Docker虚拟化实战学习——基础篇
Docker虚拟化实战和企业案例演练深入剖析虚拟化技术概念和应用场景虚拟化，一是项技术～～，是一种资源解决方案。虚拟化技术是将物理资源转变为逻辑上可以管理的资源，以打破物理结构之间的壁垒，使计算元件运行在虚拟的基础上，而不是真实的物理资源上。通过虚拟化技术，可以将物理资源转变为逻辑资源(虚拟机)，应用程序服务运行在虚拟资源上，而不是真实的物理机上。VMware workstation 属于个人版虚
深入剖析虚拟化技术概念和应用场景
虚拟化，一是项技术～～，是一种资源解决方案。
虚拟化技术是将物理资源转变为逻辑上可以管理的资源，以打破物理结构之间的壁垒，使计算元件运行在虚拟的基础上，而不是真实的物理资源上。
通过虚拟化技术，可以将物理资源转变为逻辑资源(虚拟机)，应用程序服务运行在虚拟资源上，而不是真实的物理机上。
VMware workstation 属于个人版虚拟化软件，称为虚拟机软件。将物理资源转变为多台虚拟机，应用软件运行在虚拟机中，各个虚拟机共享物理机的资源 (CPU，硬盘，网卡，内存，IO设备...)
虚拟化技术的落地，底层就必须有物理机支撑！
单纯的物理机器是不能直接虚拟化的，都需要虚拟化软件来实现。目前主流的虚拟化软件有：KVM，XEN，ESXI，HP-V，Docker，Virtual BOX等
虚拟化技术的应用场景
企业需求：部署一百套Nginx WEB服务，要求对外端口为80，要求独立服务器部署
传统方案：采购一百台低配硬件物理机，每台物理机部署一套Nginx WEB服务
虚拟化方案：采购10台高配硬件物理机，每台物理机虚拟10台虚拟机，每台虚拟机独立部署一套Nginx WEB服务
很明显，第二种方案，从成本、部署难度、维护等方面，第二种都是比第一种好的。
所以，虚拟化的意义：对于硬件设备资源的最大化利用，降低企业各种费用成本，简化后期资源部署和维护，动态满足企业需求，基于虚拟化资源来代替待淘汰的物理资源
云计算技术概念和应用场景
深入剖析Docker虚拟化概念和底层原理
Docker简介
Docker是虚拟化技术的一种，也是目前使用比较多的一种。Go语言开发引擎
Docker利用“集装箱”(容器)的原理，将系统、开发软件包、依赖环境等统一打包到容器中，将整个容器部署至其他的平台或者服务器上。
容器技术：一种虚拟化的方案，和传统的虚拟机(通过中间层"guerst OS"运行服务)不同，Docker直接运行在操作系统之上。因此容器虚拟化也被称之为操作系统虚拟化。Docker容器依赖于Linux内核特性，Namespace和Cgroups，所以只能运行在Linux之上。
官方定义：Docker是一个开元的应用容器引擎，让开发者可以打包他们呢的应用以及依赖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，相互之间没有任何接口(iphone的app也是这样)，几乎没有性能开销；可以很容易在机器和数据中心运行。最重要的是，他们不依赖任何语言，框架甚至系统
Docker虚拟化技术比传统虚拟化技术的优点
假设基于传统虚拟化和Docker虚拟化部署Nginx WEB服务，两种方案部署如下：
传统虚拟化：硬件服务器-HostOS-VMM-GuestOS-Nginx WEB服务
Docker虚拟化：用剑服务器-HostOS-VMM-Nginx WEB服务
传统的虚拟化，不能直接启Nginx WEB，Docker可以直接启动Nginx WEB
如果是传统虚拟化技术，原本只需要很少资源的服务应用，就需要很大的“guestOS“资源来支撑真正的服务
Docker目标
提供简单轻量级的建模方式（docker的启动是毫秒级的）
职责的逻辑分离：开发人员只需要关注容器中运行的程序，运维人员只需要关注对容器的管理。Docker开发提高了开发程序和部署容器的一致性
快速高效的开发声明周期：缩短代码从开发、测试到部署上线的生命周期
鼓励使用面向服务的架构：docker推荐单个容器只运行一个应用程序/进程，这样就形成了一个分布式的应用程序模型，避免服务之间的互相影响。实现 高内聚 低耦合
Docker的使用场景
使用Docker容器开发、测试、部署服务。
docker本身是轻量级的，所以本地开发人员可以构建、运行并分享docker容器，容器可以在开发环境中创建，然后提交到测试，在到生产环境。
创建隔离的运行环境
在很多企业应用中，同一服务的不同版本可能服务于不同的用户，使用Docker很容易创建不同的环境来运行不同版本的服务
搭建测试环境
有于Docker的轻量化，所以开发者很容易在本地搭建测试环境，用来测试程序在不同系统下的兼容性，甚至集群式的测试环境。
构建多用户的平台服务(PaaS)基础设施
即同软件即服务(SaaS)应用程序
高性能、超大规模的宿主机部署
Docker的基本组成
Docker基本组成：
Docker Client 客户端
Docker Daemon 守护进程
Docker Image 镜像
Docker Container 容器
Docker Registry 仓库
Docker客户端/守护进程：
