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宋寶華:Docker 最初的2小時(Docker從入門到入門)

最初的2小時,你會愛上Docker,對原理和使用流程有個最基本的理解,避免滿世界無頭蒼蠅式找資料。本人反對暴風驟雨式多管齊下狂轟濫炸的學習方式,提倡迭代學習法,就是先知道怎麼玩,有個感性認識,再深入學習高階用法,深層原理,一輪輪迭代。堅決反對一上來就搞幾百頁厚的東西把人腦子弄亂。

Docker是什麼?

KVM, Virtualbox, Vmware是虛擬出機器,讓每個例項看到一個單獨的機器;而Docker是虛擬出作業系統,實現應用之間的隔離,讓各個應用覺得自己有一個自己的作業系統,而且彼此之間隔離。假設沒有Docker,然後有程序1和程序2,它們的執行將類似下圖,程序1和程序2共享kernel,它們是同一OS下2個程序,因此必須擁有不同PID,但是又共享網絡卡,共享IP地址,看到一樣的根檔案系統(不chroot的情況下)等,可以用Linux IPC手段程序間通訊。


有Docker的情況下,假設程序1和程序2運行於不同的容器,那麼程序1和程序2都覺得自己和對方沒有半毛錢關係,都覺得自己擁有自己的根檔案系統,自己的網絡卡等,然後程序1和程序2的PID還可以一樣,比如假設2個都是100。但是,此100非彼100。


Virtualbox等虛擬機器的思路則完全不一樣,如果程序1和程序2運行於不同的虛擬機器,則作業系統都是雙份的,它們感覺自己在不同的虛擬電腦上面跑。


由於可見,Docker達到了類似虛擬機器的效果,但是又沒有虛擬機器的開銷,它虛擬的層次更加高。Docker不虛擬機器器,僅僅虛擬應用的執行環境。

為什麼Docker也可以“虛擬化”?

虛擬化,本質上一種虛幻,給你一種幻覺,讓你覺得擁有的很多甚至擁有全世界,哪怕你實際是一隻螻蟻。

經過本人多年研究,虛擬化的技術分為2種,一種是虛擬一個世界,第二個是虛擬一個氛圍。

比如我們在現實生活裡面是個屌絲,但是在虛擬人生的遊戲裡面,我們可以是王思聰++,集美貌智慧財富正義於一生。虛擬人生的遊戲,構建一個整個的新世界,這個世界,人人有房住,天下沒有賊。那麼這個就是硬體都變了,你的核心都變了。這個是Virtualbox,KVM這種虛擬出一個新世界的思路。

虛擬一個氛圍,是Docker的做法。例如貴公司的Linux部門以前只有3,4個工程師,然後有一個manager,後來有30個人了,你就可以分什麼核心組、驅動組、應用組等更多的組,然後又多出幾個manager。這種組,類似於名稱空間,在每一個單獨名稱空間的manager,都覺得自己是個manager,於是他會爽那麼一點點。

最開始是這樣的


後來是這樣的


如果這樣還不夠,還可以搞音效卡驅動組manager,網絡卡驅動組manager,反正可以不停地搞。大家在各自的container裡面佔山為王。

Docker就是這樣的名稱空間讓各自在同樣的Linux平臺上面各自暗爽,裝到你自己的容器裡面爽。

安裝Docker

如果是Windows主機,可以下載docker-toolbox一路安裝,安裝過程中如果提示什麼錯,可以把360等類似軟體關閉。Windows安裝好Docker後,使用Docker Quickstart Terminal執行。


如果是Ubuntu,可以按照https://docs.docker.com/engine/installation/linux/ubuntu/網頁進行安裝。最簡單的Ubuntu 16.04就是命令:sudo apt-get update&& apt-get install docker。

Ubuntu安裝Docker後,可以把當前使用者加到docker使用者組以便當前使用者也有許可權操作docker client和host之間的通訊socket(之後請重啟docker相關服務):

sudo usermod -aG docker $USER

為了裝逼需要,我們在docker hub網頁註冊一個使用者名稱,我註冊的使用者名稱是21cnbao。這樣以後,就可以自己提交自己的image了。

Docker的架構

Docker中可能涉及到3個機器或者更多機器,一個執行docker命令的client, 一個包含images並以容器(container)形式執行image的主機,一個docker的images倉庫。client與docker host上面的docker daemon通訊。當然docker client和host可以運行於一臺機器(我們做實驗的時候是一臺),預設的docker倉庫是Docker Hub。


一般的流程中,client發pull命令從倉庫把image拉到docker host,然後通過run命令指揮image到host上面弄一個container來跑這個image。

當然也可以是相反的流程,client 通過build命令在host上面建立一個自己的image,然後通過push命令把image推到倉庫。之後這個image可以被別的人或者自己pull。

image到底是個什麼鬼?

