同步操作将从 SnailClimb/JavaGuide 强制同步,此操作会覆盖自 Fork 仓库以来所做的任何修改,且无法恢复!!!
确定后同步将在后台操作,完成时将刷新页面,请耐心等待。
title | category | tag | |
---|---|---|---|
Docker核心概念总结 |
开发工具 |
|
本文只是对 Docker 的概念做了较为详细的介绍,并不涉及一些像 Docker 环境的安装以及 Docker 的一些常见操作和命令。
Docker 是世界领先的软件容器平台,所以想要搞懂 Docker 的概念我们必须先从容器开始说起。
一句话概括容器:容器就是将软件打包成标准化单元,以用于开发、交付和部署。
如果需要通俗地描述容器的话,我觉得容器就是一个存放东西的地方,就像书包可以装各种文具、衣柜可以放各种衣服、鞋架可以放各种鞋子一样。我们现在所说的容器存放的东西可能更偏向于应用比如网站、程序甚至是系统环境。
关于虚拟机与容器的对比在后面会详细介绍到,这里只是通过网上的图片加深大家对于物理机、虚拟机与容器这三者的理解(下面的图片来源于网络)。
物理机:
虚拟机:
容器:
通过上面这三张抽象图,我们可以大概通过类比概括出:容器虚拟化的是操作系统而不是硬件,容器之间是共享同一套操作系统资源的。虚拟机技术是虚拟出一套硬件后,在其上运行一个完整操作系统。因此容器的隔离级别会稍低一些。
每当说起容器,我们不得不将其与虚拟机做一个比较。就我而言,对于两者无所谓谁会取代谁,而是两者可以和谐共存。
简单来说:容器和虚拟机具有相似的资源隔离和分配优势,但功能有所不同,因为容器虚拟化的是操作系统,而不是硬件,因此容器更容易移植,效率也更高。
传统虚拟机技术是虚拟出一套硬件后,在其上运行一个完整操作系统,在该系统上再运行所需应用进程;而容器内的应用进程直接运行于宿主的内核,容器内没有自己的内核,而且也没有进行硬件虚拟。因此容器要比传统虚拟机更为轻便。
容器和虚拟机的对比:
容器是一个应用层抽象,用于将代码和依赖资源打包在一起。 多个容器可以在同一台机器上运行,共享操作系统内核,但各自作为独立的进程在用户空间中运行 。与虚拟机相比, 容器占用的空间较少(容器镜像大小通常只有几十兆),瞬间就能完成启动 。
虚拟机 (VM) 是一个物理硬件层抽象,用于将一台服务器变成多台服务器。管理程序允许多个 VM 在一台机器上运行。每个 VM 都包含一整套操作系统、一个或多个应用、必要的二进制文件和库资源,因此 占用大量空间 。而且 VM 启动也十分缓慢 。
通过 Docker 官网,我们知道了这么多 Docker 的优势,但是大家也没有必要完全否定虚拟机技术,因为两者有不同的使用场景。虚拟机更擅长于彻底隔离整个运行环境。例如,云服务提供商通常采用虚拟机技术隔离不同的用户。而 Docker 通常用于隔离不同的应用 ,例如前端,后端以及数据库。
就我而言,对于两者无所谓谁会取代谁,而是两者可以和谐共存。
说实话关于 Docker 是什么并太好说,下面我通过四点向你说明 Docker 到底是个什么东西。
Docker 思想:
Docker 中有非常重要的三个基本概念:镜像(Image)、容器(Container)和仓库(Repository)。
理解了这三个概念,就理解了 Docker 的整个生命周期。
操作系统分为内核和用户空间。对于 Linux 而言,内核启动后,会挂载 root 文件系统为其提供用户空间支持。而 Docker 镜像(Image),就相当于是一个 root 文件系统。
Docker 镜像是一个特殊的文件系统,除了提供容器运行时所需的程序、库、资源、配置等文件外,还包含了一些为运行时准备的一些配置参数(如匿名卷、环境变量、用户等)。 镜像不包含任何动态数据,其内容在构建之后也不会被改变。
Docker 设计时,就充分利用 Union FS 的技术,将其设计为分层存储的架构 。镜像实际是由多层文件系统联合组成。
镜像构建时,会一层层构建,前一层是后一层的基础。每一层构建完就不会再发生改变,后一层上的任何改变只发生在自己这一层。 比如,删除前一层文件的操作,实际不是真的删除前一层的文件,而是仅在当前层标记为该文件已删除。在最终容器运行的时候,虽然不会看到这个文件,但是实际上该文件会一直跟随镜像。因此,在构建镜像的时候,需要额外小心,每一层尽量只包含该层需要添加的东西,任何额外的东西应该在该层构建结束前清理掉。
分层存储的特征还使得镜像的复用、定制变的更为容易。甚至可以用之前构建好的镜像作为基础层,然后进一步添加新的层,以定制自己所需的内容,构建新的镜像。
镜像(Image)和容器(Container)的关系,就像是面向对象程序设计中的 类 和 实例 一样,镜像是静态的定义,容器是镜像运行时的实体。容器可以被创建、启动、停止、删除、暂停等 。
容器的实质是进程,但与直接在宿主执行的进程不同,容器进程运行于属于自己的独立的 命名空间。前面讲过镜像使用的是分层存储,容器也是如此。
