Docker

什么是虚拟化技术

谈到计算机的虚拟化技术，我们直接想到的便是虚拟机，虚拟机允许我们在一台物理计算机模拟出多台机器，简单地理解，虚拟化技术就是在一台物理计算机上，通过中间虚拟软件层Hypervisor隔离CPU、内存等硬件资源，虚拟出多台虚拟服务器，这样做的话，一台物理服务器便可以安装多个应用程序，达到资源利用的最大化，而且多个应用之间相互隔离，如下图所示：

虚拟机上部署应用示意图

虚拟机的优点

可以把资源分配到不同的虚拟机，达到硬件资源的最大化利用
与直接在物理机上部署应用，虚拟更容易扩展应用。
云服务：通过虚拟机虚拟出不同的物理资源，可以快速搭建云服务。

虚拟机的不足之处

虚拟机的不足之外来自于对物理服务器资源的消耗，当我们在物理服务器创建一台虚拟机时，便需要虚拟出一套硬件并在上面运行完整的操作系统，每台虚拟机都占用许多的服务器资源。

Docker是什么？

相对于虚拟机的笨重，Docker则更显得轻量化，因此不会占用太多的系统资源。

Docker是使用时下很火的Golang语言进行开发的，其技术核心是Linux内核的Cgroup，Namespace和AUFS类的Union FS等技术，这些技术都是Linux内核中早已存在很多年的技术，所以严格来说并不是一个完全创新的技术，Docker通过这些底层的Linux技术，对Linux进程进行封装隔离，而被隔离的进程也被称为容器，完全独立于宿主机的进程。

所以Docker是容器技术的一种实现，也是操作系统层面的一种虚拟化，与虚拟机的通过一套硬件再安装操作系统完全不同。

Docker容器与系统关系示意图

Docker 包括三个基本概念:

镜像（Image）：Docker 镜像（Image），就相当于是一个 root 文件系统。比如官方镜像 ubuntu:16.04 就包含了完整的一套 Ubuntu16.04 最小系统的 root 文件系统。
容器（Container）：镜像（Image）和容器（Container）的关系，就像是面向对象程序设计中的类和实例一样，镜像是静态的定义，容器是镜像运行时的实体。容器可以被创建、启动、停止、删除、暂停等。
仓库（Repository）：仓库可看成一个代码控制中心，用来保存镜像。

概念	说明
Docker 镜像(Images)	Docker 镜像是用于创建 Docker 容器的模板，比如 Ubuntu 系统。
Docker 容器(Container)	容器是独立运行的一个或一组应用，是镜像运行时的实体。
Docker 客户端(Client)	Docker 客户端通过命令行或者其他工具使用 Docker SDK (https://docs.docker.com/develop/sdk/) 与 Docker 的守护进程通信。
Docker 主机(Host)	一个物理或者虚拟的机器用于执行 Docker 守护进程和容器。
Docker Registry	Docker 仓库用来保存镜像，可以理解为代码控制中的代码仓库。 Docker Hub(https://hub.docker.com) 提供了庞大的镜像集合供使用。一个 Docker Registry 中可以包含多个仓库（Repository）；每个仓库可以包含多个标签（Tag）；每个标签对应一个镜像。通常，一个仓库会包含同一个软件不同版本的镜像，而标签就常用于对应该软件的各个版本。我们可以通过 <仓库名>:<标签> 的格式来指定具体是这个软件哪个版本的镜像。如果不给出标签，将以 latest 作为默认标签。
Docker Machine	Docker Machine是一个简化Docker安装的命令行工具，通过一个简单的命令行即可在相应的平台上安装Docker，比如VirtualBox、 Digital Ocean、Microsoft Azure。