docker是C/S架构的程序，docker客户端向服务端发送请求，守护进程处理完所有的工作，并返回处理结果。客户端对服务端的访问，既可以是本地，也可以通过远程
Docker镜像：
docker镜像是docker容器的基石。跟ISO镜像类似，静止的模版，用于Docker容器的底层基础文件
docker镜像是一个层叠的只读文件系统：
最低端是一个引导文件系统 bootfs
第二层是rootfs，位于引导文件系统之上，可以是一种或多种操作系统(redhat/ubuntu等)，在docker中，rootfs永远是只读方式，并且利用联合加载技术(union mount)，加载更多的只读文件系统
Docker容器：
docker容器通过docker镜像启动，是将Docker镜像运行的实体，是活动的。
当一个容器启动时，会再docker镜像的最顶层加载一个读写文件系统，docker中运行的程序就是在该层进行运行的，第一次启动是，初始化的读写层是空的，所有的写操作都应用在该层(从只读的底层复制到读写层(写时复制技术))
Docker镜像和容器的关系，跟程序和进程的关系类似
Docker仓库：
存放Docker镜像的地方，一般分为公共仓库和私有仓库，docker公司提供了一个自己的仓库"Docker Hub"
Docker的相关技术
Docker依赖Linux的内核特性有：Cgroup(控制组)和Namespace(命名空间)
Namespace
命名空间是一种封装的概念，在操作系统层面上，提供了系统资源的隔离，系统资源包括{进程、文件系统、网络等}。Linux实现命名空间的目的：为了实现轻量级虚拟化服务，在不同一命名空间下的进程，彼此毫无关系。
docker使用了五种命名空间：
PID 进程隔离
NET 管理网络接口
IPC 管理进程间通信
MNT 管理挂载点，文件系统间的隔离
UTS 管理内核和版本标示的隔离
Cgroup(Control Groups)
Cgroup对隔离的资源进行管理，是一种用来限制、记录，隔离进程组资源的机制。就是为了容器技术而生的。
Cgroup对资源的管理方式：
资源限制 如：对内存的分配上限
优先级设定 如：某个进程优先使用cpu时间片
资源计量 计算进程组使用了多少系统资源，尤其时在记费系统中
资源控制 将进程组挂起或恢复
Docker容器的能力：
文件系统隔离：每隔容器都有自己的root文件系统
进程隔离：每个容器都运行在自己的进程环境中，互相不影响
网络隔离：容器间的虚拟网络接口和IP地址都是分开的
资源隔离和分组：使用Cgroups将CPU和内存之类的物理资源独立的分配给每个Docker容器
Docker基础命令使用
部署Docker虚拟化平台内核要求：Linux内核版本：3.8+，推荐内核版本3.10+，对应的Linux发行版：RHEL7.x和CentOS7.x；
部署Docker虚拟化技术，对物理机配置容量没有要求，生产环境尽量使用高配物理机。如：京东线上，64C(CPU)+256G(内存)+2T(分布式部署)，JDOS2.0弹性云。
Docker的安装与配置
部署环境：
OS：RedHat7.3
下载安装Docker软件包
[root@docker mnt]# yum install docker* 。。。 Installing: docker-engine x86_64 1.13.1-1.el7.centos /docker-engine-1.13.1-1.el7.centos.x86_64 65 M docker-engine-selinux noarch 1.13.1-1.el7.centos /docker-engine-selinux-1.13.1-1.el7.centos.noarch 43 k Installing for dependencies: audit-libs-python x86_64 2.6.5-3.el7 rhel7.3 70 k checkpolicy x86_64 2.5-4.el7 rhel7.3 290 k libcgroup x86_64 0.41-11.el7 rhel7.3 65 k libseccomp x86_64 2.3.1-2.el7 rhel7.3 56 k libsemanage-python x86_64 2.5-4.el7 rhel7.3 103 k libtool-ltdl x86_64 2.4.2-21.el7_2 rhel7.3 49 k policycoreutils-python x86_64 2.5-8.el7 rhel7.3 444 k python-IPy noarch 0.75-6.el7 rhel7.3 32 k setools-libs x86_64 3.3.8-1.1.el7 rhel7.3 610 k 。。。 [root@docker mnt]# rpm -qa | grep docker docker-engine-1.13.1-1.el7.centos.x86_64 docker-engine-selinux-1.13.1-1.el7.centos.noarch
启动Docker
