.Docker简介
1.1 第一本Docker书
工作中不断碰到Docker，今天终于算是正式开始学习了。在挑选系统学习Docker以及虚拟化技术的书籍时还碰到了不少麻烦，主要就是没有特别经典的书！Docker的《第一版Docker书》和《Docker技术入门与实战》普遍评价不高，而《Docker开发实践》和《Dockeru源码分析》又是2015年最近才出的，评价不是很多。综合看了下，最终还是选择了《Docker开发实践》，以下都主要以这本书作为学习资料。
1.2 Docker是什么？
《Docker开发实践》中讲了个故事：20世纪60年代以前的海运，货物都放置在一起，很容易挤压受损。同时，不同的运输方式之间的转运也很麻烦，例如从码头和火车汽车转运卸货时。不同货物和不同交通工具之间的组合是一个巨大的二维矩阵。海运界最后达成了一致，制定了国际标准集装箱来解决这个棘手的问题。所有货物都打包进集装箱互相隔离，所有交通工具都通过集装箱转运，极大地提供了运输的安全性和效率。
在软件开发中我们也经常碰到同样的问题，使用了各种各样技术框架的应用程序，从前端静态网站到后端数据库，从PHP到Java，以及多种多样的部署环境，从测试服务器到线上环境，从虚拟机到公有云等等。Docker，正是这个集装箱，而Docker的logo也的确是个集装箱。
1.3 Docker与容器和虚拟机
很自然地我们会问，Docker跟虚拟机有什么区别啊？这个问题可以拆成两部分。因为Docker并不是什么完全独创的技术，而是属于很早便有了的容器技术，所以第一个问题就是容器与虚拟机的区别？同属于容器技术，Docker的兄弟姐妹还有Solaris Zones、BSD jails、LXC等。但Docker现在这么火，自然有它的独到之处，所以第二个问题就是Docker与其他容器的区别？
关于第一个问题比较简单，容器是一种轻量级的虚拟技术。它不像虚拟机那样具有一套完整的CPU、内存和磁盘，对操作系统有绝对的权限。容器和宿主主机共享内核，所有容器共享操作系统，在一台物理机上可以运行成百上千的容器。第二个问题稍麻烦一些，与LXC相比，Docker对配置进行了抽象，使应用在任何平台上的运行环境都一致。同时提供了版本控制、镜像托管等类似Git的现代化设施和生态圈。
总体来看，Docker的应用场景有：
- 加速本地开发：快速搭建好开发环境和运行环境。
- 自动打包和部署应用。
- 创建轻量级的私有Paas环境。
- 自动化测试和持续集成。
- 创建安全沙盒。
2.Docker安装与32位问题
2.1 安装Docker
Docker对Linux环境有两个要求，一是64位系统，二是内核在3.8以上。而我使用的是Linux Mint 17的32位版，所以下载了源码包准备编译安装。正愁找不到编译安装的资料时，发现Ubuntu软件库提供了已经编译好的Docker 32位版，真是太好了！再看一下我的内核版本是3.13，也符合要求，于是直接用apt安装。
cdai@dell ~ $ uname -a
Linux dell 3.13.0-37-generic #64-Ubuntu SMP Mon Sep 22 21:30:01 UTC 2014 i686 i686 i686 GNU/Linux
cdai@dell ~ $ apt-cache search docker
docker.io - Linux container runtime
kdocker - lets you dock any application into the system tray
vim-syntax-docker - Docker container engine - Vim highlighting syntax files
cdai@dell ~ $ sudo apt-get install docker.io
cdai@dell ~ $ docker -v
Docker version 1.0.1, build 990021a
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2.2 32位版镜像
尽管Docker能用了，但是官方Docker Hub中的镜像都是为64位系统准备的，下载这些镜像后创建启动容器时会报”finalize namespace drop capabilities operation not permitted”的错误。所以我们可以用官方提供的Dockerfile构建出32位版本的镜像，才能在32位系统上使用。（镜像构建的具体讲解请参见第3.4节）
以构建32位版的Ubuntu为例，执行官方GitHub上提供的Shell脚本即可。经过漫长的等待后，就能看到32位的Ubuntu镜像已经成功安装到我们本地了，官方的脚本果然还是挺靠谱的。
cdai ~ $ docker images
REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED VIRTUAL SIZE
32bit/ubuntu 14.04 c062cc00654e About a minute ago 295.3 MB- 1
注意：这里为了在我的老本子上学习研究Docker而做了workaround，真正应用时当然还是一定要在64位机器上使用Docker的。
3.入门实战
3.1 核心概念
在开始使用Docker之前，首先要了解Docker中的概念和它们之间的关系，否则直接上手可能会搞得一头雾水。Docker中最重要的三个概念就是：镜像、容器、库。
- 镜像：是一个包含了应用程序和其运行时依赖环境的只读文件。
- 容器：它是构建容器的模板，通过一个镜像我们可以构造出很多相互独立但运行环境一样的容器。
- 库：Docker提供了Hub来保存公有或私有的镜像，也允许第三方搭建。
下面就是典型的Docker工作流，从这张图中能清晰地理解这三个重要概念之间的关系。本节接下来就根据这个Workflow逐一介绍常用的操作。
3.2 搜索下载镜像
首先用docker search [keyword]命令查看Docker Hub上都有哪些镜像可以下载，search后可以用通配符表示关键字：
cdai ~ $ docker search ubuntu
