docker从入门到精通-入门篇

Docker从入门到精通1第一部分Docker入门第一节引言1虚拟化技术整个虚拟化技术的发展有超过半个世纪的历史，当我看到这段历史的时候，不禁感叹老美在科技方面有多强悍。虚拟化一般分为硬件级虚拟化（hardware-level-virtualization）和操作系统级虚拟化（os-level-virtualization）。硬件级虚拟化是运行在硬件之上的虚拟化技术，它的管理软件也就是我们通常说的hypervisor或者virtualmachinemonitor，它需要模拟的就是一个完整的操作系统，也就是我们通常所说的基于Hyper-V的虚拟化技术，VMWare,Xen,VirtualBox，亚马逊AWS和阿里云都是用的这种技术。操作系统级虚拟化是运行在操作系统之上的，它模拟的是运行在操作系统上的多个不同进程，并将其封装在一个密闭的容器里面，也称为容器化技术。Docker正是容器虚拟化中目前最流行的一种实现。1.1硬件级虚拟化的历史19世纪60年代：美国出现了第一个虚拟化系统，它是由IBM开发的CP-40Mainframes系统，虽然这个系统只是在实验室使用，但却为后来的CP-67系统奠定了基础。在那个时代，虚拟化系统主要由通用，贝尔实验室和IBM主导研发。1987年：一个非常牛逼的公司InsigniaSolutions演示了一个称为SoftPC的软件模拟器，这个模拟器允许用户在UnixWorkstations上运行DOS应用。在此之前这是不可能办到的，当时一个可以运行MSDOS的个人电脑需要1,500美金，而通过SoftPC模拟之后，可降低到500美金。可以看出，当时的需求就是在大型工作站上运行微软的DOS。到了1989年的时候，InsigniaSolutions发布了Mac版的SoftPC，使苹果用户不仅能运行DOS，还能运行Windows操作系统。Docker从入门到精通21997年：随着SoftPC的一炮而红，其他虚拟化公司如雨后春笋般的出现了。在1997年，苹果开发了VirtualPC，后来又卖给了Connectix。1998年：真正的王者VMWare出现了，他们在1999年开始销售VMWareworkstation，也就是我们很多人使用过得桌面版的虚拟机。2001年：VMWare又发行了ESX和GSX，也就是我们现在经常使用的ESX-i的前身。2003年：之前所说的Connectix被微软收购，后续推出了MicrosoftVirualPC，再之后就没什么音讯了。同年VMWare也被EMC收购，成为EMC迄今最成功的一笔收购。就在这一年，一个开源的虚拟化项目Xen启动了，并在2007年被Citrix收购。备注：看了这个历史，不禁内心发出感叹。InsigniaSolutions的衰败，Connectix的没落，以及VMWare的半路杀出，都说明了商业和科技的竞争是不间断的，就像是一场长跑，一开始领先的，往往并不是最后的胜利者，你不进步，就肯定会被超越。1.2操作系统级虚拟化的历史1982年：你一定会很惊讶，第一个操作系统级的虚拟化技术是什么。答案就是chroot，直到现在我们依然在使用的一个系统调用。这个系统调用会改变运行进程的工作目录，并且只能在这个目录里面工作。这种操作其实就是一种文件系统层的隔离。2000年：FreeBSDjail，真正意义上的第一个功能完整的操作系统级虚拟化技术。所以，真正的容器化技术出现到现在已经过去了16年，并不是几年的时间。2005年：OpenVZ，这是linux平台上的容器化技术实现，同时也是LXC，即docker最初使用的容器技术核心实现。2008年：LXC发布，这是docker最初使用的具体内核功能实现。2013年：Docker发布，可以看出，docker本身是使用了LXC，同时封装了其他的一些功能。Docker的成功，与其说是技术的创新，还不如说是一次组合式的创新。