阿里P8架构师谈:Docker简介、组成架构、使用步骤、以及生态产品

简介: Docker简介 Docker是DotCloud开源的、可以将任何应用包装在Linux container中运行的工具。 Docker基于Go语言开发,代码托管在Github上,目前超过10000次commit。

Docker简介

Docker是DotCloud开源的、可以将任何应用包装在Linux container中运行的工具。

Docker基于Go语言开发,代码托管在Github上,目前超过10000次commit。

基于Docker的沙箱环境可以实现轻型隔离,多个容器间不会相互影响;Docker可以自动化打包和部署任何应用,方便地创建一个轻量级私有PaaS云,也可以用于搭建开发测试环境以及部署可扩展的web应用等。

Docker vs VM

从下图可以看出,VM是一个运行在宿主机之上的完整的操作系统,VM运行自身操作系统会占用较多的CPU、内存、硬盘资源。

Docker不同于VM,只包含应用程序以及依赖库,基于libcontainer运行在宿主机上,并处于一个隔离的环境中,这使得Docker更加轻量高效,启动容器只需几秒钟之内完成。

由于Docker轻量、资源占用少,使得Docker可以轻易的应用到构建标准化的应用中。但Docker目前还不够完善,比如隔离效果不如VM,共享宿主机操作系统的一些基础库等;网络配置功能相对简单,主要以桥接方式为主;查看日志也不够方便灵活。


另外,IBM发表了一篇关于虚拟机和Linux container性能对比的论文,论文中实际测试了虚拟机和Linux container在CPU、内存、存储IO以及网络的负载情况,结果显示Docker容器本身几乎没有什么开销,但是使用AUFS会一定的性能损耗,不如使用Docker Volume,Docker的NAT在较高网络数据传输中会引入较大的工作负载,带来额外的开销。不过container的性能与native相差不多,各方面的性能都一般等于或者优于虚拟机。Container和虚拟机在IO密集的应用中都需要调整优化以更好的支持IO操作,两者在IO密集型的应用中都应该谨慎使用。

Docker Component


Docker是CS架构,主要由下面三部分组成:

Docker daemon: 运行在宿主机上,Docker守护进程,用户通过Docker client(Docker命令)与Docker daemon交互

Docker client: Docker 命令行工具,是用户使用Docker的主要方式,Docker client与Docker daemon通信并将结果返回给用户,Docker client也可以通过socket或者RESTful api访问远程的Docker daemon

Docker hub/registry: 共享和管理Docker镜像,用户可以上传或者下载上面的镜像,官方地址为https://registry.hub.docker.com/,也可以搭建自己私有的Docker registry。

了解了Docker的组成,再来了解一下Docker的两个主要概念:

Docker image:镜像是只读的,镜像中包含有需要运行的文件。镜像用来创建container,一个镜像可以运行多个container;镜像可以通过Dockerfile创建,也可以从Docker hub/registry上下载。

Docker container:容器是Docker的运行组件,启动一个镜像就是一个容器,容器是一个隔离环境,多个容器之间不会相互影响,保证容器中的程序运行在一个相对安全的环境中。

Docker网络

Docker的网络功能相对简单,没有过多复杂的配置,Docker默认使用birdge桥接方式与容器通信,启动Docker后,宿主机上会产生docker0这样一个虚拟网络接口, docker0不是一个普通的网络接口, 它是一个虚拟的以太网桥,可以为绑定到docker0上面的网络接口自动转发数据包,这样可以使容器与宿主机之间相互通信。

每次Docker创建一个容器,会产生一对虚拟接口,在宿主机上执行ifconfig,会发现多了一个类似veth****这样的网络接口,它会绑定到docker0上,由于所有容器都绑定到docker0上,容器之间也就可以通信。

在宿主机上执行ifconfig,会看到docker0这个网络接口, 启动一个container,再次执行ifconfig, 会有一个类似veth****的interface,每个container的缺省路由是宿主机上docker0的ip,在container中执行netstat -r可以看到如下图所示内容:


容器中的默认网关跟docker0的地址是一样的:


当容器退出之后,veth*虚拟接口也会被销毁。

除bridge方式,Docker还支持host、container、none三种网络通信方式,使用其它通信方式,只要在Docker启动时,指定--net参数即可,比如:

docker run -i -t --net=host ubuntu /bin/bash

host方式可以让容器无需创建自己的网络协议栈,而直接访问宿主机的网络接口,在容器中执行ip addr会发现与宿主机的网络配置是一样的,host方式让容器直接使用宿主机的网络接口,传输数据的效率会更加高效,避免bridge方式带来的额外开销,但是这种方式也可以让容器访问宿主机的D-bus等网络服务,可能会带来意想不到的安全问题,应谨慎使用host方式;container方式可以让容器共享一个已经存在容易的网络配置; none方式不会对容器的网络做任务配置,需要用户自己去定制。

Docker 使用

首先要在宿主机上安装Docker,Docker安装参考官方安装文档。

Docker命令也比较类似Git,支持push以及pull操作上传以及下载Docker镜像。

1.查看当前Docker的版本

docker version

2.查看当前系统Docker信息

docker info

3.查看宿主机上的镜像,Docker镜像保存在/var/lib/docker目录下:

docker images

4.从Docker hub上下载某个镜像:

docker pull ubuntu:latest

docker pull ubuntu:latest

执行docker pull ubuntu会将Ubuntu这个仓库下面的所有镜像下载到本地repository。

5.启动一个容器使用docker run:

docker run -i -t ubuntu /bin/bash 启动一个容器

docker run -i -t --rm ubuntu /bin/bash --rm表示容器退出后立即删除该容器

docker run -t -i --name test_container ubuntu /bin/bash --name指定容器的名称,否则会随机分配一个名称

docker run -t -i --net=host ubuntu /bin/bash --net=host容器以Host方式进行网络通信

docker run -t -i -v /host:/container ubuntu /bin/bash -v绑定挂在一个Volume,在宿主机和Docker容器中共享文件或目录

6.查看当前有哪些容器正在运行,使用docker ps:

7.启动或停止某个container使用docker start/stop container_id:

8.使用docker commit可以将container的变化作为一个新的镜像,比如:

xzs@host:~(0)$ docker commit -m="test docker commit" 50a1261f7a8b docker_test

55831c956ebf46a1f9036504abb1b29d7e12166f18f779cccce66f5dc85de38e

xzs@host:~(0)$ docker images | grep docker_test

docker_test latest 55831c956ebf 10 seconds ago 290.7 MB

除了从Docker hub上下载镜像,也可以写Dockerfile创建一个镜像,以创建一个Django程序为例,Dockerfile如下所示:

xzs@host:/tmp/docker(0)$ cat Dockerfile

FROM ubuntu:12.04

MAINTAINER Your Name

RUN apt-get update

RUN apt-get install -y python-software-properties python-pip

ADD myproject /opt/code

RUN pip install -r /opt/code/requirement.txt

9.写完Dockerfile,在Dockerfile所在目录执行docker build创建镜像:

docker build -t docker_test .

docker run -i -t docker_test /bin/bash -c "cd /opt/code;python manage.py runserver 0.0.0.0:8080"

10.将制作的镜像上传到private registry:

docker tag test docker.example.com/test

docker push docker.example.com/test

11.删除镜像:docker rm

经过长时间使用,主机上存储了很多已无用的镜像,想将它们删除则用docker rm或者docker rmi,比如:

docker rm container_id

docker rmi image_id

Docker生态

随着Docker迅速火遍全球, 以Docker为基础的生态系统也迅速的发展起来,从以部署和运行container为基础的CoreOS到各种各样的管理工具和PaaS软件,Docker以及生态产品都在迅猛发展,以下介绍几个代表性的软件。

首先介绍CoreOS,它的出现极大地推动了Docker技术的推广和发展,CoreOS是专门为大规模服务部署而设计的一种新的Linux发行版,通过运行轻量级的容器方便扩展和维护大规模的服务。它具有以下特点:

CoreOS使用container管理服务(容器即服务),即以容器的角度去管理服务,服务的代码和依赖都打包到容器里,打包后的容器直接在CoreOS上运行管理。通过容器用户不再需要关注虚拟机环境等,极大地降低了服务和系统环境的耦合性。另外部署在CoreOS的多个容器都运行在各自独立的环境中,不会相互影响。