[root@docker mnt]# systemctl start doceker Failed to start doceker.service: Unit not found. [root@docker mnt]# systemctl start docker [root@docker mnt]# ps -ax | grep docker 11435 ? Ssl 0:00 /usr/bin/dockerd 11438 ? Ssl 0:00 docker-containerd -l unix:///var/run/docker/libcontainerd/docker-containerd.sock --metrics-interval=0 --start-timeout 2m --state-dir /var/run/docker/libcontainerd/containerd --shim docker-containerd-shim --runtime docker-runc 11544 pts/0 R+ 0:00 grep --color=auto docker [root@docker mnt]# docker version Client: Version: 1.13.1 API version: 1.26 Go version: go1.7.5 Git commit: 092cba3 Built: Wed Feb 8 06:38:28 2017 OS/Arch: linux/amd64 Server: Version: 1.13.1 API version: 1.26 (minimum version 1.12) Go version: go1.7.5 Git commit: 092cba3 Built: Wed Feb 8 06:38:28 2017 OS/Arch: linux/amd64 Experimental: false
基于Docker引擎启动Nginx容器，并且实现通过物理机wget、curl实现访问
首先，需要从Docker官网获取Docker镜像，
docker search nginx | moredocker search nginx | more docker pull docker.io/nginx
由于国外网站下载速度比较慢，所以可以替换为国内的docker仓库，具体方法：
[root@docker ~]# cat >/etc/docker/daemon.json << EOF { "registry-mirrors": ["https://registry.docker-cn.com"] } EOF [root@docker ~]# cat /etc/docker/daemon.json { "registry-mirrors": ["https://registry.docker-cn.com"] } 重启Docker服务，这样就可以取下载Docker镜像了
为什么要为Docker配置国内镜像？？？在正常情况下，docker有一个默认连接的国外官方镜像，在国外的网友访问该官方镜像自然不成问题，但是国内毕竟不是国外，由于国情不同，中国的网络访问国外官方镜像网速一向很慢，而且往往还会遭遇断网的窘境，所以说我们要想正常使用docker的镜像，那么我们就不得不配置相应的国内镜像。
Docker可以配置的国内镜像有很多可供选择，比如说：阿里云，网易蜂巢，DaoCloud，Docker中国区官方镜像等，这些都是可以提供给大家随意选择的不错的镜像仓库。
Docker容器的基本操作
将本地tar包载入到本地镜像库使用docker load命令
[root@localhost packages]# docker load --input ubuntu.tar 454970bd163b: Loading layer [==================================================>] 196.8 MB/196.8 MB 38112156678d: Loading layer [==================================================>] 208.9 kB/208.9 kB 4e1f7c524148: Loading layer [==================================================>] 4.608 kB/4.608 kB 56063ad57855: Loading layer [==================================================>] 1.024 kB/1.024 kB [root@localhost packages]# docker images REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED SIZE ubuntu latest 07c86167cdc4 2 years ago 188 MB
启动容器：
docker run IMAGE [COMMAND] [ARG...]