容器存储层的生存周期和容器一样,容器消亡时,容器存储层也随之消亡。因此,任何保存于容器存储层的信息都会随容器删除而丢失。
按照 Docker 最佳实践的要求,容器不应该向其存储层内写入任何数据 ,容器存储层要保持无状态化。所有的文件写入操作,都应该使用数据卷(Volume)、或者绑定宿主目录,在这些位置的读写会跳过容器存储层,直接对宿主(或网络存储)发生读写,其性能和稳定性更高。数据卷的生存周期独立于容器,容器消亡,数据卷不会消亡。因此, 使用数据卷后,容器可以随意删除、重新 run ,数据却不会丢失。
镜像构建完成后,可以很容易的在当前宿主上运行,但是, 如果需要在其它服务器上使用这个镜像,我们就需要一个集中的存储、分发镜像的服务,Docker Registry 就是这样的服务。
一个 Docker Registry 中可以包含多个仓库(Repository);每个仓库可以包含多个标签(Tag);每个标签对应一个镜像。所以说:镜像仓库是 Docker 用来集中存放镜像文件的地方类似于我们之前常用的代码仓库。
通常,一个仓库会包含同一个软件不同版本的镜像,而标签就常用于对应该软件的各个版本 。我们可以通过<仓库名>:<标签>
的格式来指定具体是这个软件哪个版本的镜像。如果不给出标签,将以 latest 作为默认标签.。
这里补充一下 Docker Registry 公开服务和私有 Docker Registry 的概念:
Docker Registry 公开服务 是开放给用户使用、允许用户管理镜像的 Registry 服务。一般这类公开服务允许用户免费上传、下载公开的镜像,并可能提供收费服务供用户管理私有镜像。
最常使用的 Registry 公开服务是官方的 Docker Hub ,这也是默认的 Registry,并拥有大量的高质量的官方镜像,网址为:https://hub.docker.com/ 。官方是这样介绍 Docker Hub 的:
Docker Hub 是 Docker 官方提供的一项服务,用于与您的团队查找和共享容器镜像。
比如我们想要搜索自己想要的镜像:
在 Docker Hub 的搜索结果中,有几项关键的信息有助于我们选择合适的镜像:
当然,除了直接通过 Docker Hub 网站搜索镜像这种方式外,我们还可以通过 docker search
这个命令搜索 Docker Hub 中的镜像,搜索的结果是一致的。
➜ ~ docker search mysql
NAME DESCRIPTION STARS OFFICIAL AUTOMATED
mysql MySQL is a widely used, open-source relation… 8763 [OK]
mariadb MariaDB is a community-developed fork of MyS… 3073 [OK]
mysql/mysql-server Optimized MySQL Server Docker images. Create… 650 [OK]
在国内访问 Docker Hub 可能会比较慢国内也有一些云服务商提供类似于 Docker Hub 的公开服务。比如 时速云镜像库、网易云镜像服务、DaoCloud 镜像市场、阿里云镜像库等。
除了使用公开服务外,用户还可以在 本地搭建私有 Docker Registry 。Docker 官方提供了 Docker Registry 镜像,可以直接使用做为私有 Registry 服务。开源的 Docker Registry 镜像只提供了 Docker Registry API 的服务端实现,足以支持 Docker 命令,不影响使用。但不包含图形界面,以及镜像维护、用户管理、访问控制等高级功能。
下面这一张图很形象地展示了 Image、Container、Repository 和 Registry/Hub 这四者的关系:
docker build
命令并指定一个 Dockerfile 时,Docker 会读取 Dockerfile 中的指令,逐步构建一个新的镜像,并将其保存在本地。docker pull
命令可以从指定的 Registry/Hub 下载一个镜像到本地,默认使用 Docker Hub。docker run
命令可以从本地镜像创建一个新的容器并启动它。如果本地没有镜像,Docker 会先尝试从 Registry/Hub 拉取镜像。docker push
命令可以将本地的 Docker 镜像上传到指定的 Registry/Hub。上面涉及到了一些 Docker 的基本命令,后面会详细介绍大。
Docker 的概念基本上已经讲完,我们再来谈谈:Build, Ship, and Run。
如果你搜索 Docker 官网,会发现如下的字样:“Docker - Build, Ship, and Run Any App, Anywhere”。那么 Build, Ship, and Run 到底是在干什么呢?
