容器化技术Docker

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容器化技术Docker

Docker是什么

Docker特点

Docker的设计目标是什么

[Docker 优势](#Docker 优势)

Docker是利用容器来实现的一种轻量级的虚拟技术,从而在保证隔离性的同时达到节省资源的目的。Docker的可移植性可以让它一次建立,到处运行。Docker的度量可以从以下四个方面进行:

Docker容器使用AUFS作为文件系统,有如下优势

容器应用场景


容器化技术Docker

Docker是什么

1、使用最广泛的开源容器引擎

2、一种操作系统级的虚拟化技术

3、依赖于linux内核特性:Namespace命名空间,隔离资源) Cgroup(资源限制)

4、一个简单的应用程序打包工具

Docker特点

1、提高了上线部署发布的效率

2、资源利用率提高

3、提供一致的环境

4、对环境臃肿进行解耦

Docker的设计目标是什么

开发运维职责分明 k8s yaml
多环境保持一致

Docker 优势

1、交付物标准化

Docker是软件工程领域的"标准化"交付组件,最恰到好处的类比是"集装箱"。

集装箱将零散、不易搬运的大量物品封装成一个整体,集装箱更重要的意义在于它提供了一种通用的封装货物的标准,卡车、火车、货轮、桥吊等运输或搬运工具采用此标准,隧道、桥梁等也采用此标准。以集装箱为中心的

标准化设计大大提高了物流体系的运行效率。

传统的软件交付物包括:应用程序、依赖软件安装包、配置说明文档、安装文档、上线文档等非标准化组件。

Docker的标准化交付物称为"镜像",它包含了应用程序及其所依赖的运行环境,大大简化了应用交付的模式。

2、一次构建,多次交付

类似于集装箱的"一次装箱,多次运输",Docker镜像可以做到"一次构建,多次交付"。当涉及到应用程序多副本

部署或者应用程序迁移时,更能体现Docker的价值。

3、应用隔离

集装箱可以有效做到货物之间的隔离,使化学物品和食品可以堆砌在一起运输。Docker可以隔离不同应用程序

之间的相互影响,但是比虚拟机开销更小。

总之,容器技术部署速度快,开发、测试更敏捷;提高系统利用率,降低资源成本。

Docker的度量

Docker是利用容器来实现的一种轻量级的虚拟技术,从而在保证隔离性的同时达到节省资源的目的。Docker的可移植性可以让它一次建立,到处运行。Docker的度量可以从以下四个方面进行:

1)隔离性

Docker采用libcontainer作为默认容器,代替了以前的LXC。libcontainer的隔离性主要是通过内核的命名空间来实现 的,有pid、net、ipc、mnt、uts命令空间,将容器的进程、网络、消息、文件系统和主机名进行隔

离。

2)可度量性

Docker主要通过cgroups控制组来控制资源的度量和分配。

3)移植性

Docker利用AUFS来实现对容器的快速更新。

AUFS是一种支持将不同目录挂载到同一个虚拟文件系统下的文件系统,支持对每个目录的读写权限管理。AUFS具有层的概念,每一次修改都是在已有的只写层进行增量修改,修改的内容将形成新的文件层,不影响原有的层。

4)安全性

安全性可以分为容器内部之间的安全性;容器与托管主机之间的安全性。

容器内部之间的安全性主要是通过命名空间和cgroups来保证的。

容器与托管主机之间的安全性主要是通过内核能力机制的控制,可以防止Docker非法入侵托管主机。

Docker容器使用AUFS作为文件系统,有如下优势

1)节省存储空间

多个容器可以共享同一个基础镜像存储。

2)快速部署

如果部署多个来自同一个基础镜像的容器时,可以避免多次复制操作。

3)升级方便

升级一个基础镜像即可影响到所有基于它的容器。

4)增量修改

可以在不改变基础镜像的同时修改其目录的文件,所有的更高都发生在最上层的写操作层,增加了基础镜像的可共享内容。

容器应用场景
  1. 简化配置

这是Docker公司宣传的Docker的主要使用场景。虚拟机的最大好处是能在你的硬件设施上运行各种配置不一样

  1. 代码流水线(Code Pipeline)管理

前一个场景对于管理代码的流水线起到了很大的帮助。代码从开发者的机器到最终在生产环境上的部署,需要经过很多的中间环境。而每一个中间环境都有自己微小的差别,Docker给应用提供了一个从开发到上线均一致的环境,让代码的流水线变得简单不少。

  1. 提高开发效率

这就带来了一些额外的好处:Docker能提升开发者的开发效率。如果你想看一个详细一点的例子,可以参考Aater在DevOpsDays Austin 2014 大会或者是DockerCon上的演讲。