run 在新容器中执行命令
IMAGE 指定的镜像
COMMAND 命令
ARG 参数
[root@localhost packages]# docker run ubuntu echo "hello world" hello world
一次启动执行一个命令的容器是docker中最基本的运行方式，docker提供了一个交互式启动容器的方式
docker run -i -t IMAGE /bin/bash
-i 为容器始终打开标准输入
-t 为创建的容器的tty终端
[root@localhost packages]# docker run -it ubuntu /bin/bash root@855833c3672f:/# echo "hello docker" hello docker root@855833c3672f:/# ls bin boot dev etc home lib lib64 media mnt opt proc root run sbin srv sys tmp usr var
查看容器：
docker ps [-a] [-l]
-a 列出所有容器
-l 列出最新创建的容器
[root@localhost packages]# docker ps -a CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES 855833c3672f ubuntu "/bin/bash" 45 seconds ago Exited (0) 10 seconds ago flamboyant_rosalind 797239db86e0 ubuntu "echo 'hello world'" About a minute ago Exited (0) About a minute ago flamboyant_khorana 77b29f9efa08 b809f199bbb9 "/bin/bash" 6 minutes ago Created stoic_leavitt
执行结果参数：
[root@localhost packages]# docker ps -a CONTAINER ID（docker守护进程在启动容器时为容器分配的唯一ID） IMAGE（） COMMAND（） CREATED（） STATUS（） PORTS（） NAMES（docekr守护进程为容器自动分配的名字）
docker inspect查看容器后面添加容器的唯一ID或者NAMES
docker自定义容器名字
docker run --name=vector_name -i -t ubuntu /bin/bash
[root@localhost packages]# docker run --name=fsx_docker -it ubuntu /bin/bash root@304d46ba1c87:/# exit exit [root@localhost packages]# docker ps -l CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES 304d46ba1c87 ubuntu "/bin/bash" 11 seconds ago Exited (0) 7 seconds ago fsx_docker
重新启动已经停止的容器
docker start [-i] vector_name
-i 以交互模式启动
删除容器
仅仅用来删除的容器，不能删除正在用运行的命令
[root@localhost packages]# docker ps -a CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES 304d46ba1c87 ubuntu "/bin/bash" 2 minutes ago Up 39 seconds fsx_docker 855833c3672f ubuntu "/bin/bash" 5 minutes ago Exited (0) 4 minutes ago flamboyant_rosalind 797239db86e0 ubuntu "echo 'hello world'" 5 minutes ago Exited (0) 5 minutes ago flamboyant_khorana 77b29f9efa08 b809f199bbb9 "/bin/bash" 10 minutes ago Created stoic_leavitt [root@localhost packages]# docker rm 855833c3672f 855833c3672f [root@localhost packages]# docker rm 797239db86e0 797239db86e0 [root@localhost packages]# docker ps -a CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES 304d46ba1c87 ubuntu "/bin/bash" 3 minutes ago Up About a minute fsx_docker 77b29f9efa08 b809f199bbb9 "/bin/bash" 11 minutes ago Created stoic_leavitt
总结
docker load --input 将本地容器仓库的tar包导入成镜像
docker run -it --name 启动一个新的容器
docker ps -a -l 查看容器
docker inspect 查看具体容器的信息
docker start -i 启动已经存在的容器
docker rm 删除一个容器
Docker守护式容器
我们需要一个长期运行的容器提供服务，这就是守护式容器；可以长期运行
docker run -it IMAGE /bin/bash
ctrl+p ctrl+q
[root@localhost packages]# docker ps -a CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES [root@localhost packages]# docker run -it --name=fsx1 ubuntu /bin/bash root@dcbb80e0404b:/# [root@localhost packages]# docker ps CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES dcbb80e0404b ubuntu "/bin/bash" 26 seconds ago Up 25 seconds fsx1 //注意：此时的容器仍是启动状态，就意味着它还在运行
再次进入退出(仍在启动中)的容器（附加到运行中的容器）
docker attach docker_name
[root@localhost packages]# docker attach fsx1 root@dcbb80e0404b:/#
启动守护式容器
docker run -d IMAGE COMMAND ARG...