备注：曾经听一位老大说过，iPhone你要说有多创新，真的说不上。手机很早就有了，电脑很早就有，触摸屏很早就有，但是苹果将所有这些有机的组合到了一起，再提供极致的用户体验，就产生跨时代的产品。同样Docker所使用的技术也都不是新技术，它将这一系列技术有机的组合到一起，并提供极致的用户体验，就产生Docker从入门到精通3了垮时代意义的产品。2基于服务的云计算模式我们知道传统的服务器或者电脑主机，基本都是一锤子买卖，商家卖给你之后基本就很难再从消费者身上获得其他收入。随着云的概念出现，越来越多的厂商都意识到卖硬件是不可能获得长期利益的，只有服务才是可持续的赢利点。因此，在2010年左右，出现了以大批提供云服务的公司。总体来说基本都可以归为下面几大类的一种或多种：1.基础设施即服务（Infrastructureasaservice），通常指的是在云端为用户提供基础设施，如：虚拟机、服务器、存储、负载均衡、网络等等。亚马逊的AWS就是这个领域的佼佼者，国内则以阿里云为首。2.平台即服务（Platformasaservice），通常指的是在云端为用户提供可执行环境、数据库、网站服务器、开发工具等等。国外的OpenShift，RedHat，Cloudera，CloudFoundry,GoogleAppEngine都是这个领域的，当然还有一个非常有名的公司，那就是dotCloud，后续我会再介绍一下这个公司。3.软件即服务（Softwareasaservice），通常指的是在云端为用户提供软件，如CRM系统，邮件系统，在线协作，在线办公等等。比如微软就把自己的Office搬到了云端，国内的有道、麦客、Tower都是属于这个领域的。一般认为这三种模式，是最基本的云服务模式，其分层结构如下图：Docker从入门到精通43Docker介绍Docker主要解决什么问题？Docker对外宣称的是Build,ShipandRun，Docker要解决的核心问题就是快速的干这三种事情。它通过将运行环境和应用程序打包到一起，来解决部署的环境依赖问题，真正做到垮平台的分发和使用。而这一点和DevOps不谋而合，通过Docker可以大大提升开发、测试和运维的效率，在这个移动互联网的时代，工程师都是很贵的，如果一个工具能节省人力，提升效率，必定会火起来。Docker的历史之前提到一家公司叫dotCloud，这家公司是一家法国的公司，最初也是提供PaaS服务的，他们提供了对多种语言的运行环境支持，如：java,python,ruby,node.js等。但是，可能叫生不逢时吧，在PaaS领域太多的巨头和大企业了，有一天SolomonHykes（Docker之父）就召集了公司的哥儿几个来商量了一下，最后得出的结论是，如果要和那些大厂商硬干肯定是不行的，那么干脆就把他们做的项目Docker开源了。即使赚不到钱，至少也在开源社区得到一个好名声。因此，在2013年3月，Docker正式以开源软件形式发布了。正是由于这次开源，让容器领域焕发了第二春，截止2015年11月，Docker在github上收到了25,600Docker从入门到精通5个赞，超过6800次克隆，以及超过1100名的贡献者，成为20个最具影响力的github开源项目。可以说，Docker是继Linux之后，最让人感到兴奋的系统层面的开源项目。据不完全统计，包括Docker公司、RedHat,IBM,GoogleCisco、亚马逊以及国内的华为等等，在为它贡献代码。在美国，几乎所有的云计算厂商都在拥抱Docker这个生态圈。Docker是什么呢？Docker其实是容器化技术的其中一种实现，根据我们之前的介绍，容器化技术并不是最近才出现的，那为什么Docker会如此的火爆呢？我觉得还是这个时代造就的，因为我们处在一个云计算发展异常迅猛的时代，而云计算又是所有移动互联网、IT、以及未来消费者行业的基础。