Docker原理和基本使用

一、Docker結構說明

1、Docker Client

Docker Client同Docker Daemon的互動，主要工作是在Docker Daemon上完成的，包括拉取映象、編譯映象、執行容器、釋出容器等。Docker Client和Docker Daemon可以執行在同一個系統上，也可以通過遠端方式進行訪問。Docker Client和Docker Daemon之間是在Socket上通過Restful API進行互動的。

2、Docker Daemon

Docker Daemon執行在一個主機上，使用者並不是直接同Docker Daemon進行互動，而是通過Docker Client進行訪問控制。

3、Docker Images

Docker Images是一個只讀模板，用來建立容器Docker Container，例如一個Image可以包含一個CentOS作業系統，整個系統可以包括Apache和Web應用。Docker提供了一種簡單的方式來建立Image和更新已有的Image，使用者可以從網上下載Image，也可以自己編譯Image。

4、Docker Registry

Docker Registry是存放Image的倉庫。常見的公有倉庫Docker Registry位於Docker Hub，Docker Hub包含了大量已有的Image供使用者使用。

5、Docker Container

Docker Container就像一個資料夾，包含了應用程式執行所需的所有環境，每個容器都源於某一個Image。Docker Container可以執行、開始、停止、移動並刪除，並且每個容器都是完全隔離的、安全的應用。

二、Docker工作機制

1、Docker Image

Docker Image是隻讀模板，並隨容器一起啟動。每個映象可以包含多個層，Docker使用Union File System將這些層組合成一個映象。Union FS可以將檔案和目錄進行透明的層疊組裝，然後形成一個單獨的檔案系統。Docker之所以輕量，就是因為使用了這些層狀的檔案系統。當使用者修改一個Docker Image時一個新的層就會被建立，因此這是一個增量式修改，而不是新建一個全新的Image，這也是區別於傳統虛擬機器的特定。當釋出一個Image時只需要釋出差異的部分，因此速度非常快。

每個映象都來源於一個最基礎的映象，如CentOS是一個基礎映象，用於也可以使用自己建立的映象作為基礎映象，如建立包含了一個Nginx伺服器的映象作為所有靜態Web應用的基礎映象。

2、Docker Registry

Docker Registry是映象的倉庫，建立完一個映象時可以推送到公共Registry，如Docker Hub，也可以推送到自己私有的Registry。使用Docker Client可以搜尋已經發布的映象，並拉取到本地。

3、Docker Container

一個容器由作業系統、使用者檔案和後設資料構成，由此可見每個容器都是根據映象來生成。這個映象告訴Docker容器包含什麼內容，執行什麼程式以及其它配置資訊。Docker Image是隻讀的，當一個容器執行一個映象時，容器會在Union FS的頂層增加檔案層。

例如執行下面一個命令，執行後出現下面資訊。

docker run -i -t centos /bin/bash

Docker Client通過run命令告訴Daemon啟動一個新容器，這個指令內部流程如下：

（1）拉取CentOS作為基礎映象，Docker檢查本地是否有CentOS映象，如果不存在就自動從Docker Hub拉取。

（2）建立一個容器，一旦本地存在CentOS映象，Docker將通過它來建立容器。

（3）分配檔案系統並掛載一個RW層（讀寫層），容器是建立在檔案系統中的，並且在其之上增加了一個讀寫層，由此可見容器並不會改變原始的映象。

（4）分配網路/橋接模式，建立一個橋接網路介面，使容器可以和本地主機進行通訊。

（5）設定一個IP地址，根據本地網路情況，選取一個可用的IP掛載到容器之上。

（6）啟動一個程式，這裡就是/bin/bash。

（7）抓取應用程式的輸出，將程式的stdin、stdout、stderr進行捕獲，這樣就可以看到程式的執行情況。

三、底層技術

Docker是用Go語言編寫的，同時使用了多種Linux核心功能實現我們現在所看到的功能。

1、Namespaces

Docker使用了Namespace技術來隔離工作區，也就是通常所說的容器。當容器執行時Docker建立了一系列的Namespaces。藉助Namespaces容器執行在它自己的獨立名稱空間中，而外層沒有訪問許可權。目前Docker使用了以下Namespace：

（1）PID Namespace（Process ID）：使用者程式的隔離；

（2）NET Namespace（Networking）：用於管理網路介面；

（3）IPC Namespace（Inter Process Communication）：用於管理程式間的通訊；

（4）MNT Namespace（Mount）：用於管理Mount點；

（5）UTS Namespace（Unix Timesharing System）：用於隔離核心和版本資訊。

2、Control Groups

Docker同時也使用了CGroups這項核心技術，通過CGroups可以限制應用程式使用的資源，這項技術可以使使用者主機更好地執行多個容器而相互間不受影響。CGroups可以限定容器使用的硬體資源，如記憶體數量、CPU數量等。