Docker映象是一個特殊的檔案系統,提供容器執行時所需的程式、庫、資源、配置等檔案外,還包含了一些為執行時準備的一些配置引數(如匿名卷、環境變數、使用者等)。image為特定目的而生,比如弄了個nginx的image後,這個image就把nginx的東西包羅永珍了,無論是張三、王五、六麻子還是七癩子,無論它是什麼電腦,什麼作業系統,只要支援docker,它把這個nginx的image下載下來後,拿docker run命令就可以弄容器跑nginx了。這樣,使用者就不用裝nginx以及它依賴的一切包了(通常裝一個軟體弄依賴也能把你弄地煩躁死了)。這樣看起來,Docker實在是居家旅行,殺人越貨之必備良器也!

映象構建時,會一層層疊加,前一層是後一層的基礎。


每一層構建完就不會再發生改變,後一層上的任何改變只發生在自己這一層。比如,刪除前一層檔案的操作,實際不是真的刪除前一層的檔案,而是僅在當前層標記為該檔案已刪除。所以這個很類似git裡面這一次提交相對於上一次提交的diff:

$git diff
 layout/book_index_template.html                    |    8 ++-
 text/05_Installing_Git/0_Source.markdown           |  14 ++++++
 text/05_Installing_Git/1_Linux.markdown            |  17 +++++++
 text/05_Installing_Git/2_Mac_104.markdown          |  11 +++++
 text/05_Installing_Git/3_Mac_105.markdown          |   8 ++++
 text/05_Installing_Git/4_Windows.markdown          |   7 +++
 .../1_Getting_a_Git_Repo.markdown                  |    7 +++-
 .../0_Comparing_Commits_Git_Diff.markdown        |   45 +++++++++++++++++++-
 .../0_Hosting_Git_gitweb_repoorcz_github.markdown |   4 +-
 9files changed, 115 insertions(+), 6 deletions(-)

這些疊加的最後一層就是container,所以你在container裡面改了檔案,其實不會進image。

一次完整的docker實作

說了那麼多後,我們必須親自動手玩了。下面把pull,run,build,push都玩一次,破除神祕感。一個典型的執行流程如下:

1.    client用pull命令從倉庫把image拉到docker host

docker pull的格式是:

docker pull[選項] [Docker Registry地址]  <倉庫名>:<標籤名>

預設地址是 DockerHub。 倉庫名:這裡的倉庫名是兩段式名稱,既 / ,“/”前面一般是使用者名稱。對於 Docker Hub,如果不給出使用者名稱,則預設為 library ,也就是官方映象。

下載 Ubuntu14.04的image(以Ubuntu為例):

[email protected]:~$docker pull ubuntu:14.04
14.04:Pulling from library/ubuntu
c60055a51d74:Downloading [>                                                 ] 539.8 kB/65.69 MB
755da0cdb7d2:Download complete
969d017f67e6:Download complete
37c9a9113595:Download complete
a3d9f8479786:Download complete                                                                
…

執行docker images命令看看下載的images:
$docker images
REPOSITORY          TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
ubuntu            ml 14.04              b969ab9f929b        4 weeksago         188 MB

2.    在docker host上面執行Ubuntu 14.04於containers

我們現在執行Ubuntu14.04中的bash shell,因為docker執行image於容器時,需要指定主程序(本例的主程序為bash)。

在終端1上面執行

docker run -it --rm ubuntu:14.04 bash

在終端2上面執行
docker run -it --rm ubuntu:14.04 bash

這樣我們就運行了ubuntu14.04這個image的2次例項(得到2個容器), Linux下面的ps命令是看程序的,docker下面就是看image的例項容器了。
$ docker ps
CONTAINER ID       IMAGE               COMMAND             CREATED             STATUS              PORTS               NAMES
e3a913872698       ubuntu:14.04       "bash"              11seconds ago      Up 10 seconds                           wizardly_elion
db1c25753e97       ubuntu:14.04       "bash"              21seconds ago      Up 21 seconds                           adoring_shannon

image和container之間的關係類似程式與程序之間的關係,一個靜若處子,一個動如脫兔。比如程式QQ,執行一次就是1個QQ程序,再執行一個QQ就是第2個QQ程序。同樣道理,一個image也可以執行多份container。