NAME DESCRIPTION STARS OFFICIAL AUTOMATED
ubuntu Ubuntu is a Debian-based Linux operating s... 2179 [OK]
ubuntu-upstart Upstart is an event-based replacement for ... 31 [OK]
torusware/speedus-ubuntu Always updated official Ubuntu docker imag... 25 [OK]
tleyden5iwx/ubuntu-cuda Ubuntu 14.04 with CUDA drivers pre-installed 17 [OK]
ubuntu-debootstrap debootstrap --variant=minbase --components... 12 [OK]
neurodebian NeuroDebian provides neuroscience research... 11 [OK]
...
接下来用docker pull [repository/url:tag]命令下载镜像。因为从官方Docker Hub下载非常慢，所以这里从国内的镜像站http://dockerpool.com/下载，速度非常快。（注：后面会讲到用docker run命令创建容器，其实如果镜像不存在Docker会自动去下载，这里为了学习pull命令所以手动下载镜像）
1.cdai ~ $ docker pull dl.dockerpool.com:5000/ubuntu:14.04
2.cdai ~ $ docker pull dl.dockerpool.com:5000/centos:latest
下载完成后，就可以用docker images查看本地都有哪些镜像。这里的REPOSITORY列可能有三种类型：
- [namespace/ubuntu]：当你在Docker Hub上注册账户时，账户名就自动成为你的namespace，它是用来区分不同用户的镜像的。
- [ubuntu]：这种只有仓库名的可以认为它属于顶级namespace，这种仓库只用于官方的镜像。
- [dl.dockerpool.com:5000/ubuntu]：URL路径表示镜像是放置在第三方搭建的Hub上。
cdai ~ $ docker images
REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED VIRTUAL SIZE
dl.dockerpool.com:5000/ubuntu 14.04 5506de2b643b 10 months ago 199.3 MB
dl.dockerpool.com:5000/centos latest 87e5b6b3ccc1 11 months ago 224 MB
如果想要查看镜像的详细信息，可以用docker inspect [image-id]命令查看。（注：下面容器一节会看到，这个命令也能够用来查看容器的详细信息）
1 . cdai ~ $ docker inspect 5506de2b643b
2 . [{
3 . "Architecture": "amd64",
4 . "Author": "",
5 . "Comment": "",
6 . "Config": {
7 . "AttachStderr": false,
8 . "AttachStdin": false,
9 . "AttachStdout": false,
10. "Cmd": [
11. "/bin/bash"
12. ],
13. ...
14. },
15. "Container": "201ae89099c20e577dd9c60cb9199c2dac0688d49efa676bf3eeb859666294bd",
16. "ContainerConfig": {
17. "AttachStderr": false,
18. "AttachStdin": false,
19. "AttachStdout": false,
20. ...
21. },
22. "Created": "2014-10-23T23:53:59.03271073Z",
23. "DockerVersion": "1.3.0",
24. "Id": "5506de2b643be1e6febbf3b8a240760c6843244c41e12aa2f60ccbb7153d17f5",
25. "Os": "linux",
26. "Parent": "22093c35d77bb609b9257ffb2640845ec05018e3d96cb939f68d0e19127f1723",
27. "Size": 0
28. }]
3.3 创建启动容器
了解了镜像的基本操作后，我们就可以创建容器了。首先用docker create创建容器或者用docker run [repository:tag]创建并运行容器。容器可以分为两种类型：
- 交互型容器：前台运行，可以通过控制台与容器交互。如果创建该容器的终端被关闭，则容器就变为停止状态。此外，在容器控制台中输入exit或者通过
docker stop或docker kill也能终止容器。 - 后台型容器：后台运行，创建启动之后就与终端无关了，需要用
docker stop或docker kill来终止。
说明：因为我的老本子是32位的，即便从第三方Hub安装了镜像也都是64位的无法使用，所以这里的例子都使用第一节中手动构建出的32位Ubuntu镜像。
首先我们创建运行一个交互型容器试试，在容器的控制台里简单的输出个”Hello,Docker”。怎么样？Docker容器非常轻量级，启动非常快吧！用docker ps可以查看正在运行的容器，用docker ps -a查看所有容器，包括未启动的容器。（-l和-n=x能列出最后创建的一个或x个容器）
cdai ~ $ docker run -i -t 32bit/ubuntu:14.04 /bin/bash
root@328aa6305d82:/# echo "Hello, Docker!"
