Docker——初识

一、技术架构的演进之路

1、单机架构

2、应用数据分离架构

3、应用服务集群架构

五、docker为什么比虚拟机资源利用率高，启动快

一、技术架构的演进之路

1、单机架构

2、应用数据分离架构

3、应用服务集群架构

1、nginx是用来做负载均衡的，可以把它理解为应用层之上，它的上限是5万并发

2、如果nginx再处理不了就在之上再加一层，把它交到它的上层LVS/F5，百万级并发

3、如果还不行就再加，DNS

4、如果还不行就把数据交给上一层（浏览器）

4、读写分离/主从分离架构

5、引用缓存------冷热分离架构

6、垂直分库架构

7、微服务架构

8、容器编排架构

二、docker简介

1、物理机

物理机：实际的服务器或者计算机。相对于虚拟机而言的对实体计算机的称呼。物理机提供给虚拟机以硬件环境，有时也称为"寄主"或"宿主"。

2、虚拟化

是指通过虚拟化技术将一台计算机虚拟为多台逻辑计算机。在一台计算机上同时运行多个逻辑计算机，每个逻辑计算机可运行不同的操作系统，并且应用程序都可以在相互独立的空间内运行而互不影响，从而显著提高计算机的工作效率。

3、容器化

容器化是一种虚拟化技术，又称操作系统层虚拟化。这种技术将操作系统内核虚拟化，可以允许用户空间软件实例被分割成几个独立的单元，在内核中运行，而不是只有一个单一实例运行。这个软件实例，也被称为是一个容器（containers）。对每个实例的拥有者与用户来说，他们使用的服务器程序，看起来就像是自己专用的。容器技术是虚拟化的一种。docker是现今容器技术的事实标准。

三、容器化虚拟化的必要性

虚拟化和容器化的最主要目的就是资源隔离，随着资源隔离的实现逐渐也带来了更大的收益。

1、资源利用率高

将利用率较低的服务器资源进行整合，用更少硬件资源运行更多业务，降低IT支出和运维管理成本。

2、环境标准化

一次构建，随处执行。实现执行环境的标准化发布，部署和运维。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。

3、资源弹性伸缩

根据业务情况，动态调整计算、存储、网络等硬件及软件资源。比如遇到双11了，把服务扩容100个，双11过去了，把扩容的100个收回去。

4、差异化环境提供

同时提供多套差异化的执行环境，限制环境使用资源。

比如我的服务一个以来Ubuntu操作系统，一个服务依赖CentOS操作系统，但是没有预算购买两个物理机，这个时候容器化就能很好的提供多种不同的环境。

5、沙箱安全

为避免不安全或不稳定软件对系统安全性、稳定性造成影响，可使用虚拟化技术构建虚拟执行环境。比如我在容器里面执行rm-rf/*不会把整个服务器搞死，也不影响其他人部署的程序使用。

6、容器对比虚拟机更轻量，启动服务更快

7、维护和拓展交易

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。比如dockerhub提供了很多镜像，各个系统的一个命令就可以拿到了，研发也可以自己定制镜像分享给各个产品。

四、docker和虚拟机的区别

|---------|-----------------------------------|-------------------------------|
| | 传统虚拟机 | docker容器 |
| 磁盘占用 | 几个 GB 到几十个 GB 左右 | 几十 MB 到几百 MB 左右 |
| CPU内存占用 | 虚拟操作系统非常占用 CPU 和内存，需要通过虚拟层调用占用率高 | Docker 引擎占用资源极低，直接作用于硬件资源占用少 |
| 启动速度 | （从开机到运行项目）几分钟 | （从开启容器到运行项目）几秒 |
| 安装管理 | 需要专门的运维技术 | 安装、管理方便 |
| 应用部署 | 系统级别 | 进程级别 |
| 封装程度 | 打包整个操作系统 | 打包项目代码和依赖信息 |

五、docker为什么比虚拟机资源利用率高，启动快

**docker有比虚拟机更少的抽象层。**docker不需要Hypervisor实现硬件资源虚拟化，运行在docker容器上的程序直接使用的是实际物理机的硬件资源。因此在cpu、内存利用率上docker将会在效率上有明显的优势。docker利用的是宿主机的内核，而不需要Guest OS，节省了Guest Os占用的资源。

**docker不需要GuestOS。**创建一个容器时，不需要和虚拟机一样重新加载一个操作系统内核。从而避免引寻，加载操作系统内核返回时耗时耗资源的过程，当新建一个虚拟机时，虚拟机软件需要加载GuestOS，返回新建过程是分钟级别的。而新建一个docker容器只需要几秒钟。

六、docker和JVM虚拟化的区别

|-------|-----------------------------------------------------|-------------------------------------|
| | JVM | Docker容器 |
| 性能 | Jvm 需要占用一定的CPU 和内存 | 基本没有损失 |
| 虚拟层面 | 基于 JVM 虚拟机，更加层 | 基于操作系统，更加通用 |
| 代码无关性 | 一个特定代码的执行平台，它是运行时才存在的，只能支撑特定代码的执行，并且必须是在 jvm 进程内 | 模拟了一整个操作系统，它是静态存在的，可以支撑任何相同平台的应用程序 |
| 主机隔离性 | jvm 不隔离主机 | 通过命名空间实现隔离 |

