Job的形式的存在。
 *  `job`的运行过程中，当需要容器镜像时，则从`Docker Registry` 中下载镜像，并通过镜像管理驱动`Graph driver`形式存储
 *  当需要为`Docket`创建网络环境时。通过网络管理驱动`Network diver`创建并配置`Docker`容器网络环境。
 *  当需要限制`Docker`容器运行资源或执行用户指令等操作时，则通过`Exec driver`来完成。
 *  `Libcontainer`是一项独立的容器管理包。`Network driver`以及`Exec driver`都是通过`Libcontainer`来实现具体对容器进行的操作

### 三、Docker的安装 ###

`Docker` 分为 `CE` 和 `EE` 两大版本：

*  `CE` 即社区版（免费）。
 *  `EE` 即企业版，强调安全，付费使用。

官方安装文档：

https://docs.docker.com/install/

`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。

这里就以`Docker CE` 在 `CentOS 7`上的安装为例。

#### 3.1.卸载（可选操作） ####

如果之前安装过旧版本的Docker，可以先卸载：

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

**注：**

`\`是命令分隔符，当一行命令太长的时候，可以使用它来进行换行。

#### 3.2 安装yum-utils工具 ####

# 安装它是因为系统默认没有命令yum-config-manager
    # yum-config-manager命令在yum-utils中
    yum install -y yum-utils \
               device-mapper-persistent-data \
               lvm2 --skip-broken

#### 3.3 重新设置本地yum镜像源 ####

#命令1 添加 Docker 稳定版本的 yum 软件源，即配置docker仓库
    yum-config-manager \
        --add-repo \
        https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo
        
    # 命令2 sed -i 直接修改读取的文件内容，而不是输出到终端
    # sed -i 's/原字符串/新字符串/g' /etc/yum.repos.d/docker-ce.repo
    # 这里就是把文件/etc/yum.repos.d/docker-ce.repo中的
    # download.docker.com/mirrors.aliyun.com\ 替换为 docker-ce
    sed -i 's/download.docker.com/mirrors.aliyun.com\/docker-ce/g' /etc/yum.repos.d/docker-ce.repo
    
    #命令3 将软件包信息提前在本地索引缓存,用来提高搜索安装软件的速度,执行这个命令可以提升yum安装的速度
    yum makecache fast

![在这里插入图片描述][a11401d6dbd34e67852d38944f4ae164.png]

#### 3.4 安装docker-ce版本 ####

yum install -y docker-ce

看到完毕字样即安装成功！

#### 3.5 拓展 ####

# ubuntu下docker官方安装教程
    https://docs.docker.com/engine/install/ubuntu/

`ubuntu`下`docker`的安装和`CentOS`是不一样的，官网步骤写的很清楚。

如果想要今后版本更新了，安装方式有变化时，按官网上的教程来肯定是不会错的。

### 四、启动Docker ###

#### 4.1 关于端口 ####

`Docker`应用需要用到各种端口

*  企业中选择逐一去修改防火墙设置。

# 开放某个端口 这里以8080为例
    firewall-cmd --zone=public --add-port=8080/tcp --permanent
    # 重启防火墙，让刚开开放的端口生效
    firewall-cmd --reload
    # 查看已经开放的端口列表
    firewall-cmd --zone=public --list-ports

*  个人学习可以选择直接关闭防火墙，这样任何端口就都被开放了。

# 关闭防火墙
    systemctl stop firewalld
    # 禁止开机启动防火墙
    systemctl disable firewalld
    # 如果以后又想开启防火墙了可以使用如下命令让防火墙开机自启，运行完后重启生效
    systemctl enable firewalld

#### 4.2 Docker启动命令 ####

systemctl start docker  	# 启动docker服务
    
    systemctl stop docker  		# 停止docker服务
    
    systemctl restart docker  	# 重启docker服务
    
    systemctl status docker		# 查看docker状态
    
    systemctl enable docker		# 开机自启docker
    
    docker info					# 查看docker概要信息

#### 4.3 查看docker版本 ####

docker -v

只要能正确显示当前的`Docker`版本就说明`Docker`安装成功！

#### 4.4 帮助命令 ####

# 查看docker总体帮助文档： 
    docker --help
    # 查看docker命令帮助文档： 
    docker 具体命令 --help

#### 4.5 配置docker的阿里云镜像加速 ####

阿里云镜像加速官方文档：

https://cr.console.aliyun.com/cn-hangzhou/instances/mirrors

在`CentOS`栏目下得知配置镜像加速器。

针对`Docker`客户端版本大于 1.10.0 的用户。

可以通过修改`daemon`配置文件`/etc/docker/daemon.json`来使用加速器。

# 在etc目录下创建一个docker目录 
    sudo mkdir -p /etc/docker
    # 在/etc/docke文件新建/daemon.json，并把 EOF之间的内容写到daemon.json中去
    sudo tee /etc/docker/daemon.json <<-'EOF'
    {
      "registry-mirrors": ["https://pi7aby9g.mirror.aliyuncs.com"]
    }
    EOF
    # 重新加载daemon.json文件
    sudo systemctl daemon-reload
    # 重启docker
    sudo systemctl restart docker

[d55a9037ebaa4b889dc4b036515f0fd6.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/08/9d5deadba909449cb14af34b52e6c120.png
[b6a0913def694906af3d2f9a3a4cb133.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/08/3fa4ddc9c9da473992e471863edfdbb4.png
[a11401d6dbd34e67852d38944f4ae164.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/08/8cc649a41ad8481fb8e3c15cdb5192cf.png