Hello, Docker!
root@328aa6305d82:/# exit
exit
cdai ~ $ docker ps -a
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
328aa6305d82
3.4 制作上传镜像
本地镜像的制作有使用commit命令和编写Dockerfile两种方式。下面就先分别介绍这两种制作方式，然后学习一下如何把我们自己制作的本地镜像上传到Docker Hub上。
3.4.1 用commit制作镜像
首先启动我们之前创建的交互型容器stupefied_curie。启动成功后会发现我们并没有进入容器的控制台，这时就要使用之前没有介绍的一个容器内使用的命令，attach命令，帮我们重新进入一个已启动容器的控制台。（注意：执行attach后，要按一次回车才会出现容器的控制台界面。而且后台型容器是无法attach的）
attach上之后我们就可以在容器内操作了，这里我们安装一个Sqlite数据库并保存一个文本文件，准备好要制作成本地镜像的容器。本以为一切会很顺利，结果却碰到了容器内无法上网的问题，因为默认容器与宿主主机是桥接的关系需要配置一些DNS等设置。上网查了一下最简单的方法就是改一下网络模式，让容器使用与宿主主机一样的网络栈。这里重新创建一个交互型容器，网络模式使用host模式。
现在就可以用docker commit [container-id]命令将前面准备好的容器制作成镜像了！（为什么有的命令用ID有的用name呢？）执行完成后，就能查我们的镜像已安装到本地库了。这里还发现了一个问题，就是基于32位镜像创建的容器，再制作成镜像好像又是64位了，启动时又会报”finalize namespace drop capabilities operation not permitted”错误，：（
3.4.2 用Dockerfile制作镜像
上面我们在容器的控制台上手动执行一些操作，而Dockerfile是一种更加透明并且可重复的制作方式，因为我们不是手动执行操作，而是将所有操作用Docker提供的命令和语法编写到Dockerfile中。命令名全部大写，常用的Dockerfile命令有：
- FROM：指定扩展自哪个父级镜像。
- RUN：执行命令修改镜像。例如RUN apt-get update和RUN [“apt-get”, “update”]。前者在/bin/sh中执行命令，后者直接使用系统调用exec执行。
- EXPOSE：指明容器内进程对外开放的端口。也可以在容器启动时用-p参数开放一些在Dockerfile里没有列出的端口。
- ADD：添加宿主主机文件、文件夹或URL指定资源到镜像中。
- ENV：设置容器运行的环境变量。
- USER：为容器的运行以及Dockerfile后面的命令指定用户。
其他命令还有：MAINTAINER声明作者信息、WORKDIR指定工作目录（最后一个会作为容器启动后的工作目录）、VOLUME挂载文件、CMD和ENTRYPOINT指定容器启动后执行的命令、ONBUILD指定一些命令在当前镜像构建时不会执行，而是在子镜像构建时触发。
了解了这些常用的命令，下面就可以开始编写Dockerfile了。注意：Dockerfile文件名默认就叫”Dockerfile”，否则执行build命令时Docker会找不到。编写好后，执行docker build .就可以开始构建了，每一条Dockerfile的命令都相当于构建出一个临时镜像，最后一步会生成最终的目标镜像。
3.4.3 上传镜像到Hub
首先用docker login命令输入我们在Docker Hub的登录信息，Docker会将其保存到~/.dockercfg中。
4.附：Docker相关技术
- 容器隔离：采用libcontainer取代了LXC作为默认容器。通过内核的pid、net、ipc、mnt和uts等命名空间实现对进程、网络、消息、文件系统和主机名的隔离。
- 资源调配：通过cgroups控制资源的度量和分配。
- 可移植性：利用AUFS实现对容器的快速更新。AUFS具有层的概念，每次修改都是在已有的只写层进行增量修改，修改内容形成新的文件层而不影响原有的层。
- 安全性：通过命名空间的隔离和cgroups审计，并配合一系列工具如SELinux等来保证安全。