Docker入门

Docker

Docker 是一个开源的应用容器引擎，基于 Go 语言并遵从Apache2.0协议开源。

Docker 可以让开发者打包他们的应用以及依赖包到一个轻量级、可移植的容器中，然后发布到任何流行的 Linux 机器上，也可以实现虚拟化。

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解决的问题

由于不同的机器有不同的操作系统，以及不同的库和组件，在将一个应用部署到多台机器上需要进行大量的环境配置操作。

Docker 主要解决环境配置问题，它是一种虚拟化技术，对进程进行隔离，被隔离的进程独立于宿主操作系统和其它隔离的进程。使用 Docker 可以不修改应用程序代码，不需要开发人员学习特定环境下的技术，就能够将现有的应用程序部署在其他机器中。

与虚拟机的比较

虚拟机也是一种虚拟化技术，它与 Docker 最大的区别在于它是通过模拟硬件，并在硬件上安装操作系统来实现。

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Hypervisor是一种运行在物理服务器和操作系统之间的中间软件层,可允许多个操作系统和应用共享一套基础物理硬件，因此也可以看作是虚拟环境中的“元”操作系统，它可以协调访问服务器上的所有物理设备和虚拟机，也叫虚拟机监视器（Virtual Machine Monitor）。

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启动速度

启动虚拟机需要启动虚拟机的操作系统，再启动应用，这个过程非常慢；

而启动 Docker 相当于启动宿主操作系统上的一个进程。

占用资源

虚拟机是一个完整的操作系统，需要占用大量的磁盘、内存和 CPU，一台机器只能开启几十个的虚拟机。

而 Docker 只是一个进程，只需要将应用以及相关的组件打包，在运行时占用很少的资源，一台机器可以开启成千上万个 Docker。

优势

更容易迁移

提供一致性的运行环境，可以在不同的机器上进行迁移，而不用担心环境变化导致无法运行。

更容易维护

使用分层技术和镜像，使得应用可以更容易复用重复部分。复用程度越高，维护工作也越容易。

更容易扩展

可以使用基础镜像进一步扩展得到新的镜像，并且官方和开源社区提供了大量的镜像，通过扩展这些镜像可以非常容易得到我们想要的镜像。

使用场景

持续集成

持续集成指的是频繁地将代码集成到主干上，这样能够更快地发现错误。

Docker 具有轻量级以及隔离性的特点，在将代码集成到一个 Docker 中不会对其它 Docker 产生影响。

提供可伸缩的云服务

根据应用的负载情况，可以很容易地增加或者减少 Docker。

搭建微服务架构

Docker 轻量级的特点使得它很适合用于部署、维护、组合微服务。

镜像与容器

镜像是一种静态的结构，可以看成面向对象里面的类，而容器是镜像的一个实例。

镜像包含着容器运行时所需要的代码以及其它组件，它是一种分层结构，每一层都是只读的（read-only layers）。构建镜像时，会一层一层构建，前一层是后一层的基础。镜像的这种分层存储结构很适合镜像的复用以及定制。

构建容器时，通过在镜像的基础上添加一个可写层（writable layer），用来保存着容器运行过程中的修改。

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网络模式

docker run创建Docker容器时，可以用–net选项指定容器的网络模式，Docker有以下4种网络模式：

bridge模式：使用–net =bridge指定，默认设置；
host模式：使用–net =host指定；
none模式：使用–net =none指定；
container模式：使用–net =container:NAMEorID指定。

bridge模式

bridge模式是Docker默认的网络设置，此模式会为每一个容器分配Network Namespace、设置IP等，并将并将一个主机上的Docker容器连接到一个虚拟网桥上。当Docker server启动时，会在主机上创建一个名为docker0的虚拟网桥，此主机上启动的Docker容器会连接到这个虚拟网桥上。虚拟网桥的工作方式和物理交换机类似，这样主机上的所有容器就通过交换机连在了一个二层网络中。接下来就要为容器分配IP了，Docker会从RFC1918所定义的私有IP网段中，选择一个和宿主机不同的IP地址和子网分配给docker0，连接到docker0的容器就从这个子网中选择一个未占用的IP使用。如一般Docker会使用172.17.0.0/16这个网段，并将172.17.42.1/16分配给docker0网桥（在主机上使用ifconfig命令是可以看到docker0的，可以认为它是网桥的管理端口，在宿主机上作为一块虚拟网卡使用）。

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host模式

该模式将禁用Docker容器的网络隔离。因为容器共享了宿主机的网络命名空间，直接暴露在公共网络中。因此，你需要通过端口映射（port mapping）来进行协调。

$ docker run -d --net=host ubuntu:14.04 tail -f /dev/null
$ ip addr | grep -A 2 eth0:
2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 9001 qdisc mq state UP group default qlen 1000
link/ether 06:58:2b:07:d5:f3 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet **10.0.7.197**/22 brd 10.0.7.255 scope global dynamic eth0

$ docker ps
CONTAINER ID  IMAGE         COMMAND  CREATED
STATUS        PORTS         NAMES
b44d7d5d3903  ubuntu:14.04  tail -f  2 seconds ago
Up 2 seconds                jovial_blackwell
$ docker exec -it b44d7d5d3903 ip addr
2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 9001 qdisc mq state UP group default qlen 1000
link/ether 06:58:2b:07:d5:f3 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet **10.0.7.197**/22 brd 10.0.7.255 scope global dynamic eth0

我们可以从上例中看到：容器和宿主机具有相同的IP地址10.0.7.197。

在下图中，我们可以看到：当使用host模式网络时，容器实际上继承了宿主机的IP地址。该模式比bridge模式更快（因为没有路由开销），但是它将容器直接暴露在公共网络中，是有安全隐患的。