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第九章 Docker

一、什么是 Docker

• 微服务虽然具备各种各样的优势，但服务的拆分通用给部署带来了很大的麻烦。

  • 分布式系统中，依赖的组件非常多，不同组件之间部署时往往会产生一些冲突。
  • 在数百上千台服务中重复部署，环境不一定一致，会遇到各种问题

1. 应用部署的环境问题

• 大型项目组件较多，运行环境也较为复杂，部署时会碰到一些问题：

  • 依赖关系复杂，容易出现兼容性问题

  • 开发、测试、生产环境有差异

• 例如一个项目中，部署时需要依赖于 node.js、Redis、RabbitMQ、MySQL 等，这些服务部署时所需要的函数库、依赖项各不相同，甚至会有冲突。给部署带来了极大的困难。

2. Docker 解决依赖兼容问题

• 而 Docker 确巧妙的解决了这些问题，Docker 是如何实现的呢？

• Docker 为了解决依赖的兼容问题的，采用了两个手段：

  • 将应用的 Libs（函数库）、Deps（依赖）、配置与应用一起打包

  • 将每个应用放到一个隔离容器去运行，避免互相干扰

• 这样打包好的应用包中，既包含应用本身，也保护应用所需要的 Libs、Deps，无需再操作系统上安装这些，自然就不存在不同应用之间的兼容问题了。

• 虽然解决了不同应用的兼容问题，但是开发、测试等环境会存在差异，操作系统版本也会有差异，怎么解决这些问题呢？

3. Docker 解决操作系统环境差异

• 要解决不同操作系统环境差异问题，必须先了解操作系统结构。以一个 Ubuntu 操作系统为例，结构如下：

3.1 结构包括

• 计算机硬件：例如 CPU、内存、磁盘等
• 系统内核：所有 Linux 发行版的内核都是 Linux，例如 CentOS、Ubuntu、Fedora 等。内核可以与计算机硬件交互，对外提供内核指令，用于操作计算机硬件。
• 系统应用：操作系统本身提供的应用、函数库。这些函数库是对内核指令的封装，使用更加方便。

3.2 应用于计算机交互的流程如下

1）应用调用操作系统应用（函数库），实现各种功能

2）系统函数库是对内核指令集的封装，会调用内核指令

3）内核指令操作计算机硬件

• Ubuntu 和 CentOSpringBoot 都是基于 Linux 内核，无非是系统应用不同，提供的函数库有差异
• 此时，如果将一个 Ubuntu 版本的 MySQL 应用安装到 CentOS 系统，MySQL 在调用 Ubuntu 函数库时，会发现找不到或者不匹配，就会报错了

3.3 Docker 如何解决不同系统环境的问题？

• Docker 将用户程序与所需要调用的系统(比如 Ubuntu)函数库一起打包

• Docker 运行到不同操作系统时，直接基于打包的函数库，借助于操作系统的 Linux 内核来运行

• 如图：

4. 小结

4.1 Docker 如何解决大型项目依赖关系复杂，不同组件依赖的兼容性问题？

• Docker 允许开发中将应用、依赖、函数库、配置一起打包，形成可移植镜像
• Docker 应用运行在容器中，使用沙箱机制，相互隔离

4.2 Docker 如何解决开发、测试、生产环境有差异的问题？

• Docker 镜像中包含完整运行环境，包括系统函数库，仅依赖系统的 Linux 内核，因此可以在任意 Linux 操作系统上运行

4.3 Docker 是一个快速交付应用、运行应用的技术，具备下列优势

• 可以将程序及其依赖、运行环境一起打包为一个镜像，可以迁移到任意 Linux 操作系统
• 运行时利用沙箱机制形成隔离容器，各个应用互不干扰
• 启动、移除都可以通过一行命令完成，方便快捷

二、Docker 和虚拟机的区别

• Docker 可以让一个应用在任何操作系统中非常方便的运行。而以前我们接触的虚拟机，也能在一个操作系统中，运行另外一个操作系统，保护系统中的任何应用。

1. 两者有什么差异呢？

• 虚拟机（virtual machine）是在操作系统中模拟硬件设备，然后运行另一个操作系统，比如在 Windows 系统里面运行 Ubuntu 系统，这样就可以运行任意的 Ubuntu 应用了。

