docker（一）---架构概述及安装

一、初识 Docker

1.Docker 概述

• 官网：www.docker.com

• docker官方镜像仓库：hub.docker.com

• Docker 是一个开源的应用容器引擎，让开发者可以打包他们的应用以及依赖包到一个可移植的镜像中，然后发布到任何流行的 Linux或Windows操作系统的机器上，也可以实现虚拟化。容器是完全使用沙箱机制，相互之间不会有任何接口

1.为什么会有docker出现？

• 以linux而言，linux操作系统会有一个主进程pid=1，派生出其他进程来控制不同服务
  例如：pid=2—python
  　　　pid=3—java
  　　　pid=4—php
  三个服务可能会相互影响
• 使用者期望讲这三个不同的服务，跑在不同的运行时环境中实现相互不影响，同时不会增加服务器成本，一次延伸出 能否将这三种服务分别封装起来，所以就有了kvm虚拟化技术，实现了一个操作系统模拟多个操作系统/不同的运行时环境，而随着技术发展，虚拟化技术开销较大（例如：只要运行一个py脚本，想要使用虚拟化方式实现，还需要安装一个操作系统，并不方便/合理）由此，延伸出了容器技术

2.docker是啥

• docker是基于容器技术的轻量级虚拟化解决方案；
• docker是容器技术，把linux的cgroup、namespaces等容器底层技术进行完美的封装、并抽象为用户提供创建和管理容器的便捷界面（命令行cli、api等）c/s

3.使用docker有什么意义

• docker引擎统一了基础设施环境-docker环境―—》image —》封装一个简易的操作系统
• docker引擎统一了程序打包（装箱/封装-类比于集装箱）方式-docker镜像—》images
• docker引擎统一了程序部署(运行）方式-docker容器——》基于镜像-》运行为容器（可运行的环境)
• 实现了一次构建、多次、多处使用
• 需要内核在3.8以上

4.docker与VM区别

不同点	container	VM
启动速度	秒级（进程控制）	分钟级(来宾操作系统管理)
运行性能	接近原生（共享内核）	50%左右损失
磁盘占用	MB	GB (操作系统镜像2G)
数量	成百上千（进程）	一般几十台(操作系统级别)
隔离性	进程级别	系统级别（更彻底)
操作系统	主要支持Linux（只需要支持引擎）	几乎所有(吃宿主机操作系统的支持)
封装程度	只打包项目代码和依赖关系，共享宿主机内核	完整的操作系统，与宿主机I隔离

• docker解决了vm的一个环境孤岛的问题
• docker可以自定义传参（创建-创建镜像/容器、启动（基于镜像启动）之前)

二、docker的使用场景

• K8s image镜像+ container容器的方式
• war iar —》aithub aitlab 私有仓库（代码仓库)—》jenkins（测试)
• (应用程序封装/构建镜像）—》运维下载，使用容器技术进行运行/发布
• 打包应用程序简单部署
• 可脱离底层硬件任意迁移(实现了应用的隔离，将应用拆分并进行解耦），例如:服务器从腾讯云迁移到阿里云
• 持续集成和持续交付(CI/CD) :开发到测试发布
• 部署微服务
• 提供PAAS产品(平台即服务）{OpenStack的云主机类似于阿里云的Ecs，属于IAAS、Docker (K8s) 属于PAAS}

docker三要素

• 镜像：模板
• 容器：基于镜像，运行状态/运行时状态
• 仓库：存放镜像模板

三、Docker引擎(Docker Engine)

• Docker Engine是具有以下主要组件的c/s客户端-服务器应用程序:
• server端：服务器是一种长期运行的程序，称为守护程序进程（ dockerd命令)
• CLIENT端：REST API，它指定程序可以用来与守护程序进行通信并指示其操作的接口
• 命令行界面(CLI)客户端（ docker命令)。

docker run
docker start
docker rm

四、docker的架构

• Docker使用客户端-服务器架构。Docker 客户端与Docker守护进程进行对话，该守护进程完成了构建，运行和分发nocker容器的繁重工作。
• Docker区别于传统的虚拟化，不需要虚拟硬件资源，直接使用容器引擎，所以速度快
• Docker Cclient: 客户端/提供一个与用户交互，展示的平台+管理、控制docker服务端（功能）的工具 docker
• Docker客户端（docker)是许多Docker用户与Docker交互的主要方式。当您使用诸如之类的命令时docker run，客户端会将这些命令发送到dockerd，以执行这些命令。该docker命令使用pocker APT。Docker客户端可以与多个守护程序通信。
• Docker daemon：守护进程
• Docker守护程序( dockerd)侦听Docker
• API请求并管理Docker对象，例如图像，容器，网络和卷。守护程序还可以与其他守护程序通信以管理pocker服务。
• Docker images:镜像
• cgroups namespace
• 容器可以被打包成镜像
• Docker container：容器
• Docker registry:镜像仓库（yum仓库)