六、docker的架构

解释：

Docker使用客户端-服务器(C/S)架构模式，使用远程API来管理和创建Docker容器。Docker容器通过Docker镜像来创建。

1、Docker仓库（Registry）

Docker仓库用来保存镜像，可以理解为代码控制中的代码仓库。DockerHub供了庞大的镜像集合供使用。

2、Docker daemon

Dockerdaemon是服务器组件，是Docker最核心的后台进程，我们也把它称为守护进程。它是所有Docker操作的"总管家"，负责管理和维护Docker的所有资源，并响应来自Docker客户端的所有指令。

3、docker客户端（client）

Docker客户端通过命令行或者其他工具使用DockerAPI与Docker的守护进程通信。

4、docker主机（host）

一个物理或者虚拟的机器用于执行Docker守护进程和容器。

5、docker镜像（images）

Docker镜像是用于创建Docker容器的模板。

6、docker容器（container）

容器是独立运行的一个或一组应用。

七、安装docker

有server版本和桌面版本，重心放在桌面版本

1、server版本安装（ubuntu）

（1）安装依赖：

①操作系统的版本

建议ubuntu20.04往上的版本

②CPU支持

ARM64和X86_64两种

（2）安装docker

①确定CPU

bash 复制代码

uname -a

②确定操作系统版本

bash 复制代码

cat /etc/*release*

③卸载旧版本

bash 复制代码

sudo apt-get remove docker docker-engine docker.io containerd runc

④卸载历史版本

bash 复制代码

#卸载软件
sudo apt-get purge docker-ce docker-ce-cli containerd.io docker-buildx-plugin docker-compose-plugin docker-ce-rootless-extras -y

bash 复制代码

#删除目录
sudo rm -rf /var/lib/docker
sudo rm -rf /var/lib/containerd

⑤配置docker下载源

bash 复制代码

#curl命令安装--curl理解为一个客户端
sudo apt install curl -y

bash 复制代码

#创建gap key目录--校验公钥
sudo mkdir -m 0755 -p /etc/apt/keyrings

bash 复制代码

#下载 gpg key
curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | sudo gpg --dearmor --yes -o /etc/apt/keyrings/docker.gpg

bash 复制代码

#配置docker源
echo \
 "deb [arch=$(dpkg --print-architecture) signed-by=/etc/apt/keyrings/docker.gpg] 
https://download.docker.com/linux/ubuntu \
 $(lsb_release -cs) stable" | sudo tee 
/etc/apt/sources.list.d/docker.list > /dev/null

⑥安装

bash 复制代码

#安装
sudo apt-get update
sudo apt-get install docker-ce docker-ce-cli containerd.io docker-buildx-plugin docker-compose-plugin -y

⑦配置和启动

bash 复制代码

#自动启动配置

#配置加载
sudo systemctl daemon-reload 
#启动服务
sudo systemctl start docker 
#开启启动
sudo systemctl enable docker
#查看服务状态
sudo systemctl status docker

bash 复制代码

#检查安装结果查看版本
docker version

#更详细的docker信息
docker info

（3）常见报错

查看日志

bash 复制代码

#journalctl 是操作系统日志查看命令
#-e 表示从末尾看
#-u 表示看哪个系统组件的，我们的组件是 docker

journalctl -eu docker

（4）实战经验

①docker镜像源的修改

/etc/docker/daemon.json 中加入：

bash 复制代码

#腾讯云
{
 "registry-mirrors": ["https://mirror.ccs.tencentyun.com"]
}

#阿里云
{
 "registry-mirrors": [
 "https://docker.m.daocloud.io",
 "https://dockerhub.timeweb.cloud",
 "https://huecker.io"
 ]
}

bash 复制代码

#重新启动
sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl restart docker

②docker目录的修改

docker默认的安装目录为/var/lib/docker，这里面会存放很多镜像，所以安装的时候要考虑这个目录的空间。

有以下方法：

将/var/lib/docker挂载到一个大的磁盘。

安装之前挂载一个大的磁盘，然后创建一个软链接到/var/lib/docker，这样就自动安装到我们空间比较大的磁盘了

安装了docker，然后发现忘了配置这个自录，我们需要修改docker的配置文件

现在假设要把修改到/data/var/lib/docker：

bash 复制代码

mkdir -p /data/var/lib/docker
# 编辑配置文件
vi /etc/docker/daemon.json
# 输入下面的 json
{
"data-root": "/data/var/lib/docker"
}

# 加载配置
sudo systemctl daemon-reload 
# 重启 docker
sudo systemctl restart docker 
#查看 docker 状态
sudo systemctl status docker

2、Windows版本安装（GUI版本）

（1）安装依赖

①确定开启虚拟化

②

③

④重启电脑

⑤安装WSL2

以管理员权限运行PowerShell

查看版本，如果不是2需要更新到2
bash 复制代码
wsl --status
PowerShell运行命令更新wsl到最新版本
bash 复制代码
wsl --update
设置wsl默认版本
bash 复制代码
 wsl --set-default-version 2

⑥通过微软应用商店安装Ubuntu子系统并打开

⑦安装docker

在官网下载docker安装包并安装，

桌面点击快捷方式进行运行docker，

确认Docker安装成功，在PowerShell中输入dockerversion命令确认 Client和Server是否启动