3.    構建自己的image

現在想在Ubuntu 14.04中增加vim和gcc,構建一個增量image,因為目前的Ubuntu image裡面沒有這樣的命令:

[email protected]:/# vim
bash: vim: command not found

於是在Ubuntu 14.04這個image基礎上面,疊加一層,然後把它提交到docker hub的21cnbao的倉庫。

我們需要在客戶端電腦上面建立一個Dockerfile檔案(該檔案用於描述image),以實現在現有的Ubuntu 14.04上面做增量的目的。

$ mkdir myubuntu
$ cd myubuntu/
$ touch Dockerfile

用vim編輯Dockerfile,新增如下內容:
# ubuntu 14.04 with vim and gcc
FROM ubuntu:14.04
MAINTAINER Barry Song<[email protected]>
RUN apt-get update && apt-getinstall –y vim gcc

RUN 指令的含義是在指定在源image內執行一條命令,本例更新APT 快取,並且安裝vim和 gcc以形成一個增量image。

下面build這個image:

$ docker build -t 21cnbao/myubuntu:14.04 .
time="2017-02-21T06:48:07+08:00"level=info msg="Unable to use system certificate pool: crypto/x509: systemroot pool is not available on Windows"
Sending build context to Docker daemon2.048 kB
Step 1/3 : FROM ubuntu:14.04
 ---> b969ab9f929b
Step 2/3 : MAINTAINER Barry Song<[email protected]>
 ---> Running in f1449746b58c
 ---> 5dacd7a6ee5d
Removing intermediate containerf1449746b58c
Step 3/3 : RUN apt-get update &&apt-get install vim gcc
 ---> Running in b1469caf3509
Ign http://archive.ubuntu.com trustyInRelease
Get:1 http://archive.ubuntu.comtrusty-updates InRelease [65.9 kB]
Get:2 http://archive.ubuntu.comtrusty-security InRelease [65.9 kB]
Get:3 http://archive.ubuntu.com trustyRelease.gpg [933 B]
Get:4 http://archive.ubuntu.com trustyRelease [58.5 kB]
Get:5 http://archive.ubuntu.comtrusty-updates/main Sources [485 kB]
…

下面執行21cnbao/myubuntu 14.04這個映象:
docker run -it --rm 21cnbao/myubuntu:14.04 bash

發現gcc和vim都有了:
$ docker run -it --rm 21cnbao/myubuntu:14.04 bash
[email protected]:/#gcc
gcc: fatal error: no input files
compilation terminated.
[email protected]:/#

4.    通過docker push把image提交到倉庫

在docker hub上面建立一個倉庫myubuntu,該倉庫建立後,全名將為21cnbao/myubuntu。

下面push這個image到docker hub,之前我們需要登入到docker hub:

$ docker login --username=21cnbao [email protected]
Flag--email has been deprecated, will be removed in 1.14.
Password:
Login Succeeded
下面開始push:
$ docker push 21cnbao/myubuntu
time="2017-02-21T07:17:59+08:00"level=info msg="Unable to use system certificate pool: crypto/x509: systemroot pool is not available on Windows"
The pushrefers to a repository [docker.io/21cnbao/myubuntu]
87157b68b121:Pushing [>                                                 ] 1.109 MB/134.7 MB
c9fc7024b484:Pushing [==================================================>] 3.072 kB
ca893d4b83a6:Pushing [==================================================>] 4.608 kB
153bd22a8e96:Pushing 7.168 kB
83b575865dd1:Pushing [==================================================>] 209.9 kB
918b1e79e358:Waiting
…

通過docker hub進哥的倉庫看一眼,發現大功告成了。



2小時結束,相信你已經愛上Docker。相愛容易相處難,痛苦才剛剛開始。人生若只如初見,何事秋風悲畫扇。等閒變卻故人心,卻道故人心易變。

後面如果有時間,再完成一個《Docker 相處的8小時》。