不同的开发环境中,我们都想把两件事做好。一是我们想让开发环境尽量贴近生产环境,二是我们想快速搭建开发环境。

理想状态中,要达到第一个目标,我们需要将每一个服务都跑在独立的虚拟机中以便监控生产环境中服务的运行状态。然而,我们却不想每次都需要网络连接,每次重新编译的时候远程连接上去特别麻烦。这就是Docker做的特别好的地方,开发环境的机器通常内存比较小,之前使用虚拟的时候,我们经常需要为开发环境的机器加内存,而现在Docker可以轻易的让几十个服务在Docker中跑起来。

  1. 隔离应用

有很多种原因会让你选择在一个机器上运行不同的应用,比如之前提到的提高开发效率的场景等。

我们经常需要考虑两点,一是因为要降低成本而进行服务器整合,二是将一个整体式的应用拆分成松耦合的单个服务(译者注:微服务架构)。如果你想了解为什么松耦合的应用这么重要,请参考Steve Yege的这篇论文,文中将Google和亚马逊做了比较。

  1. 整合服务器

正如通过虚拟机来整合多个应用,Docker隔离应用的能力使得Docker可以整合多个服务器以降低成本。由于没有多个操作系统的内存占用,以及能在多个实例之间共享没有使用的内存,Docker可以比虚拟机提供更好的服务器整合解决方案。

  1. 调试能力

Docker提供了很多的工具,这些工具不一定只是针对容器,但是却适用于容器。它们提供了很多的功能,包括可以为容器设置检查点、设置版本和查看两个容器之间的差别,这些特性可以帮助调试Bug。你可以在《Docker拯救世界》的文章中找到这一点的例证。

  1. 多租户环境

另外一个Docker有意思的使用场景是在多租户的应用中,它可以避免关键应用的重写。我们一个特别的关于这个场景的例子是为IoT(译者注:物联网)的应用开发一个快速、易用的多租户环境。这种多租户的基本代码非常复杂,很难处理,重新规划这样一个应用不但消耗时间,也浪费金钱。

使用Docker,可以为每一个租户的应用层的多个实例创建隔离的环境,这不仅简单而且成本低廉,当然这一切得益于Docker环境的启动速度和其高效的命令。

  1. 快速部署

在虚拟机之前,引入新的硬件资源需要消耗几天的时间。虚拟化技术(Virtualization)将这个时间缩短到了分钟级别。而Docker通过为进程仅仅创建一个容器而无需启动一个操作系统,再次将这个过程缩短到了秒级。这正是Google和Facebook都看重的特性。

Docker三大核心组件

Docker 镜像 - Docker images

Docker 仓库 - Docker registeries

Docker 容器 - Docker containers

docker 仓库:

用来保存镜像,可以理解为代码控制中的代码仓库。同样的,Docker 仓库也有公有和私有的概念。

公有的 Docker 仓库名字是 Docker Hub。Docker Hub 提供了庞大的镜像集合供使用。这些镜像可以是自己创建,或者在别人的镜像基础上创建。Docker 仓库是 Docker 的分发部分。

docker 镜像:

Docker 镜像是 Docker 容器运行时的只读模板,每一个镜像由一系列的层 (layers) 组成。Docker 使用 UnionFS 来将这些层联合到单独的镜像中。UnionFS 允许独立文件系统中的文件和文件夹(称之为分支)被透明覆盖,形成一个单独连贯的文件系统。正因为有了这些层的存在,Docker 是如此的轻量。当你改变了一个 Docker 镜像,比如升级到某个程序到新的版本,一个新的层会被创建。因此,不用替换整个原先的镜像或者重新建立(在使用虚拟机的时候你可能会这么做),只是一个新的层被添加或升级了。现在你不用重新发布整个镜像,只需要升级,层使得分发 Docker 镜像变得简单和快速。

在 Docker 的术语里,一个只读层被称为镜像,一个镜像是永久不会变的。

由于 Docker 使用一个统一文件系统,Docker 进程认为整个文件系统是以读写方式挂载的。 但是所有的变更都发生顶层的可写层,而下层的原始的只读镜像文件并未变化。由于镜像不可写,所以镜像是无状态的。

每一个镜像都可能依赖于由一个或多个下层的组成的另一个镜像。下层那个镜像是上层镜像的父镜像。

镜像名字:

registry/repo:tag

daocloud.io/library/centos:7

基础镜像:

一个没有任何父镜像的镜像,谓之基础镜像。

镜像ID:

所有镜像都是通过一个 64 位十六进制字符串 (内部是一个 256 bit 的值)来标识的。 为简化使用,前 12 个字符可以组成一个短ID,可以在命令行中使用。短ID还是有一定的碰撞机率,所以服务器总是返回长ID。

Docker 容器:

Docker 容器和文件夹很类似,一个Docker容器包含了所有的某个应用运行所需要的环境。每一个 Docker 容器都是从 Docker 镜像创建的。Docker 容器可以运行、开始、停止、移动和删除。每一个 Docker 容器都是独立和安全的应用平台,Docker 容器是 Docker 的运行部分。

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