Docker 运行过程也就是去仓库把镜像拉到本地,然后用一条命令把镜像运行起来变成容器。所以,我们也常常将 Docker 称为码头工人或码头装卸工,这和 Docker 的中文翻译搬运工人如出一辙。
docker version # 查看docker版本
docker images # 查看所有已下载镜像,等价于:docker image ls 命令
docker container ls # 查看所有容器
docker ps #查看正在运行的容器
docker image prune # 清理临时的、没有被使用的镜像文件。-a, --all: 删除所有没有用的镜像,而不仅仅是临时文件;
docker pull
命令默认使用的 Registry/Hub 是 Docker Hub。当你执行 docker pull 命令而没有指定任何 Registry/Hub 的地址时,Docker 会从 Docker Hub 拉取镜像。
docker search mysql # 查看mysql相关镜像
docker pull mysql:5.7 # 拉取mysql镜像
docker image ls # 查看所有已下载镜像
运行 docker build
命令并指定一个 Dockerfile 时,Docker 会读取 Dockerfile 中的指令,逐步构建一个新的镜像,并将其保存在本地。
#
# imageName 是镜像名称,1.0.0 是镜像的版本号或标签
docker build -t imageName:1.0.0 .
需要注意:Dockerfile 的文件名不必须为 Dockerfile,也不一定要放在构建上下文的根目录中。使用 -f
或 --file
选项,可以指定任何位置的任何文件作为 Dockerfile。当然,一般大家习惯性的会使用默认的文件名 Dockerfile
,以及会将其置于镜像构建上下文目录中。
比如我们要删除我们下载的 mysql 镜像。
通过 docker rmi [image]
(等价于docker image rm [image]
)删除镜像之前首先要确保这个镜像没有被容器引用(可以通过标签名称或者镜像 ID 删除)。通过我们前面讲的docker ps
命令即可查看。
➜ ~ docker ps
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
c4cd691d9f80 mysql:5.7 "docker-entrypoint.s…" 7 weeks ago Up 12 days 0.0.0.0:3306->3306/tcp, 33060/tcp mysql
可以看到 mysql 正在被 id 为 c4cd691d9f80 的容器引用,我们需要首先通过 docker stop c4cd691d9f80
或者 docker stop mysql
暂停这个容器。
然后查看 mysql 镜像的 id
➜ ~ docker images
REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED SIZE
mysql 5.7 f6509bac4980 3 months ago 373MB
通过 IMAGE ID 或者 REPOSITORY 名字即可删除
docker rmi f6509bac4980 # 或者 docker rmi mysql
docker push
命令用于将本地的 Docker 镜像上传到指定的 Registry/Hub。
# 将镜像推送到私有镜像仓库 Harbor
# harbor.example.com是私有镜像仓库的地址,ubuntu是镜像的名称,18.04是镜像的版本标签
docker push harbor.example.com/ubuntu:18.04
镜像推送之前,要确保本地已经构建好需要推送的 Docker 镜像。另外,务必先登录到对应的镜像仓库。
在容器中管理数据主要有两种方式:
数据卷是由 Docker 管理的数据存储区域,有如下这些特点:
# 创建一个数据卷
docker volume create my-vol
# 查看所有的数据卷
docker volume ls
# 查看数据卷的具体信息
docker inspect web
# 删除指定的数据卷
docker volume rm my-vol
在用 docker run
命令的时候,使用 --mount
标记来将一个或多个数据卷挂载到容器里。
还可以通过 --mount
标记将宿主机上的文件或目录挂载到容器中,这使得容器可以直接访问宿主机的文件系统。Docker 挂载主机目录的默认权限是读写,用户也可以通过增加 readonly
指定为只读。
Docker Compose 是 Docker 官方编排(Orchestration)项目之一,基于 Python 编写,负责实现对 Docker 容器集群的快速编排。通过 Docker Compose,开发者可以使用 YAML 文件来配置应用的所有服务,然后只需一个简单的命令即可创建和启动所有服务。
Docker Compose 是开源项目,地址:https://github.com/docker/compose。
Docker Compose 的核心功能:
docker-compose up
和docker-compose down
