1. 初识 Docker#

1.1. 什么是 Docker#

分布式系统中，依赖的组件非常多，不同组件之间部署时往往会产生一些冲突。
在数百上千台服务中重复部署，环境不一定一致，会遇到各种问题。

1.1.1. 应用部署的环境问题#

大型项目组件较多，运行环境也较为复杂，部署时会碰到一些问题：

依赖关系复杂，容易出现兼容性问题
开发、测试、生产环境有差异

Docker

例如一个项目中，部署时需要依赖于 node.js、Redis、RabbitMQ、MySQL 等，这些服务部署时所需要的函数库、依赖项各不相同，甚至会有冲突。给部署带来了极大的困难。

1.1.2. Docker 解决依赖兼容问题#

Docker 为了解决依赖的兼容问题的，采用了两个手段：

将应用的 Libs（函数库）、Deps（依赖）、配置与应用一起打包
将每个应用放到一个隔离容器去运行，避免互相干扰

这样打包好的应用包中，既包含应用本身，也保护应用所需要的 Libs、Deps，无需再操作系统上安装这些，自然就不存在不同应用之间的兼容问题了。

1.1.3. Docker 解决操作系统环境差异#

要解决不同操作系统环境差异问题，必须先了解操作系统结构。以一个 Ubuntu 操作系统为例，结构如下：

结构包括：

计算机硬件：例如 CPU、内存、磁盘等
系统内核：所有 Linux 发行版的内核都是 Linux，例如 CentOS、Ubuntu、Fedora 等。内核可以与计算机硬件交互，对外提供内核指令，用于操作计算机硬件。
系统应用：操作系统本身提供的应用、函数库。这些函数库是对内核指令的封装，使用更加方便。

应用与计算机交互的流程如下：

1）应用调用操作系统应用（函数库），实现各种功能

2）系统函数库是对内核指令集的封装，会调用内核指令

3）内核指令操作计算机硬件

Ubuntu 和 CentOS 都是基于 Linux 内核，无非是系统应用不同，提供的函数库有差异：

此时，如果将一个 Ubuntu 版本的 MySQL 应用安装到 CentOS 系统，MySQL 在调用 Ubuntu 函数库时，会发现找不到或者不匹配，就会报错了：

Docker 如何解决不同系统环境的问题？

Docker 将用户程序与所需要调用的系统 (比如 Ubuntu) 函数库一起打包
Docker 运行到不同操作系统时，直接基于打包的函数库，借助于操作系统的 Linux 内核来运行

如图：

1.1.4. 小结#

Docker 如何解决大型项目依赖关系复杂，不同组件依赖的兼容性问题？

Docker 允许开发中将应用、依赖、函数库、配置一起打包，形成可移植镜像
Docker 应用运行在容器中，使用沙箱机制，相互隔离

Docker 如何解决开发、测试、生产环境有差异的问题？

Docker 镜像中包含完整运行环境，包括系统函数库，仅依赖系统的 Linux 内核，因此可以在任意 Linux 操作系统上运行

Docker 是一个快速交付应用、运行应用的技术，具备下列优势：

可以将程序及其依赖、运行环境一起打包为一个镜像，可以迁移到任意 Linux 操作系统
运行时利用沙箱机制形成隔离容器，各个应用互不干扰
启动、移除都可以通过一行命令完成，方便快捷

1.2. Docker 和虚拟机的区别#

Docker 可以让一个应用在任何操作系统中非常方便的运行。而以前我们接触的虚拟机，也能在一个操作系统中，运行另外一个操作系统，保护系统中的任何应用。

两者有什么差异呢？

虚拟机（virtual machine）是在操作系统中模拟硬件设备，然后运行另一个操作系统，比如在 Windows 系统里面运行 Ubuntu 系统，这样就可以运行任意的 Ubuntu 应用了。

Docker 仅仅是封装函数库，并没有模拟完整的操作系统，如图：

对比来看：

小结：

Docker 和虚拟机的差异：

Docker 是一个系统进程；虚拟机是在操作系统中的操作系统
Docker 体积小、启动速度快、性能好；虚拟机体积大、启动速度慢、性能一般

1.3. Docker 架构#

1.3.1. 镜像和容器#

Docker 中有几个重要的概念：

镜像（Image）：Docker 将应用程序及其所需的依赖、函数库、环境、配置等文件打包在一起，称为镜像。

容器（Container）：镜像中的应用程序运行后形成的进程就是容器，只是 Docker 会给容器进程做隔离，对外不可见。

一切应用最终都是代码组成，都是硬盘中的一个个的字节形成的文件。只有运行时，才会加载到内存，形成进程。

而镜像，就是把一个应用在硬盘上的文件、及其运行环境、部分系统函数库文件一起打包形成的文件包。这个文件包是只读的。

容器呢，就是将这些文件中编写的程序、函数加载到内存中允许，形成进程，只不过要隔离起来。因此一个镜像可以启动多次，形成多个容器进程。

1.3.2. DockerHub#

开源应用程序非常多，打包这些应用往往是重复的劳动。为了避免这些重复劳动，人们就会将自己打包的应用镜像，例如 Redis、MySQL 镜像放到网络上，共享使用，就像 GitHub 的代码共享一样。

