Docker容器的原理与实践（上）

虚拟化

是一种资源管理技术，将计算机的各种资源予以抽象、转换后呈现出来, 打破实体结构间的不可切割的障碍，使用户可以比原本更好的方式来应用这些资源。

Hypervisor

• 一种运行在基础物理服务器和操作系统之间的中间软件层,可允许多个操作系统和应用共享硬件。
• Hypervisor可以捕获CPU的指令，为指令访问硬件控制器和外设充当中介。

两种模型

• 本地虚拟化
  hypervisor直接运行在硬件之上，在hypervisor上面是虚拟机
  • 特点
    • 需要硬件支持
    • 虚拟机监视器作为主操作系统
    • 运行效率高
• 主机虚拟化
  hypervisor运行在操作系统之上
  • 特点
    • VMM作为应用程序运行在主操作系统中
    • 运行效率一般比本地虚拟化低

几种分类

• 硬件仿真
  将一个OS（Host）的服务转换并显示成另外一个OS（Guest）                                                                                                                                   
  

  • 优点
    • Guest OS无需修改，不需要等到硬件实际可用时就可对自己的实际代码进行验证
  • 缺点
    • 需要模拟指令，速度非常慢

• 全虚拟化
  在硬件和Guest OS之间捕获和处理那些对虚拟机敏感的指令，使客户操作系统无须修改就能运行                                                                                

+ 优点 
    + Guest OS无需修改，速度和功能都非常不错
+ 缺点 
    + 基于Hosted模式的全虚拟产品性能不是特别优异

• 半虚拟化
  与全虚拟化有些类似，也是利用Hypervisor实现对底层硬件的共享访问，在Hypervisor上面运行的Guest OS已经集成与半虚拟化有关的代码,包含缩短硬件访问过程所需的驱动程序，通过这种方法无须重新编译和捕获特权指令，性能接近物理机                                                

+ 优点 
    + 与全虚拟化相比，架构更精简，通过修改Guest OS可以最大限度的减少处理开销
+ 缺点 
    + 需要对Guest OS修改

• 硬件辅助虚拟化
  Intel/AMD硬件产商对集成了优化hypervisor的指令集来提高性能（Intel的VT，AMD的AMD-V）
  • 优点
    • 通过引入硬件技术，是虚拟化技术更接近物理机
• 操作系统级虚拟化
  操作系统提供一组空间彼此隔离，应用被限制在每个用户空间里
• 
  

+ 优点 
    + 几乎没有任何开销，因为只是共享OS和主机而没有通过虚拟机
+ 缺点 
    + 缺乏灵活性，不能在任意OS上面实施，用户共享主机和OS需要注意版本

虚拟化与容器差异

虚拟化的好处

• 更高的资源利用率
• 降低管理成本
• 提高使用灵活性

Docker的优势

• 轻量，秒级的快速启动速度
• 简单、易用、活跃的社区
• 标准统一的打包、部署、运行方案
• 镜像支持增量分发，易于部署
• 性能尤其是内存和IO的开销

虚拟化产品概览

Docker容器实战

Build, Ship, and Run Any App, Anywhere

安装

Docker Toolbox

Toolbox使用Machine和VirtualBox在虚拟机中创建了一个引擎来运行容器

Docker For MAC

• Hypervisor Framework
  • 轻量级的OS X虚拟化解决方案
  • 提供C API用于在用户端虚拟化技术交互
  • 支持版本
    • OSX 10.10.3及以上
    • 2010及之后的Mac （需要CPU 支持EPT）
• bhyve FreeBSD下的虚拟技术
• xhyve
  • 基于Hypervisor.framework，完全运行在用户态
  • 很小230k，不依赖于其他软件和库
  • 是bhyve的OS X移植版,Mac上玩Linux多了一种选择
• HyperKit 基于xhyve/bhyve，构建在Hypervisor.framework之上，OSX上运行的轻量级虚拟化工具包，是Docker For MAC的核心组件

操作演示

环境信息查看

• docker info
• docker version

生命周期管理

• docker create
• docker run
• docker start
• docker stop
• docker restart
• docker pause
• docker unpause
• docker rm
• docker kill
• docker exec