小结

docker三大组件
①镜像:一组资源集合，包含了应用程序软件包、应用程序相关的依赖包、运行应用程序所需要的基础环境（泛指操作系统环境)，可以理解为容器的模板
②容器:基于镜像的一种运行时状态
③仓库:存放image镜像，仓库大类：1、公共仓库—》docker hub
　　　　　　　　　　　　　　　　 2、私有仓库registry harbor

五、名称空间

• Docker使用一种称为namespaces提供容器的隔离工作区的技术。运行容器时，Docker会为该容器创建一组名称空间。
• 这些名称空间提供了一层隔离。容器的每个方面都在单独的名称空间中运行，并且其访问仅限于该名称空间。
• Docker Engine在Linux上使用以下名称空间：

名称空间	描述
mount	文件系统，挂载点—》》一个文件系统内，不能重复挂载一个指定目录，例如:/mnt
user	操作进程的用户和用户组
pid	进程编号
uts	主机名和主机域
ipc	信号量、消息队列，共享内存（理解，不同的应用调用内存资源的时候应该使用不同的内存空间)
net	网络设备、网络协议栈、端口等

• 该pid命名空间：进程隔离(PID：进程ID） 。
• 该net命名空间：管理网络接口(NET：网络)。
• 该ipc命名空间：管理访问IPc资源( IPC：进程间通信)。
• 该mnt命名空间：管理文件系统挂载点(MNT:：mount ) 。
• 该uts命名空间:隔离内核和版本标识符。(UTS:Unix时间共享系统）。

六、控制组

• Linux上的Docker引擎还依赖于另一种称为控制组(cgroups）的技术。cgroup将应用程序限制为一组特定的资源。控制组允许Docker Engine将可用的硬件资源共享给容器，并有选择地实施限制和约束。例如，您可以限制特定容器可用的内存。

七、安装docker

1.安装需要的依赖

yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2

2. 配置阿里docker镜像源

yum-config-manager --add-repo http://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo

3.本地索引缓存

yum makecache fast

 4.安装docker

yum install docker-ce -y

#启动docker
systemctl start docker


#查看是否安装成功
docker version

5.阿里云镜像加速

5.1 登陆阿里云找到容器服务，找到镜像加速器

 5.2 配置使用

mkdir -p /etc/docker

tee /etc/docker/daemon.json <<-'EOF'
{
  "registry-mirrors": ["https:加速地址"]
}
EOF

systemctl daemon-reload

systemctl restart docker

• 生产经验

#docker-server端配置文件daemon . json
{
"graph" : " / data/docker" ,			#数据目录/var/ lib/docker
"storage-driver" : "overlay2" ,			#存储引擎，早期的时候存储引擎使用的是aufs，现在是overlay2
"insecure-registries": [ "registry.access.redhat.com" , "quary.io"]	#私有仓库
"registry-mirrors" :[ "https :/lq"]		#镜像加速
"bip": "172.7.5.1/24",					#docker网络
"exec-opts" : [ "native.cgroupdriver=systemd" ],	#启动时候的额外参数(驱动，k8s使用)
" live-restore" : true					#当docker容器引擎挂掉的时候，使用docker跑起来的容器还能运行（分离)
}
以上是建议的配置项
docker容器网络生产经验
docker 的网络建议和宿主机的工P"对照”
比如宿主机 10.2.5.6容器的地址就可以修改为172.5.6.1，这样方便在故障发生时，更容易定位故障节点位置

6.网络优化

vim /etc/sysctl.conf
net.ipv4.ip_forward=1

sysctl -p
systemctl restart network
systemctl restart docker

7.测试docker

docker run hello-world

• 运行成功
• docker images可以看到刚才下载的hello-world

 8.run的运行流程图

 总结

• docker底层原理
  由cgroup和namespaces两者构成了docker底层原理
  cgroup资源控制与namespaces结合，控制管理的6个名称空间资源

名称空间	描述
mount	资源控制与namespaces结合控制管理了6个名称空间资源（以下)
user	文件系统，挂载点—》》一个文件系统内，不能重复挂载一个指定目录，例如:/mnt
pid	进程编号
uts	主机名和主机域
ipc	信号量、消息队列，共享内存（理解，不同的应用调用内存资源的时候应该使用不同的内存空间)
net	网络设备、网络协议栈、端口等

• docker三要素
  镜像：模板
  容器：基于镜像，运行状态/运行时状态
  仓库：存放镜像模板