-d 在启动容器时，使用后台
这是启动守护式容器最重要的命令
[root@localhost packages]# docker run --name=fsx2 -d ubuntu /bin/bash -c "while true;do echo hello;sleep 1;done" 529cea9c4075854083e1d025f5639055a8cde98d17fe4d6d74a208215d706427 [root@localhost packages]# docker ps CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES 529cea9c4075 ubuntu "/bin/bash -c 'whi..." 5 seconds ago Up 3 seconds fsx2 //容器一直在运行
使用log命令查看容器内部运行状况
docker logs -f -t --tail vector_name
-f 一直跟踪logs，时时更新
-t 在返回结果上加上时间戳
--tail 返回结尾出多少书量的日志，不指定返回全部
[root@localhost packages]# docker logs -f -t --tail 5 fsx2 2018-05-24T03:35:35.642795622Z hello 2018-05-24T03:35:36.643727589Z hello 2018-05-24T03:35:37.644724326Z hello 2018-05-24T03:35:38.645707632Z hello 2018-05-24T03:35:39.646708718Z hello 2018-05-24T03:35:40.647727168Z hello 2018-05-24T03:35:41.648612161Z hello 2018-05-24T03:35:42.649668735Z hello ^C
查看容器内部进程
docker top vector_name
[root@localhost packages]# docker top fsx2 UID PID PPID C STIME TTY TIME CMD root 11775 11758 0 11:32 ? 00:00:00 /bin/bash -c while true;do echo hello;sleep 1;done root 13142 11775 0 11:37 ? 00:00:00 sleep 1
在docker运行中的容器启动新的进程（docker的理念是一个容器运行一个服务）：
docker exec -d -i -t vector_name COMMAND ARG...
与run命令相似
[root@localhost packages]# docker exec -it fsx2 /bin/bash root@529cea9c4075:/# echo hello fsx hello fsx root@529cea9c4075:/# [root@localhost packages]# docker top fsx2 UID PID PPID C STIME TTY TIME CMD root 11775 11758 0 11:32 ? 00:00:00 /bin/bash -c while true;do echo hello;sleep 1;done root 13440 13423 0 11:40 pts/5 00:00:00 /bin/bash root 13475 11775 0 11:40 ? 00:00:00 sleep 1 //这里使用ctrl+p ctrl+q
停止守护式容器
docker stop vector_name
docker kill vector_name
stop是发送一个信号给容器，等待停止
kill直接停止容器
[root@localhost packages]# docker ps CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES 529cea9c4075 ubuntu "/bin/bash -c 'whi..." 9 minutes ago Up 9 minutes fsx2 dcbb80e0404b ubuntu "/bin/bash" 18 minutes ago Up 18 minutes fsx1 [root@localhost packages]# docker stop fsx1 fsx1 [root@localhost packages]# docker kill fsx2 fsx2
总结
ctrl+p ctrl+q 将交互式容器转到后台
docker run -d 创建一个守护式容器
docker logs 查看容器日志
docker top 查看容器内部进程
docker exec 为运行中的容器启动一个新进程
docker stop/kill 停止一个容器
这里只介绍一些常见的docker命令，及子命令使用；更多信息可以使用docker帮助文件
man docker-run(logs、stop、exec...)
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