3、Union File System

Union FS用來對檔案系統進行分層，通過分層可以使映象更加輕量級和快速，Docker可以使用多種不同的Union FS，如AUFS、VFS、Btrfs等。

四、通過程式執行Web應用

這裡以在Nginx Web容器中執行一個靜態頁面為例，說明如果在實際中使用Docker。基礎映象使用CentOS最新版本，容器啟動後安裝Nginx（當然也可以直接拉取Nginx映象），最後編寫一個簡單的靜態頁面部署到Nginx中。

由於國內環境直接從Docker Hub下載映象會很慢，所以建議首先配置映象加速器。這裡推薦兩種配置方式。

（1）阿里雲加速器

https://cr.console.aliyun.com/cn-qingdao/mirrors

針對Docker客戶端版本大於 1.10.0 的使用者，可以通過修改daemon配置檔案/etc/docker/daemon.json來使用加速器

{
  "registry-mirrors": ["https://3t8yi7mm.mirror.aliyuncs.com"]
}

（2）DaoCloud道客加速器

執行如下指令碼，該指令碼可以將 --registry-mirror 加入到你的 Docker 配置檔案 /etc/docker/daemon.json 中。適用於 Ubuntu14.04、Debian、CentOS6 、CentOS7、Fedora、Arch Linux、openSUSE Leap 42.1。

curl -sSL https://get.daocloud.io/daotools/set_mirror.sh | sh -s http://f1361db2.m.daocloud.io

自動修改daemon配置檔案/etc/docker/daemon.json

{
  "registry-mirrors": ["http://f1361db2.m.daocloud.io"]
}

1、拉取CentOS最新映象到本地

docker pull centos //拉取centos最新映象
docker images //檢視本地所有映象

REPOSITORY          TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
hello-world         latest              fce289e99eb9        6 weeks ago         1.84kB
centos              latest              1e1148e4cc2c        2 months ago        202MB

2、執行一個centos容器

docker run -i -t -p 8088:80 --name nginxweb 1e1148e4cc2c /bin/bash

其中-p表示宿主機與容器的埠對映，此時將容器內部的80埠對映為宿主機的8088 埠，這樣就向外界暴露了8088埠，可通過Docker網橋來訪問容器內部的80埠。

3、在容器中安裝Nginx Web伺服器

rpm -ivh http://nginx.org/packages/centos/7/noarch/RPMS/nginx-release-centos-7-0.el7.ngx.noarch.rpm

yum install -y nginx

Nginx的預設路徑：

(1) Nginx配置路徑：/etc/nginx/

(2) PID目錄：/var/run/nginx.pid

(3) 錯誤日誌：/var/log/nginx/error.log

(4) 訪問日誌：/var/log/nginx/access.log

(5) 預設站點目錄：/usr/share/nginx/html

4、建立靜態檔案html，修改nginx配置檔案

在目錄/var/www/html下建立index.html檔案

<html>
<head>
    <title>Nginx in Docker</title>
</head>
<body>
    <h1>Hello, Docker</h1>
</body>
</html>

修改nginx配置檔案

cd /etc/nginx/
cat nginx.conf

user  nginx;
worker_processes  1;
error_log  /var/log/nginx/error.log warn;
pid        /var/run/nginx.pid;
events {
    worker_connections  1024;
}

http {
    include       /etc/nginx/mime.types;
    default_type  application/octet-stream;
    log_format  main  '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '

                      '$status $body_bytes_sent "$http_referer" '

                      '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';

    access_log  /var/log/nginx/access.log  main;
    sendfile        on;
    #tcp_nopush     on;
    keepalive_timeout  65;
    #gzip  on;
    include /etc/nginx/conf.d/*.conf;
}

檢視核心配置檔案nginx.conf，找到實際要修改的配置檔案/etc/nginx/conf.d/*.conf，然後對改目錄下的檔案進行修改。

cd /etc/nginx/conf.d
vim default.conf

修改目錄為/var/www/html，如下所示。

server {
    listen       80;
    server_name  localhost;

    location / {
        root   /var/www/html;
        index  index.html index.htm;
    }

    error_page   500 502 503 504  /50x.html;
    location = /50x.html {
        root   /usr/share/nginx/html;
    }
}

5、啟動nginx，訪問頁面

cd /usr/sbin
./nginx

Docker常用命令請參考：https://blog.csdn.net/wangpf2011/article/details/87025218