Docker与虚拟机之间的比较

Docker是在操作系统进程层面的隔离，而虚拟机是在物理资源层面的隔离，两者完全不同，另外，我们也可以通过下面的一个比较，了解两者的根本性差异。

从上面的容器与虚拟机的对比中，我们明白了容器技术的优势。

容器解决了开发与生产环境的问题

开发环境与生产环境折射的是开发人员与运维人员之间的矛盾，也许我们常常会听到开发人员对运维人员说的这样一句话：“在我的电脑运行没问题，怎么到了你那里就出问题了，肯定是你的问题”，而运维人员是认为是开发人员的问题。

开发人员需要在本机安装各种各样的测试环境，因此开发的项目需要软件越多，依赖越多，安装的环境也就越复杂。

同样的，运维人员需要为开发人员开发的项目提供生产环境，而运维人员除了应对软件之间的依赖，还需要考虑安装软件与硬件之间的兼容性问题。

就是这样，所以我们经常看到开发与运维相互甩锅，怎么解决这个问题呢？

容器就是一个不错的解决方案，容器能成为开发与运维之间沟通的语言，因为容器就像一个集装箱一样，提供了软件运行的最小化环境，将应用与其需要的环境一起打包成为镜像，便可以在开发与运维之间沟通与传输。

Docker的版本

Docker分为社区版（CE）和企业版（EE）两个版本，社区版本可以免费使用，而企业版则需要付费使用，对于我们个人开发者或小企业来说，一般是使用社区版的。

打印Docker版本

# 打印docker版本
$ docker version

拉取镜像并运行容器

# 拉取hello-world镜像
docker pull hello-world


# 使用hello-world运行一个容器
docker run hello-world

运行上面的命令之后，如果有如下图所示的输出结果，则说明安装已经成功了。

Docker的基本概念

镜像（Image）、容器（Container）与仓库（Repository），这三个是Docker中最基本也是最核心的概念，对这三个概念的掌握与理解，是学习Docker的关键。

镜像（Image）

什么是Docker的镜像？

Docker本质上是一个运行在Linux操作系统上的应用，而Linux操作系统分为内核和用户空间，无论是CentOS还是Ubuntu，都是在启动内核之后，通过挂载Root文件系统来提供用户空间的，而Docker镜像就是一个Root文件系统。

Docker镜像是一个特殊的文件系统，提供容器运行时所需的程序、库、资源、配置等文件，另外还包含了一些为运行时准备的一些配置参数（如匿名卷、环境变量、用户等）。

镜像是一个静态的概念，不包含任何动态数据，其内容在构建之后也不会被改变。

下面的命令是一些对镜像的基本操作，如下：

查看镜像列表

# 列出所有镜像
docker image ls

由于我们前面已经拉取了hello-world镜像，所以会输出下面的内容：

REPOSITORY            TAG            IMAGE ID        CREATED         SIZE
hello-world           latest         fce289e99eb9    7 months ago    1.84kB

下面的命令也一样可以查看本地的镜像列表，而且写法更简洁。

# 列表所有镜像
docker images

从仓库拉取镜像

前面我们已经演示过使用docker pull命令拉取了hello-world镜像了，当然使用docker image pull命令也是一样的。

一般默认是从Docker Hub上拉取镜像的，Docker Hub是Docker官方提供的镜像仓库服务（Docker Registry），有大量官方或第三方镜像供我们使用，比如我们可以在命令行中输入下面的命令直接拉取一个CentOS镜像：

docker pull centos

docker pull命令的完整写法如下：

docker pull [选项] [Docker Registry 地址[:端口号]/]仓库名[:标签]

拉取一个镜像，需要指定Docker Registry的地址和端口号，默认是Docker Hub，还需要指定仓库名和标签，仓库名和标签唯一确定一个镜像，而标签是可能省略，如果省略，则默认使用latest作为标签名，另外，仓库名则由作者名和软件名组成。