CoreOS专门为cluster等大规模部署而设计,提供了Etcd进行服务发现,以及Fleet管理容器保证服务可用。

CoreOS更加精简,比如RAM使用比普通Linux低40%。

CoreOS采用双分区模式(Dual-Partition),主分区为主动模式,负责系统运行,被动模式分区负责系统更新,更新时将整个CoreOS系统下载下来。

CoreOS是为集群服务而设计的,提供了Etcd、Fleet等管理工具管理容器和服务。Etcd是一种类似Zookeeper的分布式key/value存储服务,用于服务发现和配置管理。Fleet是容器管理工具,保证服务的可用性,当某个机器的服务不可用时,Fleet会将服务迁移到其它机器上运行。

Docker生态中还有一个非常重要的容器管理工具--Kubernetes,它是Google开源的用于在集群环境中管理、维护、自动扩展容器,通过Kubernetes可以很方便地在多个机器上管理和部署容器服务。现在已经得到IBM、Microsoft、RedHat等多个大公司的支持。

在Kubernetes中pod是一个基本单元,一个pod可以是提供相同功能的多个container,这些容器会被部署在同一个minion上。Replication controller定义了多个pod或者容器需要运行,如果当前集群中运行的pod或容器达不到配置的数量,replication controller会调度容器在多个minion上运行,保证集群中的pod数量。service则定义真实对外提供的服务,一个service会对应后端运行的多个container。

Kubernetes的架构由一个master和多个minion组成,master通过api提供服务,接受kubectl的请求来调度管理整个集群。minion是运行Kubelet的机器,它接受master的指令创建pod或者容器。

最后介绍一下基于Docker实现的PaaS软件,Docker PaaS软件中以Deis和Flynn最为知名。Deis是基于Docker和CoreOS实现的轻量级的PaaS,受到Heroku的启发,遵循“十二要素”构建应用方法。

Deis是以应用程序为中心设计的,分为build、release、run三个阶段,用户执行"git push"后,Deis使用Docker 容器编译并将编译结果保存在Docker镜像;发布阶段,一次build和配置文件产生一个数字标识的发布镜像,将发布镜像保存到Docker registry中以供后续发布到线上运行;运行阶段应用镜像会被调度到主机上运行,并更新相应的路由。

Flynn与Deis类似,也是以应用为中心,Flynn组件分为两层,layer0是底层资源的抽象,主要负责资源调度以及服务发现等,为上层应用容器的运行提供底层资源调度支持;layer1处理具体应用,通过Docker容器编译、部署和维护上层应用程序。

总结

Docker从2013年发布第一个版本以来,已经火遍全球,技术迭代也比较频繁,其周边产品和技术也越来越丰富,由于Docker更新频繁,会出现新版本有时不兼容旧版本的情况,Docker周边产品基本都处于开发阶段还不具备生产环境下使用。

Docker的轻量级容器不仅实现了资源隔离,而且几乎可以运行在任何地方,使得部署和扩展变得非常容易,随着Docker的日趋完善,希望Docker被越来越多的公司应用到生产环境中。


