基础 1 —— Docker 的简介

1.1 Docker 的基本概述1.1.1 为什么要学习 Docker我们写的代码会接触到好几个环境开发环境、测试环境以及生产环境。在实施的过程中经常会出现一些问题。比如我们开发环境使用的是 jdk1.8 的版本而测试环境还是用的 jdk1.7 的版本。如果我们在开发环境上编写的代码放在测试环境上面运行由于开发环境的差异代码测试可能会出现意想不到的错误这就是我们所说的代码的“水土不服”。我们需要如何确保应用能够在这些环境中运行和通过质量检测并且在部署过程中不出现令人头疼的版本、配置问题也无需重新编写代码和进行故障修复答案就是使用容器。Docker 之所以发展如此迅速也是因为它对此给出了一个标准化的解决方案 ——系统平滑移植容器虚拟化技术。环境配置相当麻烦换一台机器就要重来一次费力费时。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。开发人员利用 Docker 可以消除协作编码时“在我的机器上可正常工作”的问题。之前在服务器配置一个应用的运行环境要安装各种软件就拿现在大型的电商项目环境来说Java / RabbitMQ / MySQL / JDBC 驱动包等。安装和配置这些东西有多麻烦就不说了它还不能跨平台。假如我们是在 Windows 上安装的这些环境到了 Linux 又得重新装。况且就算不跨操作系统换另一台同样操作系统的服务器要移植应用也是非常麻烦的。传统上认为软件编码开发 / 测试结束后所产出的成果即是程序或是能够编译执行的二进制字节码等 (java 为例)。而为了让这些程序可以顺利执行开发团队也得准备完整的部署文件让维运团队得以部署应用程式开发需要清楚的告诉运维部署团队用的全部配置文件 所有软件环境。不过即便如此仍然常常发生部署失败的状况。Docker 的出现使得 Docker 得以打破过去「程序即应用」的观念。透过镜像 (images) 将作业系统核心除外运作应用程式所需要的系统环境由下而上打包达到应用程式跨平台间的无缝接轨运作。1.1.2 Docker 的概念Docker 是基于 Go 语言实现的云开源项目。Docker 的主要目标是 “Build, Ship, and Run Any App, Anywhere”也就是通过对应用组件的封装、分发、部署、运行等生命周期的管理使用户的 APP可以是一个 WEB 应用或数据库应用等等及其运行环境能够做到“一次镜像处处运行”。Linux 容器技术的出现就解决了这样一个问题而 Docker 就是在它的基础上发展过来的。将应用打成镜像通过镜像成为运行在 Docker 容器上面的实例而 Docker 容器在任何操作系统上都是一致的这就实现了跨平台、跨服务器。只需要一次配置好环境换到别的机子上就可以一键部署好大大简化了操作。一句话总结Docker 是解决了运行环境和配置问题的软件容器方便做持续集成并有助于整体发布的容器虚拟化技术。1.2 容器与虚拟机比较1.2.1 传统的虚拟机虚拟机 (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 Windows10 系统里面运行 Linux 系统 CentOS7。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。这类虚拟机完美的运行了另一套系统能够使应用程序操作系统和硬件三者之间的逻辑不变。传统的虚拟机技术基于安装在主操作系统上的虚拟机管理系统 (如 virtual box、vmware 等)在虚拟机上再安装操作系统最后在操作系统里面安装部署各种应用。传统的虚拟机也有一些缺点资源占用多、冗余步骤多、启动慢。1.2.2 容器化虚拟技术由于前面虚拟机存在某些缺点Linux 发展出了另一种虚拟化技术Linux 容器 (Linux Containers缩写为 LXC)。Linux 容器是与系统其他部分隔离开的一系列进程从另一个镜像运行并由该镜像提供支持进程所需的全部文件。容器提供的镜像包含了应用的所有依赖项因而在从开发到测试再到生产的整个过程中它都具有可移植性和一致性。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。