那么，我们上面使用CentOS，那是因为省略作者名，则作者名library，表示Docker官方的镜像，所以上面的命令等同于：

docker pull library/centos:latest

因此，如果拉取非官方的第三方镜像，则需要指定完整仓库名，如下：

docker pull mysql/mysql-server:latest

运行镜像

使用docker run命令，可以通过镜像创建一个容器，如下：

docker run -it centos /bin/bash

**
删除镜像

当本地有些镜像我们不需要时，那我们也可以删除该镜像，以节省存储空间，不过要注意，如果有使用该镜像创建的容器未删除，则不允许删除镜像。

# image_name表示镜像名，image_id表示镜像id
dockere image rm image_name/image_id

删除镜像的快捷命令：

docker rmi image_name/image_id

#### 容器（Container） Docker的镜像是用于生成容器的模板，镜像分层的，镜像与容器的关系，就是面向对象编程中类与对象的关系，我们定好每一个类，然后使用类创建对象，对应到Docker的使用上，则是构建好每一个镜像，然后使用镜像创建我们需要的容器。

**启动和停止容器**

启动容器有两种方式，一种是我们前面已经介绍过的，使用docker run命令通过镜像创建一个全新的容器，如下： ```shell docker run hello-world ``` 另外一种启动容器的方式就是启动一个已经停止运行的容器： ```shell # container_id表示容器的id docker start container_id ``` 要停止正在运行的容器可以使用docker container stop或docker stop命令，如下： ```shell # container_id表示容器的id docker stop container_id ```

查看所有容器

如果要查看本地所有的容器，可以使用docker container ls命令：

# 查看所有容器
docker container ls

查看所有容器也有简洁的写法，如下：

# 查看所有容器
docker ps

**
删除容器

我们也可以使用docker container rm命令，或简洁的写法docker rm命令来删除容器，不过不允许删除正在运行的容器，因此如果要删除的话，就必须先停止容器。

# container_id表示容器id，通过docker ps可以看到容器id
$ docker rm container_id

当我们需要批量删除所有容器，可以用下面的命令：

# 删除所有容器
docker rm $(docker ps -q)
# 删除所有退出的容器
docker container prune

进入容器

在使用 -d 参数时，容器启动后会进入后台。此时想要进入容器，可以通过以下指令进入：

docker attach
docker exec：推荐大家使用 docker exec 命令，因为此退出容器终端，不会导致容器的停止。

# 进入容器，container_id表示容器的id，command表示Linux命令，如/bin/bash
docker exec -it container_id command

# 进入容器，container_id表示容器的id，command表示Linux命令，如/bin/bash
docker attach container_id

仓库（Repository）

在前面的例子中，我们使用两种方式构建镜像，构建完成之后，可以在本地运行镜像，生成容器，但如果在更多的服务器运行镜像呢？很明显，这时候我们需要一个可以让我们集中存储和分发镜像的服务，就像Github可以让我们自己存储和分发代码一样。

Docker Hub就是Docker提供用于存储和分布镜像的官方Docker Registry，也是默认的Registry，其网址为https://hub.docker.com，前面我们使用docker pull命令便从Docker Hub上拉取镜像。

Docker Hub有很多官方或其他开发提供的高质量镜像供我们使用，当然，如果要将我们自己构建的镜像上传到Docker Hub上，我们需要在Docker Hub上注册一个账号，然后把自己在本地构建的镜像发送到Docker Hub的仓库当中，Docker Registry包含很多个仓库，每个仓库对应多个标签，不同标签对应一个软件的不同版本。

Docker的组成与架构

在安装好并启动了Docker之后，我们可以使用在命令行中使用Docker命令操作Docker，比如我们使用如下命令打印Docker的版本信息。

docker verion

其结果如下：

从上面的图中，我们看到打出了两个部分的信息：Client和Server。

这是因为Docker跟大部分服务端软件一样（如MySQL），都是使用C/S的架构模型，也就是通过客户端调用服务器，只是我们现在刚好服务端和客户端都在同一台机器上而已。

因此，我们可以使用下面的图来表示Docker的架构，DOCKER_HOST是Docker Server，而Clinet便是我们在命令中使用Docker命令。
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