Docker从入门到实践(一)

2020/6/28 14:22:00

Docker——入门实战(一)

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I. Docker

简介

Docker是一种新兴的虚拟化技术,能够一定程度上的代替传统虚拟机。不过,Docker 跟传统的虚拟化方式相比具有众多的优势。我也将Docker类比于Python虚拟环境,可以有效的配置各个版本的开发环境,比如深度学习与Java环境。

 

优势

先用一张Docker — 从入门到实践里的图整体感受一下其独特的优势:

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l   更高效的利用系统资源:由于容器不需要进行硬件虚拟以及运行完整操作系统等额外开销,Docker 对系统资源的利用率更高。无论是应用执行速度、内存损耗或者文件存储速度,都要比传统虚拟机技术更高效。因此,相比虚拟机技术,一个相同配置的主机,往往可以运行更多数量的应用。

l   更快速的启动时间:传统的虚拟机技术启动应用服务往往需要数分钟,而Docker 容器应用,由于直接运行于宿主内核,无需启动完整的操作系统,因此可以做到秒级、甚至毫秒级的启动时间。大大的节约了开发、测试、部署的时间。

l   一致的运行环境:开发过程中一个常见的问题是环境一致性问题。由于开发环境、测试环境、生产环境不一致,导致有些bug 并未在开发过程中被发现。而Docker 的镜像提供了除内核外完整的运行时环境,确保了应用运行环境一致性,从而不会再出现「这段代码在我机器上没问题啊」这类问题。

l   持续交付和部署:Docker是build once,run everywhere. 使用Docker 可以通过定制应用镜像来实现持续集成、持续交付、部署。开发人员可以通过Dockerfile 来进行镜像构建,并结合持续集成(Continuous Integration) 系统进行集成测试,而运维人员则可以直接在生产环境中快速部署该镜像,甚至结合持续部署(Continuous Delivery/Deployment) 系统进行自动部署。

l   更轻松的迁移:Docker 使用的分层存储以及镜像的技术,使得应用重复部分的复用更为容易,也使得应用的维护更新更加简单,基于基础镜像进一步扩展镜像也变得非常简单。此外,Docker 团队同各个开源项目团队一起维护了一大批高质量的官方镜像,既可以直接在生产环境使用,又可以作为基础进一步定制,大大的降低了应用服务的镜像制作成本。使用Dockerfile 使镜像构建透明化,不仅仅开发团队可以理解应用运行环境,也方便运维团队理解应用运行所需条件,帮助更好的生产环境中部署该镜像。

 

II. Docker中基本概念3.jpg

镜像(Image)

镜像,从认识上简单的来说,就是面向对象中的类,相当于一个模板。从本质上来说,镜像相当于一个文件系统。Docker 镜像是一个特殊的文件系统,除了提供容器运行时所需的程序、库、资源、配置等文件外,还包含了一些为运行时准备的一些配置参数(如匿名卷、环境变量、用户等)。镜像不包含任何动态数据,其内容在构建之后也不会被改变。

 

容器(Container)

容器,从认识上来说,就是类创建的实例,就是依据镜像这个模板创建出来的实体。容器的实质是进程,但与直接在宿主执行的进程不同,容器进程运行于属于自己的独立的命名空间。因此容器可以拥有自己的root 文件系统、自己的网络配置、自己的进程空间,甚至自己的用户ID 空间。容器内的进程是运行在一个隔离的环境里,使用起来,就好像是在一个独立于宿主的系统下操作一样。这种特性使得容器封装的应用比直接在宿主运行更加安全。

 

仓库(Repository)

仓库,从认识上来说,就好像软件包上传下载站,有各种软件的不同版本被上传供用户下载。镜像构建完成后,可以很容易的在当前宿主机上运行,但是,如果需要在其它服务器上使用这个镜像,我们就需要一个集中的存储、分发镜像的服务,Docker Registry 就是这样的服务。

 

Docker版本

Docker 划分为CE 和EE。CE 即社区版(免费,支持周期三个月),EE 即企业版,强调安全,付费使用。Docker在1.13 版本之后,从2017年的3月1日开始,版本命名规则变为如下:

项目

说明

版本格式

YY.MM

Stable版本

每个季度发行

Edge版本

每个月发型

Docker CE 每月发布一个Edge 版本(17.03, 17.04, 17.05…),每三个月发布一个Stable 版本(17.03, 17.06, 17.09…),Docker EE 和Stable 版本号保持一致,但每个版本提供一年维护。

 

分层存储

因为镜像包含操作系统完整的root 文件系统,其体积往往是庞大的,因此在Docker设计时,就充分利用Union FS 的技术,将其设计为分层存储的架构。所以严格来说,镜像并非是像一个ISO 那样的打包文件,镜像只是一个虚拟的概念,其实际体现并非由一个文件组成,而是由一组文件系统组成,或者说,由多层文件系统联合组成。

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镜像构建时,会一层层构建,前一层是后一层的基础。每一层构建完就不会再发生改变,后一层上的任何改变只发生在自己这一层。比如,删除前一层文件的操作,实际不是真的删除前一层的文件,而是仅在当前层标记为该文件已删除。在最终容器运行的时候,虽然不会看到这个文件,但是实际上该文件会一直跟随镜像。因此,在构建镜像的时候,需要额外小心,每一层尽量只包含该层需要添加的东西,任何额外的东西应该在该层构建结束前清理掉。

 

分层存储的特征还使得镜像的复用、定制变的更为容易。甚至可以用之前构建好的镜像作为基础层,然后进一步添加新的层,以定制自己所需的内容,构建新的镜像。