,可以轻松地启动和停止整个应用程序。Docker Compose 简化了多容器应用程序的开发、测试和部署过程,提高了开发团队的生产力,同时降低了应用程序的部署复杂度和管理成本。
Docker Compose 文件是 Docker Compose 工具的核心,用于定义和配置多容器 Docker 应用。这个文件通常命名为 docker-compose.yml
,采用 YAML(YAML Ain't Markup Language)格式编写。
Docker Compose 文件基本结构如下:
version: "3.8" # 定义版本, 表示当前使用的 docker-compose 语法的版本
services: # 服务,可以存在多个
servicename1: # 服务名字,它也是内部 bridge 网络可以使用的 DNS name,如果不是集群模式相当于 docker run 的时候指定的一个名称,
#集群(Swarm)模式是多个容器的逻辑抽象
image: # 镜像的名字
command: # 可选,如果设置,则会覆盖默认镜像里的 CMD 命令
environment: # 可选,等价于 docker container run 里的 --env 选项设置环境变量
volumes: # 可选,等价于 docker container run 里的 -v 选项 绑定数据卷
networks: # 可选,等价于 docker container run 里的 --network 选项指定网络
ports: # 可选,等价于 docker container run 里的 -p 选项指定端口映射
restart: # 可选,控制容器的重启策略
build: #构建目录
depends_on: #服务依赖配置
servicename2:
image:
command:
networks:
ports:
servicename3:
#...
volumes: # 可选,需要创建的数据卷,类似 docker volume create
db_data:
networks: # 可选,等价于 docker network create
docker-compose up
会根据 docker-compose.yml
文件中定义的服务来创建和启动容器,并将它们连接到默认的网络中。
# 在当前目录下寻找 docker-compose.yml 文件,并根据其中定义的服务启动应用程序
docker-compose up
# 后台启动
docker-compose up -d
# 强制重新创建所有容器,即使它们已经存在
docker-compose up --force-recreate
# 重新构建镜像
docker-compose up --build
# 指定要启动的服务名称,而不是启动所有服务
# 可以同时指定多个服务,用空格分隔。
docker-compose up service_name
另外,如果 Compose 文件名称不是 docker-compose.yml
也没问题,可以通过 -f
参数指定。
docker-compose -f docker-compose.prod.yml up
docker-compose down
用于停止并移除通过 docker-compose up
启动的容器和网络。
# 在当前目录下寻找 docker-compose.yml 文件
# 根据其中定义移除启动的所有容器,网络和卷。
docker-compose down
# 停止容器但不移除
docker-compose down --stop
# 指定要停止和移除的特定服务,而不是停止和移除所有服务
# 可以同时指定多个服务,用空格分隔。
docker-compose down service_name
同样地,如果 Compose 文件名称不是 docker-compose.yml
也没问题,可以通过 -f
参数指定。
docker-compose -f docker-compose.prod.yml down
docker-compose ps
用于查看通过 docker-compose up
启动的所有容器的状态信息。
# 查看所有容器的状态信息
docker-compose ps
# 只显示服务名称
docker-compose ps --services
# 查看指定服务的容器
docker-compose ps service_name
命令 | 介绍 |
---|---|
docker-compose version |
查看版本 |
docker-compose images |
列出所有容器使用的镜像 |
docker-compose kill |
强制停止服务的容器 |
docker-compose exec |
在容器中执行命令 |
docker-compose logs |
查看日志 |
docker-compose pause |
暂停服务 |
docker-compose unpause |
恢复服务 |
docker-compose push |
推送服务镜像 |
docker-compose start |
启动当前停止的某个容器 |
docker-compose stop |
停止当前运行的某个容器 |
docker-compose rm |
删除服务停止的容器 |
docker-compose top |
查看进程 |
首先,Docker 是基于轻量级虚拟化技术的软件,那什么是虚拟化技术呢?