1、具有1-5工作经验的,面对目前流行的技术不知从何下手,

需要突破技术瓶颈的。2、在公司待久了,过得很安逸,

但跳槽时面试碰壁。需要在短时间内进修、跳槽拿高薪的。

3、如果没有工作经验,但基础非常扎实,对java工作机制,

常用设计思想,常用java开发框架掌握熟练的。

4、觉得自己很牛B,一般需求都能搞定。

但是所学的知识点没有系统化,很难在技术领域继续突破的。

5. 群号:809340374



相关实践学习
深入解析Docker容器化技术
Docker是一个开源的应用容器引擎,让开发者可以打包他们的应用以及依赖包到一个可移植的容器中,然后发布到任何流行的Linux机器上,也可以实现虚拟化,容器是完全使用沙箱机制,相互之间不会有任何接口。Docker是世界领先的软件容器平台。开发人员利用Docker可以消除协作编码时“在我的机器上可正常工作”的问题。运维人员利用Docker可以在隔离容器中并行运行和管理应用,获得更好的计算密度。企业利用Docker可以构建敏捷的软件交付管道,以更快的速度、更高的安全性和可靠的信誉为Linux和Windows Server应用发布新功能。 在本套课程中,我们将全面的讲解Docker技术栈,从环境安装到容器、镜像操作以及生产环境如何部署开发的微服务应用。本课程由黑马程序员提供。     相关的阿里云产品:容器服务 ACK 容器服务 Kubernetes 版(简称 ACK)提供高性能可伸缩的容器应用管理能力,支持企业级容器化应用的全生命周期管理。整合阿里云虚拟化、存储、网络和安全能力,打造云端最佳容器化应用运行环境。 了解产品详情: https://www.aliyun.com/product/kubernetes
目录
相关文章
|
Docker 容器 Perl
云效flow构建docker镜像更换apt源为阿里镜像源
在 Dockerfile 中添加命令以更换 Debian 源为阿里云镜像,加速容器内软件包下载。核心命令通过 `sed` 实现源地址替换,并更新 apt 软件源。其中 `cat` 命令用于验证替换是否成功,实际使用中可删除该行。
3502 32
|
Ubuntu 安全 Docker
Ubuntu Server上安装配置Docker的详细步骤
如果一切设置正确,这将下载一个测试镜像,并在容器中运行它,打印一条问候消息。
1960 76
|
应用服务中间件 Linux nginx
在虚拟机Docker环境下部署Nginx的步骤。
以上就是在Docker环境下部署Nginx的步骤。需要注意,Docker和Nginix都有很多高级用法和细节需要掌握,以上只是一个基础入门级别的教程。如果你想要更深入地学习和使用它们,请参考官方文档或者其他专业书籍。
602 5
|
Java Linux 虚拟化
【Docker】(1)Docker的概述与架构,手把手带你安装Docker,云原生路上不可缺少的一门技术!
1. Docker简介 1.1 Docker是什么 为什么docker会出现? 假定您在开发一款平台项目,您的开发环境具有特定的配置。其他开发人员身处的环境配置也各有不同。 您正在开发的应用依赖于您当前的配置且还要依赖于某些配置文件。 您的企业还拥有标准化的测试和生产环境,且具有自身的配置和一系列支持文件。 **要求:**希望尽可能多在本地模拟这些环境而不产生重新创建服务器环境的开销 问题: 要如何确保应用能够在这些环境中运行和通过质量检测? 在部署过程中不出现令人头疼的版本、配置问题 无需重新编写代码和进行故障修复
977 2
阿里二面:10亿级分库分表,如何丝滑扩容、如何双写灰度?阿里P8方案+ 架构图,看完直接上offer!
阿里二面:10亿级分库分表,如何丝滑扩容、如何双写灰度?阿里P8方案+ 架构图,看完直接上offer!
阿里二面:10亿级分库分表,如何丝滑扩容、如何双写灰度?阿里P8方案+ 架构图,看完直接上offer!
|
Java Linux C语言
《docker基础篇:2.Docker安装》包括前提说明、Docker的基本组成、Docker平台架构图解(架构版)、安装步骤、阿里云镜像加速、永远的HelloWorld、底层原理
《docker基础篇:2.Docker安装》包括前提说明、Docker的基本组成、Docker平台架构图解(架构版)、安装步骤、阿里云镜像加速、永远的HelloWorld、底层原理
1366 90
|
Ubuntu 安全 数据安全/隐私保护
在Docker容器中部署GitLab服务器的步骤(面向Ubuntu 16.04)
现在,你已经成功地在Docker上部署了GitLab。这就是我们在星际中的壮举,轻松如同土豆一样简单!星际旅行结束,靠岸,打开舱门,迎接全新的代码时代。Prepare to code, astronaut!
821 12
|
NoSQL 关系型数据库 MySQL
《docker高级篇(大厂进阶):4.Docker网络》包括:是什么、常用基本命令、能干嘛、网络模式、docker平台架构图解
《docker高级篇(大厂进阶):4.Docker网络》包括:是什么、常用基本命令、能干嘛、网络模式、docker平台架构图解
724 56
《docker高级篇(大厂进阶):4.Docker网络》包括:是什么、常用基本命令、能干嘛、网络模式、docker平台架构图解
|
消息中间件 数据可视化 Kafka
docker arm架构部署kafka要点
本内容介绍了基于 Docker 的容器化解决方案,包含以下部分: 1. **Docker 容器管理**:通过 Portainer 可视化管理工具实现对主节点和代理节点的统一管理。 2. **Kafka 可视化工具**:部署 Kafka-UI 以图形化方式监控和管理 Kafka 集群,支持动态配置功能, 3. **Kafka 安装与配置**:基于 Bitnami Kafka 镜像,提供完整的 Kafka 集群配置示例,涵盖 KRaft 模式、性能调优参数及数据持久化设置,适用于高可用生产环境。 以上方案适合 ARM64 架构,为用户提供了一站式的容器化管理和消息队列解决方案。
1409 10

热门文章

最新文章