有了容器就可以将软件运行所需的所有资源打包到一个隔离的容器中。容器与虚拟机不同不需要捆绑一整套操作系统只需要软件工作所需的库资源和设置 。系统因此而变得高效轻量并保证部署在任何环境中的软件都能始终如一地运行。Docker 容器是在操作系统层面上实现虚拟化直接复用本地主机的操作系统。而传统虚拟机直接在硬件层面实现虚拟化。与传统的虚拟机相比Docker 体现的优势是启动速度快占用体积小。1.2.3 比较比较了 Docker 和传统虚拟化方式的不同之处传统虚拟机技术是虚拟出一套硬件后在其上运行一个完整操作系统在该系统上再运行所需应用进程。容器内的应用进程直接运行于宿主的内核容器内没有自己的内核且也没有进行硬件虚拟因此容器要比传统虚拟机更为轻便。每个容器之间互相隔离每个容器有自己的文件系统 容器之间进程不会相互影响能区分计算资源。1.3 Docker 的优势1.3.1 一次构建 处处运行更快速的应用交付和部署传统的应用开发完成后需要提供一堆安装程序和配置说明文档安装部署后需根据配置文档进行繁杂的配置才能正常运行。Docker 化之后只需要交付少量容器镜像文件在正式生产环境加载镜像并运行即可应用安装配置在镜像里已经内置好大大节省部署配置和测试验证时间。更便捷的升级和扩缩容随着微服务架构和 Docker 的发展大量的应用会通过微服务方式架构应用的开发构建将变成搭乐高积木一样每个 Docker 容器将变成一块“积木”应用的升级将变得非常容易。当现有的容器不足以支撑业务处理时可通过镜像运行新的容器进行快速扩容使应用系统的扩容从原先的天级变成分钟级甚至秒级。更简单的系统运维应用容器化运行后生产环境运行的应用可与开发、测试环境的应用高度一致容器会将应用程序相关的环境和状态完全封装起来不会因为底层基础架构和操作系统的不一致性给应用带来影响产生新的 BUG。当出现程序异常时也可以通过测试环境的相同容器进行快速定位和修复。更高效的计算资源利用Docker 是内核级虚拟化其不像传统的虚拟化技术一样需要额外的 Hypervisor 支持所以在一台物理机上可以运行很多个容器实例可大大提升物理服务器的 CPU 和内存的利用率。Docker 借鉴了标准的集装箱概念。集装箱将装好的货物运送到世界各地。Docker 将这个模型运用到自己的设计中唯一不同的是集装箱运送的是货物Docker 运输的是软件。1.3.2 大型互联网企业都在使用新浪微博美团蘑菇街1.4 Docker 与 podman 的比较1.4.1 podman 是什么Podman 是 RedHat 的一款产品。Podman 是一个无守护进程的容器引擎用于在 Linux 系统上开发、管理和运行 OCI 容器。容器既可以 root 身份运行也可以在无 root 模式下运行。Podman 是一款集合了命令集的工具设计初衷是为了处理容器化进程的不同任务可以作为一个模块化框架工作。它的工具集包括Buildah容器镜像生成器 Skopeo容器镜像检查管理器 Runc容器运行器和特性构建器并传递给 Podman 和 Buildah Crun可选运行时为 Rootless 容器提供更大的灵活性、控制和安全性1.4.2 Podman 和 Docker 的主要区别守护进程Docker 使用守护进程一个正在后台运行的程序来创建镜像和运行容器。Podman 是无守护进程的架构这意味着它可以在启动容器的用户下运行容器。安全性Podman 允许容器使用 Rootless 特权。Rootless 容器被认为比 Root 特权的容器更安全。在 Docker 中守护进程拥有 Root 权限这使得它们易成为攻击者的首选入侵点。Podman 中的容器默认情况下不具有 Root 访问权限这在 Root 级别和 Rootless 级别之间添加了一个自然屏障提高了安全性。不过Podman 可以同时运行 Root 容器和 Rootless 容器。镜像构建作为一款自给自足的工具Docker 可以自己构建容器镜像。Podman 则需要另一种名为 Buildah 的工具的辅助。多合一和模块化Docker 是一个独立的、强大的工具在整个循环中处理所有的容器化任务有优点也有缺点。Podman 采用模块化的方法依靠专门的工具来完成特定的任务。