【微服务系列笔记】Docker

本文涉及的产品
注册配置 MSE Nacos/ZooKeeper,118元/月
云原生网关 MSE Higress,422元/月
服务治理 MSE Sentinel/OpenSergo,Agent数量 不受限
简介: docker是一种容器技术,它主要是用来解决软件跨环境迁移的问题和同一环境下依赖冲突问题。Docker可以运行在Mac, Windows, linux等操作系统上,常用于适用于构建和部署分布式应用、微服务架构。

1. 概述

1.1. 什么是Docker?

docker是一种容器技术,它主要是用来解决软件跨环境迁移的问题和同一环境下依赖冲突问题。

Docker可以运行在Mac, Windows, linux等操作系统上

1.2. 为什么需要Docker?

微服务虽然具备各种各样的优势,但服务的拆分通用给部署带来了很大的麻烦。

  • 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

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。

1.3. Docker如何解决依赖兼容问题?

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。

1.4. Docker如何解决操作系统环境差异

虽然解决了不同应用的兼容问题,但是开发、测试等环境会存在差异,操作系统版本也会有差异,怎么解决这些问题呢?

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。


应用于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CentOSpringBoot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:

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


1.5. Docker与虚拟机的区别

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:


特点

Docker

传统虚拟化技术

架构差异

使用容器引擎,共享主机操作系统的内核

每个虚拟机有独立的操作系统

资源利用率

更快启动速度,占用更少资源

启动和资源消耗较大

部署和扩展

快速部署和启动,容器镜像可复制和共享

部署和启动相对耗时

隔离性

隔离性较传统虚拟化技术稍差

提供较强的隔离性

应用场景

构建和部署分布式应用、微服务架构

运行需要完全隔离的应用程序

1.6. 总结

  1. 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


  1. 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



  1. 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. Docker和虚拟机

本质:

虚拟机是在操作系统中模拟硬件设备,然后运行另一个操作系统。

docker是一个系统进程。

性能:

虚拟机体积大、启动速度慢、性能一般。

docker体积小、启动速度快、性能好。

适用场景:

虚拟机适用于运行需要完全隔离的应用程序;

docekr适用于构建和部署分布式应用、微服务架构。

2. Docker核心组件

2.1. 镜像与容器

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。

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,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。

2.2. 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。


当没有挂在数据卷时,进行数据的访问修改都要进入容器内部,这样子容器与数据就耦合了。当容器被销毁时,数据也就丢失了。如何将数据与容器解耦,这就要用到数据卷了。

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。

这样,我们操作宿主机的/var/lib/docker/volumes/html目录,就等于操作容器内的/usr/share/nginx/html目录了。

2.3. 仓库

仓库(Register)是指Docker镜像的托管平台。常见的Docker仓库有DockerHub,网易云镜像服务阿里云镜像库

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。

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:


2.4. Docker架构

Docker是一个CS架构的程序,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。

3. 常见操作

3.1. 系统操作

//启动 docker 服务
systemctl start docker
//停止 docker 服务
systemctl stop docker
//重启 docker 服务
systemctl restart docker
//查看 docker 服务状态
systemctl status docker
//设置开机启动 docker 服务
systemctl enable docker

3.2. 镜像操作

docker pull nginx
docker images
docker save -o /tmp/nginx.tar nginx:latest
docker rmi nginx:latest
docker load -i /tmp/nginx.tar

3.3. 容器操作

docker run --name nginx -p 8080:80 -d nginx
- --name:指定容器名称
- -p:指定端口映射
- -d:让容器后台运行
docker --help
docker ps
docker ps -a 
docker pause nginx
docker unpause nginx
docker stop nginx
docker start nginx 
docker rm nginx
docker logs -f --tail=要查看末尾多少行 默认all 容器ID
docker logs -f -t --tail 1000 2ab447816a66
docker rename nginx1.0 nginx2.0
docker restart nginx
docker exec -it xx bash
设置docker开机自启动
Systemctl enable docker
设置容器自启动
docker update --restart=always 容器id

修改容器内文件(了解)

步骤

1)进入容器。进入我们刚刚创建的nginx容器的命令为:

docker exec -it mn bash

命令解读:

  • docker exec :进入容器内部,执行一个命令
  • -it : 给当前进入的容器创建一个标准输入、输出终端,允许我们与容器交互
  • mn :要进入的容器的名称
  • bash:进入容器后执行的命令,bash是一个linux终端交互命令

2)进入nginx的HTML所在目录 /usr/share/nginx/html

容器内部会模拟一个独立的Linux文件系统,看起来如同一个linux服务器一样:

nginx的环境、配置、运行文件全部都在这个文件系统中,包括我们要修改的html文件。

查看DockerHub网站中的nginx页面,可以知道nginx的html目录位置在/usr/share/nginx/html

我们执行命令,进入该目录:

cd /usr/share/nginx/html

3)修改index.html的内容

容器内没有vi命令,无法直接修改,我们用下面的命令来修改:

sed -i -e 's#Welcome to nginx#Hello#g' -e 's###g' index.html

docker volume --help
docker volume ls
docker volume create html
docker volume inspect html   //查看数据卷详细信息,包括关联的宿主机目录位置
docker volume rm html  
docker volume prune   //删除所有未使用的数据卷
docker run \
--name mn \ 
-v html:root/html \
-p 8080:80 nginx           //挂载数据卷




4. 自定义镜像

4.1. 镜像结构

镜像底层

系统函数库→文件系统→环境配置→依赖安装→应用安装→应用配置

4.2. Dockerfile

Dockerfile就是一个文本文件,其中包含一个个的指令(Instruction),用指令来说明要执行什么操作来构建镜像。每一个指令都会形成一层Layer。

指令

说明

示例

FROM

指定基础镜像

FROM centos:6

ENV

设置环境变量,可在后面指令使用

ENV key value

COPY

拷贝本地文件到镜像的指定目录

COPY ./mysql-5.7.rpm /tmp

RUN

执行Linux的shell命令,一般是安装过程的命令

RUN yum install gcc

EXPOSE

指定容器运行时监听的端口,是给镜像使用者看的

EXPOSE 8080

ENTRYPOINT

镜像中应用的启动命令,容器运行时调用

ENTRYPOINT java -jar xx.jar

# 指定基础镜像,从云端拉取
FROM ubuntu:16.04
# 配置环境变量,JDK的安装目录
ENV JAVA_DIR=/usr/local
# 拷贝jdk和java项目的包
COPY ./jdk8.tar.gz $JAVA_DIR/
COPY ./docker-demo.jar /tmp/app.jar
# 安装JDK,属于系统环境配置
RUN cd $JAVA_DIR \
&& tar -xf ./jdk8.tar.gz \
&& mv ./jdk1.8.0_144 ./java8
# 配置环境变量
ENV JAVA_HOME=$JAVA_DIR/java8
ENV PATH=$PATH:$JAVA_HOME/bin
# 暴露端口
EXPOSE 8090
# 入口,java项目的启动命令
ENTRYPOINT java -jar /tmp/app.jar
FROM java:8-alpine                            
COPY ./docker-demo.jar /tmp/app.jar
EXPOSE 8090
ENTRYPOINT java -jar /tmp/app.jar

4.3. 步骤

  1. 创建文件夹docker-demo,将所需建立的资料保存在里面。资料包括docker-demo.jar,jdk8.tar.gz,Dockerfile
  2. 使用docker bulid构建镜像
docker build -t javaweb:1.0 .
  1. 使用docker run创建容器运行




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