简单点来说,虚拟化技术可以这样定义:
虚拟化技术是一种资源管理技术,是将计算机的各种实体资源)(CPU、内存、磁盘空间、网络适配器等),予以抽象、转换后呈现出来并可供分割、组合为一个或多个电脑配置环境。由此,打破实体结构间的不可切割的障碍,使用户可以比原本的配置更好的方式来应用这些电脑硬件资源。这些资源的新虚拟部分是不受现有资源的架设方式,地域或物理配置所限制。一般所指的虚拟化资源包括计算能力和数据存储。
Docker 技术是基于 LXC(Linux container- Linux 容器)虚拟容器技术的。
LXC,其名称来自 Linux 软件容器(Linux Containers)的缩写,一种操作系统层虚拟化(Operating system–level virtualization)技术,为 Linux 内核容器功能的一个用户空间接口。它将应用软件系统打包成一个软件容器(Container),内含应用软件本身的代码,以及所需要的操作系统核心和库。通过统一的名字空间和共用 API 来分配不同软件容器的可用硬件资源,创造出应用程序的独立沙箱运行环境,使得 Linux 用户可以容易的创建和管理系统或应用容器。
LXC 技术主要是借助 Linux 内核中提供的 CGroup 功能和 namespace 来实现的,通过 LXC 可以为软件提供一个独立的操作系统运行环境。
cgroup 和 namespace 介绍:
namespace 是 Linux 内核用来隔离内核资源的方式。 通过 namespace 可以让一些进程只能看到与自己相关的一部分资源,而另外一些进程也只能看到与它们自己相关的资源,这两拨进程根本就感觉不到对方的存在。具体的实现方式是把一个或多个进程的相关资源指定在同一个 namespace 中。Linux namespaces 是对全局系统资源的一种封装隔离,使得处于不同 namespace 的进程拥有独立的全局系统资源,改变一个 namespace 中的系统资源只会影响当前 namespace 里的进程,对其他 namespace 中的进程没有影响。
(以上关于 namespace 介绍内容来自https://www.cnblogs.com/sparkdev/p/9365405.html ,更多关于 namespace 的内容可以查看这篇文章 )。
CGroup 是 Control Groups 的缩写,是 Linux 内核提供的一种可以限制、记录、隔离进程组 (process groups) 所使用的物理资源 (如 cpu memory i/o 等等) 的机制。
(以上关于 CGroup 介绍内容来自 https://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/1506_cgroup/index.html ,更多关于 CGroup 的内容可以查看这篇文章 )。
cgroup 和 namespace 两者对比:
两者都是将进程进行分组,但是两者的作用还是有本质区别。namespace 是为了隔离进程组之间的资源,而 cgroup 是为了对一组进程进行统一的资源监控和限制。
本文主要把 Docker 中的一些常见概念和命令做了详细的阐述。从零到上手实战可以看Docker 从入门到上手干事这篇文章,内容非常详细!
另外,再给大家推荐一本质量非常高的开源书籍《Docker 从入门到实践》 ,这本书的内容非常新,毕竟书籍的内容是开源的,可以随时改进。
此处可能存在不合适展示的内容,页面不予展示。您可通过相关编辑功能自查并修改。
如您确认内容无涉及 不当用语 / 纯广告导流 / 暴力 / 低俗色情 / 侵权 / 盗版 / 虚假 / 无价值内容或违法国家有关法律法规的内容,可点击提交进行申诉,我们将尽快为您处理。