• Docker仅仅是封装函数库，并没有模拟完整的操作系统。

• 对比来看：

2. 小结

• Docker 和虚拟机的差异：

  • docker 是一个系统进程；虚拟机是在操作系统中的操作系统

  • docker 体积小、启动速度快、性能好；虚拟机体积大、启动速度慢、性能一般

三、Docker 架构

1. 镜像和容器

• Docker 中有几个重要的概念：

  • 镜像（Image）：Docker 将应用程序及其所需的依赖、函数库、环境、配置等文件打包在一起，称为镜像。

  • 容器（Container）：镜像中的应用程序运行后形成的进程就是容器，只是 Docker 会给容器进程做隔离，对外不可见。

• 一切应用最终都是代码组成，都是硬盘中的一个个的字节形成的文件。只有运行时，才会加载到内存，形成进程。

• 而镜像，就是把一个应用在硬盘上的文件、及其运行环境、部分系统函数库文件一起打包形成的文件包。这个文件包是只读的。

• 容器呢，就是将这些文件中编写的程序、函数加载到内存中允许，形成进程，只不过要隔离起来。因此一个镜像可以启动多次，形成多个容器进程。

• 例如你下载了一个 QQ，如果我们将 QQ 在磁盘上的运行文件及其运行的操作系统依赖打包，形成 QQ 镜像。然后你可以启动多次，双开、甚至三开 QQ，跟多个妹子聊天。

2. DockerHub

• 开源应用程序非常多，打包这些应用往往是重复的劳动。为了避免这些重复劳动，人们就会将自己打包的应用镜像，例如 Redis、MySQL 镜像放到网络上，共享使用，就像 GitHub 的代码共享一样。

• DockerHub：DockerHub 是一个官方的 Docker 镜像的托管平台。这样的平台称为 Docker Registry。

• 国内也有类似于 DockerHub 的公开服务，比如 网易云镜像服务、阿里云镜像库等。

• 我们一方面可以将自己的镜像共享到 DockerHub，另一方面也可以从 DockerHub 拉取镜像

3. Docker 架构

• 我们要使用 Docker 来操作镜像、容器，就必须要安装 Docker。

• Docker 是一个 CS 架构的程序，由两部分组成：

  • 服务端(server)：Docker 守护进程，负责处理 Docker 指令，管理镜像、容器等

  • 客户端(client)：通过命令或 RestAPI 向 Docker 服务端发送指令。可以在本地或远程向服务端发送指令。

• 如图：

4. 小结

4.1 镜像

• 将应用程序及其依赖、环境、配置打包在一起

4.2 容器

• 镜像运行起来就是容器，一个镜像可以运行多个容器

4.3 Docker 结构

• 服务端：接收命令或远程请求，操作镜像或容器

• 客户端：发送命令或者请求到 Docker 服务端

4.4 DockerHub

• 一个镜像托管的服务器，类似的还有阿里云镜像服务，统称为 DockerRegistry

四、安装 Docker

• 企业部署一般都是采用 Linux 操作系统，而其中又数 CentOS 发行版占比最多，因此我们在 CentOS 下安装 Docker。
• Docker 分为 CE 和 EE 两大版本。CE 即社区版（免费，支持周期 7 个月），EE 即企业版，强调安全，付费使用，支持周期 24 个月。
• Docker CE 分为 stable test 和 nightly 三个更新频道。
• 官方网站上有各种环境下的 安装指南，这里主要介绍 Docker CE 在 CentOS 上的安装。

CentOS 安装 Docker

• Docker CE 支持 64 位版本 CentOS 7，并且要求内核版本不低于 3.10， CentOS 7 满足最低内核的要求，所以选择在 CentOS 7 安装 Docker。

1.1.卸载（可选）

• 如果之前安装过旧版本的 Docker，可以使用下面命令卸载：

yum remove docker \docker-client \docker-client-latest \docker-common \docker-latest \docker-latest-logrotate \docker-logrotate \docker-selinux \docker-engine-selinux \docker-engine \docker-ce

1.2 安装 docker

• 首先需要虚拟机联网，安装 yum 工具

yum install -y yum-utils \device-mapper-persistent-data \lvm2 --skip-broken

• 然后更新本地镜像源：

# 设置docker镜像源
yum-config-manager \--add-repo \https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.reposed -i 's/download.docker.com/mirrors.aliyun.com\/docker-ce/g' /etc/yum.repos.d/docker-ce.repoyum makecache fast

• 然后输入命令：

yum install -y docker-ce

• docker-ce 为社区免费版本。稍等片刻，docker 即可安装成功。

1.3 启动 docker

• Docker 应用需要用到各种端口，逐一去修改防火墙设置。非常麻烦，因此建议直接关闭防火墙！

• 启动 docker 前，一定要关闭防火墙！！

• 启动 docker 前，一定要关闭防火墙！！

• 启动 docker 前，一定要关闭防火墙！！

# 关闭
systemctl stop firewalld
# 禁止开机启动防火墙
systemctl disable firewalld

• 通过命令启动 docker：

systemctl start docker  # 启动docker服务systemctl stop docker  # 停止docker服务systemctl restart docker  # 重启docker服务

• 然后输入命令，可以查看 docker 版本：

docker -v

1.4.配置镜像加速

• docker 官方镜像仓库网速较差，可以需要设置国内镜像服务：

• 参考阿里云的镜像加速文档：https://cr.console.aliyun.com/cn-hangzhou/instances/mirrors