DockerHub：DockerHub 是一个官方的 Docker 镜像的托管平台。这样的平台称为 Docker Registry。
国内也有类似于 DockerHub 的公开服务，比如网易云镜像服务 ↗、阿里云镜像库 ↗等。

我们一方面可以将自己的镜像共享到 DockerHub，另一方面也可以从 DockerHub 拉取镜像：

1.3.3. Docker 架构#

我们要使用 Docker 来操作镜像、容器，就必须要安装 Docker。

Docker 是一个 CS 架构 of 程序，由两部分组成：

服务端 (server)：Docker 守护进程，负责处理 Docker 指令，管理镜像、容器等
客户端 (client)：通过命令或 RestAPI 向 Docker 服务端发送指令。可以在本地或远程向服务端发送指令。

如图：

1.3.4. 小结#

镜像：

将应用程序及其依赖、环境、配置打包在一起

容器：

镜像运行起来就是容器，一个镜像可以运行多个容器

Docker 结构：

服务端：接收命令或远程请求，操作镜像或容器
客户端：发送命令或者请求到 Docker 服务端

DockerHub：

一个镜像托管的服务器，类似的还有阿里云镜像服务，统称为 DockerRegistry

1.4. 安装 Docker#

企业部署一般都是采用 Linux 操作系统，而其中又数 CentOS 发行版占比最多，因此常在 CentOS 下安装 Docker。

Docker 分为 CE 和 EE 两大版本。CE 即社区版（免费，支持周期 7 个月），EE 即企业版，强调安全，付费使用，支持周期 24 个月。

Docker CE 分为 stable test 和 nightly 三个更新频道。

官方网站上有各种环境下的安装指南 ↗，这里主要介绍 Docker CE 在 CentOS 上的安装。

1.4.1. 卸载（可选）#

如果之前安装过旧版本的 Docker，可以使用下面命令卸载：

yum remove docker \
                  docker-client \
                  docker-client-latest \
                  docker-common \
                  docker-latest \
                  docker-latest-logrotate \
                  docker-logrotate \
                  docker-selinux \
                  docker-engine-selinux \
                  docker-engine \
                  docker-ce

bash

1.4.2. 安装 Docker#

首先需要大家虚拟机联网，安装 yum 工具

yum install -y yum-utils \
           device-mapper-persistent-data \
           lvm2 --skip-broken

然后更新本地镜像源：

# 设置 docker 镜像源
yum-config-manager \
    --add-repo \
    https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo

sed -i 's/download.docker.com/mirrors.aliyun.com\/docker-ce/g' /etc/yum.repos.d/docker-ce.repo

yum makecache fast

shell

然后输入命令：

yum install -y docker-ce

shell

1.4.3. 启动 Docker#

Docker 应用需要用到各种端口，逐一去修改防火墙设置。

# 关闭
systemctl stop firewalld
# 禁止开机启动防火墙
systemctl disable firewalld

通过命令启动 Docker：

systemctl start docker  # 启动 docker 服务
systemctl stop docker  # 停止 docker 服务
systemctl restart docker  # 重启 docker 服务

然后输入命令，可以查看 Docker 版本：

docker -v

bash

如图：

2. Docker 的基本操作#

2.1. 镜像操作#

2.1.1. 镜像名称#

首先来看下镜像的名称组成：

镜名称一般分两部分组成：[repository]:[tag]。
在没有指定 tag 时，默认是 latest，代表最新版本的镜像

如图：

2.1.2. 镜像命令#

常见的镜像操作命令如图：

2.2. 容器操作#

2.2.1. 容器相关命令#

容器操作的命令如图：

2.3. 数据卷（容器数据管理）#

2.3.1. 什么是数据卷#

数据卷（volume） 是一个虚拟目录，指向宿主机文件系统中的某个目录。

一旦完成数据卷挂载，对容器的一切操作都会作用在数据卷对应的宿主机目录了。

3. Dockerfile 自定义镜像#

3.1. 镜像结构#

3.2. Dockerfile 语法#

4. Docker-Compose#

Docker Compose 可以基于 Compose 文件帮我们快速的部署分布式应用，而无需手动一个个创建和运行容器！

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