从云计算服务的三层架构，我们可以看出传统的IaaS层，虚拟机是最基础组成部分，而虚拟机都是基于Hyper-V架构的，也就是说每一个虚拟机都会运行一个完整的操作系统，一个操作系统至少需要占用5G左右的磁盘空间，但是操作系统对于我们来说完全无用的，我们关心的是虚拟主机所能提供的服务。因此，我们迫切需要轻量级的主机，那就是Docker容器。我们可以看一下，Docker的基本结构：从上图，我们可以看到，容器由于省去了操作系统，整个层级更简化，可以在单台服务器上运行更多的应用，而这正是IaaS所需要的，可能5G左右的空间对你来说不是什么大事，但是如果你需要对外提供成千上万的主机，那就是不得Docker从入门到精通6不考虑的问题，而这正是容器虚拟化要解决的问题。每到这里，我都喜欢举一个例子：波音公司造飞机肯定不会考虑在水上航行的问题，造船厂也绝对不会考虑要在天上飞的问题，汽车制造公司也不会考虑要在水上跑的问题，那么对于广大的移动互联网公司和云计算公司，也可以只关注最顶层的应用，而不需要去考虑操作系统的问题。4预备知识这一节，主要介绍使用Docker需要了解的一些预备知识，主要包括Linux和公有云的使用，如果你对这两块已经比较熟悉，可以直接跳过进入下一节。为什么我们要介绍这两部分呢？因为Docker主要是运行在Linux下的，而且它的基础镜像也是基于Linux，如果你了解Linux将会遇到很多障碍；而公有云的话是日后的一个趋势，也是Docker为什么这么火热的的促成因素，所以我们也会做简单的介绍。4.1Linux快速入门Linux是开源软件的鼻祖，Docker目前基本上都依赖于于linux的内核，这一节主要快速简单的介绍一下linux。除去Docker的原因，我们还有以下原因要使用linux:本身开源免费，试想如果你是一个云主机提供商，如果每个主机都要付费，那得要给多少钱啊；支持众多的开源软件，这也是很大一笔开支，并且可以灵活的自由配置；基本上90%以上的互联网公司都是用linux作为后端服务器，如果你想学习开发，那么Linux就是一项基本功；云主机大多数都是基于Linux系统。很多刚开始学习的朋友一听见Linux就会害怕，其实根本就没什么可怕的。所有的现代操作系统基本都是类似的，Linux也有图形化界面，也支持鼠标键盘操作。所不同的是，Linux下更倾向于用命令行来进行操作，这样有更多的灵活性，你可以认为就跟windows下的cmd类似。只要你愿意学习，顶多就1个月Docker从入门到精通7就可以快速入手。4.1.1选取什么发型版本Linux包含了很多的发行版本，包括ubuntu,centos,redhat,federa等等，但是他们都是基于linuxkernel，各个发行版本都会做相应的包装、优化和简化，但是基本上内核版本不会有太大的差异。根据我的经验，我推荐使用ubuntu或者centos。Ubuntu的优点是：内核更新及时软件安装和更新方便GUI简单实用CentOS就是RedHatEnterprise的开源版本，也是不错选择，考虑到Ubuntu对Docker的完美支持，我一般推荐使用Ubuntu。Ubuntu可以在Docker的存储部分使用Aufs，而CentOS只能使用DeviceMapper，前者的性能要稍好一些。4.1.2使用图形界面还是命令行界面Linux的发行版本基本都提供了带图形界面和不带图形界面的版本，也可以在安装后进行调整。很多人认为Linux系统就不适合带IDE界面的开发环境，其实是错误的。我们可以在Linux下运行Eclipse等工具进行开发，而且跟其他平台没有任何差异。所以如果你要进行开发，可以选择图形界面。如果你是刚初学Linux，也可以使用图形界面，来进行过度。但是又回到我之前的飞机-轮船-汽车理论，凡是没有必要的东西都应该去掉，所以如果你是用Linux来运行后台程序，最好就选择服务器版，只运行命令行程序，多使命令行也是一种学习和锻炼。4.1.3英文还是中文一般来说使用linux的用户都是相对专业的用户，我建议一律使用英文操作系统