Linux:Docker 终极指南

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Docker是一个相对较新且发展非常快速的项目,可用来创建非常轻量的“虚拟机”。注意这里的引号非常重要,Docker创建的并非真正的虚拟机,而更像是打了激素的chroot,嗯,是大量的激素。

在我们继续之前,我先说下,截至目前(2015年1月4日)为止,Docker只能在Linux上工作,暂不支持Windows或OSX(译者注:不直接支持)。我稍后会讲到Docker的架构,你会明白其中的原因。所以,如果想在非Linux平台上使用Docker,你需要在虚拟机里运行Linux。

Linux:Docker 终极指南

Linux:Docker 终极指南

本教程有三个目标:说明Docker解决的问题、说明它如何解决这个问题、以及说明它使用了哪些技术来解决这个问题。这不是一篇教你怎么运行安装Docker的教程,Docker此类教程已经很多,包括Docker作者的在线互动教程。本文最后有一个步骤说明,目的是用一个明确的现实世界的例子来串联文章中所有的理论,但不会太过详细。

Docker能做什么?

Docker可以解决虚拟机能够解决的问题,同时也能够解决虚拟机由于资源要求过高而无法解决的问题。Docker能处理的事情包括:

  • 隔离应用依赖
  • 创建应用镜像并进行复制
  • 创建容易分发的即启即用的应用
  • 允许实例简单、快速地扩展
  • 测试应用并随后销毁它们

Docker背后的想法是创建软件程序可移植的轻量级容器,让其可以在任何安装了Docker的机器上运行,而不用关心底层操作系统,类似船舶使用的集装箱,野心勃勃的他们成功了!

Docker究竟做了什么?

这一节我不会说明Docker使用了哪些技术来完成它的工作,或有什么具体的命令可用,这些放在了最后一节,这里我将说明的是Docker提供的资源和抽象。

Docker两个最重要的概念是镜像和容器。除此之外,链接和数据卷也很重要。我们先从镜像入手。

镜像

Docker的镜像类似虚拟机的快照,但更轻量,非常非常轻量(下节细说)。

创建Docker镜像有几种方式,多数是在一个现有镜像基础上创建新镜像,因为几乎你需要的任何东西都有了公共镜像,包括所有主流Linux发行版,你应该不会找不到你需要的镜像。不过,就算你想从头构建一个镜像也有好几种方法

要创建一个镜像,你可以拿一个已有的镜像,对它进行修改来创建它的子镜像。实现的方式有两种:在一个文件中指定一个基础镜像及需要完成的修改;或通过“运行”一个镜像,对其进行修改并提交。不同方式各有优点,不过一般会使用第一种的文件方式来指定所做的变化。

镜像拥有唯一ID,以及一个供人阅读的名字和标签对。镜像可以命名为类似ubuntu:latest、ubuntu:precise、django:1.6、django:1.7等等。

容器

现在说容器了。你可以从镜像中创建容器,这等同于从快照中创建虚拟机,不过更轻量。应用是由容器运行的。

举个例子,你可以下载一个Ubuntu的镜像(有个叫docker registry的镜像公共仓库),做一些修改:安装Gunicorn和你的Django应用及其依赖;然后从该镜像中创建一个容器,在它启动后运行你的应用。

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容器与虚拟机一样,是隔离的(有一点要注意,我稍后会讨论到)。它们也拥有一个唯一ID和唯一的供人阅读的名字。容器有必要对外暴露服务,因此Docker允许暴露容器的特定端口。

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容器与虚拟机相比有两个主要差异。第一个是:它们被设计成运行单进程,无法很好地模拟一个完整的环境(如果那是你需要的,请看看LXC)。你可能会尝试运行runit或supervisord实例来启动多个进程,但(以我的愚见)这真的没有必要

单进程与多进程之争非常精彩。你应该知道的是,Docker设计者极力推崇“一个容器一个进程的方式”,如果你要选择在一个容器中运行多个进程,那唯一情况是:出于调试目的,运行类似ssh的东西来访问运行中的容器,不过docker exec命令解决了这个问题。

容器和虚拟机的第二个巨大差异是:当你停止一个虚拟机时,可能除了一些临时文件,没有文件会被删除;当你停止一个Docker容器,对初始状态(创建容器所用的镜像的状态)做的所有变化都会丢失。这是使用Docker时必须做出的最大思维变化之一:容器是短暂和一次性的

数据卷

如果你的电子商务网站刚收到客户支付的3万元,内核崩溃了,所有数据库变化都丢失了……对你或Docker来说都不是一件好事,不过不要担心。Docker允许你定义数据卷——用于保存持久数据的空间。Docker强制你定义应用部分和数据部分,并要求你将它们分开。

卷是针对容器的,你可以使用同一个镜像创建多个容器并定义不同的卷。卷保存在运行Docker的宿主文件系统上,你可以指定卷存放的目录,或让Docker保存在默认位置。保存在其他类型文件系统上的都不是一个卷,稍后再具体说。

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链接

链接是Docker的另一个重要部分。

容器启动时,将被分配一个随机的私有IP,其它容器可以使用这个IP地址与其进行通讯。这点非常重要,原因有二:一是它提供了容器间相互通信的渠道,二是容器们将共享一个本地网络。我曾经碰到一个问题,在同一台机器上为两个客户启动两个elasticsearch容器,但保留集群名称为默认设置,结果这两台elasticsearch服务器立马变成了一个自主集群。

要开启容器间通讯,Docker允许你在创建一个新容器时引用其它现存容器,在你刚创建的容器里被引用的容器将获得一个(你指定的)别名。我们就说,这两个容器链接在了一起。

因此,如果DB容器已经在运行,我可以创建web服务器容器,并在创建时引用这个DB容器,给它一个别名,比如dbapp。在这个新建的web服务器容器里,我可以在任何时候使用主机名dbapp与DB容器进行通讯。

Docker更进一步,要求你声明容器在被链接时要开放哪些端口给其他容器,否则将没有端口可用。

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Docker镜像的可移植性

在创建镜像时有一点要注意。Docker允许你在一个镜像中指定卷和端口。从这个镜像创建的容器继承了这些设置。但是,Docker不允许你在镜像上指定任何不可移植的内容。

例如,你可以在镜像里定义卷,只要它们被保存在Docker使用的默认位置。这是因为如果你在宿主文件系统里指定了一个特定目录来保存卷,其他使用这个镜像的宿主无法保证这个目录是存在的。

你可以定义要暴露的端口,但仅限那些在创建链接时暴露给其他容器的端口,你不能指定暴露给宿主的端口,因为你无从知晓使用那个镜像的宿主有哪些端口可用。

你也不能在镜像上定义链接。使用链接要求通过名字引用其他容器,但你无法预知每个使用那个镜像的宿主如何命名容器。

镜像必须完全可移植,Docker不允许例外。

以上就是主要的部分,创建镜像、用它们创建容器,在需要时暴露端口和创造卷、通过链接将几个容器连接在一起。不过,这一切如何能在不引起额外开销条件下达成?

来源:http://dockerone.com/article/133

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