镜像仓库命令

• docker login
• docker logout
• docker pull
• docker push
• docker search

镜像管理

• docker images
• docker rmi
• docker commit
• docker build
• docker tag

运维命令

• docker attach
• docker inspect
• docker port
• docker rename
• docker stats
• docker top

资源管理

• docker volume

docker run -itd -v /volumedata:/volume --name busybox-volume busybox

docker volume create --name hello
docker run -it  -v hello:/world --name busybox-volume-hello busybox

• docker network

系统日志

• docker history
• docker logs

docker-machine

部署常用系统

• 部署advisor监控(http://192.168.64.4:8080/containers/)

  docker run \
  --volume=/:/rootfs:ro \
  --volume=/var/run:/var/run:rw \
  --volume=/sys:/sys:ro \
  --volume=/var/lib/docker/:/var/lib/docker:ro \
  --publish=8080:8080 \
  --detach=true \
  --name=cadvisor \
  google/cadvisor:latest
  

• 部署私有仓库(http://192.168.64.4:8080/containers/)

  docker run -d -p 50001:5000 \ 
  --restart=always \
  -v ~/dockermapping/registry:/var/lib/registry \
  --name registry registry
  

• 部署jinkins(http://mydocker.com:8089/)

  docker run -d --restart=always \ 
  -p 8089:8080 \ 
  -u root \
  -v ~/dockermapping/jenkins:/var/jenkins_home \
  --name jenkins jenkins
  

• 设置受信仓库和镜像仓库

  /etc/default/docker
  /var/lib/boot2docker
  /etc/sysconfig/docker
  

Dockerfile构建

Dockerfile是对镜像创建过程的描述脚本

例子1：构建JDK8镜像
FROM centos:latest
MAINTAINER CZL
ADD jdk-8u131-linux-x64.tar.gz /opt
RUN ln -s /opt/jdk1.8.0_131/ /opt/jdk
ENV JAVA_HOME /opt/jdk
ENV PATH $JAVA_HOME/bin;$PATH
CMD /opt/jdk/bin/java -version

例子2：构建包含consul-template的nginx镜像
FROM nginx:1.13.1
MAINTAINER czl
RUN apt-get update
RUN apt-get -qqy install wget unzip vim iputils-ping curl
RUN wget https://releases.hashicorp.com/consul-template/0.18.3/consul-template_0.18.3_linux_amd64.zip
RUN unzip consul-template_0.18.3_linux_amd64.zip
RUN mv consul-template /usr/local/bin/
ADD ./start.sh /usr/local/bin/start.sh
RUN chmod +x /usr/local/bin/start.sh
CMD [ "/usr/local/bin/start.sh" ]

Maven插件构建

<plugin>
    <groupId>com.spotify</groupId>
    <artifactId>docker-maven-plugin</artifactId>
    <version>0.4.13</version>
    <executions>
        <execution>
            <id>build-image</id>
            <phase>package</phase>
            <goals>
                <goal>build</goal>
            </goals>
        </execution>
    </executions>
    <configuration>
        <imageName>${docker.registry}/${project.artifactId}:${project.version}</imageName>
        <dockerDirectory>${project.build.outputDirectory}</dockerDirectory>
        <!--<dockerHost>https://192.168.99.100:2376</dockerHost>-->
        <!--<dockerCertPath>${basedir}/certs</dockerCertPath>-->
        <resources>
            <resource>
                <directory>${project.build.directory}</directory>
                <include>${project.build.finalName}.jar</include>
            </resource>
        </resources>
    </configuration>
</plugin>

Docker Compose编排

version: '2'
services:
  consul-server:
    hostname: consul-server
    image: consul
    mem_limit: 640m
    ports:
      - "8400:8400"
      - "8500:8500"
      - "8600:53/udp"
  nginx-server:
    hostname: nginx-server
    image: mydocker.com:50001/nginx-consul-template
    ports:
      - "81:80"
    volumes:
      - ~/xuexibao/czllearnworkspace/document/docker-compose/nginx-consul-template/mapping/:/data
    command: [sh,"/data/start.sh"]

networks:
  default:
    external:
      name: eureka-network

相关阅读： Docker容器的原理与实践 （下）

本文来自网易实践者社区，经作者陈志良授权发布。