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容器技术起源于Linux,是一种内核虚拟化技术,提供轻量级的虚拟化,以便隔离进程和资源。尽管容器技术已经出现很久,却是随着Docker的出现而变得广为人知。Docker是第一个使容器能在不同机器之间移植的系统。它不仅简化了打包应用的流程,也简化了打包应用的库和依赖,甚至整个操作系统的文件系统能被打包成一个简单的可移植的包,这个包可以被用来在任何其他运行Docker的机器上使用。



容器和虚拟机具有相似的资源隔离和分配方式,容器虚拟化了操作系统而不是硬件,更加便携和高效。



图1 容器 vs 虚拟机





相比于使用虚拟机,容器有如下优点:



  • 更高效的利用系统资源



由于容器不需要进行硬件虚拟以及运行完整操作系统等额外开销,容器对系统资源的利用率更高。无论是应用执行速度、内存损耗或者文件存储速度,都要比传统虚拟机技术更高效。因此,相比虚拟机技术,一个相同配置的主机,往往可以运行更多数量的应用。



  • 更快速的启动时间



传统的虚拟机技术启动应用服务往往需要数分钟,而Docker容器应用,由于直接运行于宿主内核,无需启动完整的操作系统,因此可以做到秒级、甚至毫秒级的启动时间,大大节约了开发、测试、部署的时间。



  • 一致的运行环境



开发过程中一个常见的问题是环境一致性问题。由于开发环境、测试环境、生产环境不一致,导致有些问题并未在开发过程中被发现。而Docker的镜像提供了除内核外完整的运行时环境,确保了应用运行环境一致性。



  • 更轻松的迁移



由于Docker确保了执行环境的一致性,使得应用的迁移更加容易。Docker可以在很多平台上运行,无论是物理机、虚拟机,其运行结果是一致的。因此可以很轻易的将在一个平台上运行的应用,迁移到另一个平台上,而不用担心运行环境的变化导致应用无法正常运行的情况。



  • 更轻松的维护和扩展



Docker使用的分层存储以及镜像的技术,使得应用重复部分的复用更为容易,也使得应用的维护更新更加简单,基于基础镜像进一步扩展镜像也变得非常简单。此外,Docker团队同各个开源项目团队一起维护了大批高质量的官方镜像,既可以直接在生产环境使用,又可以作为基础进一步定制,大大的降低了应用服务的镜像制作成本。



Docker容器典型使用流程



Docker容器有如下三个主要概念:



  • 镜像:Docker镜像里包含了已打包的应用程序及其所依赖的环境。它包含应用程序可用的文件系统和其他元数据,如镜像运行时的可执行文件路径。

  • 镜像仓库:Docker镜像仓库用于存放Docker镜像,以及促进不同人和不同电脑之间共享这些镜像。当编译镜像时,要么可以在编译它的电脑上运行,要么可以先上传镜像到一个镜像仓库,然后下载到另外一台电脑上并运行它。某些仓库是公开的,允许所有人从中拉取镜像,同时也有一些是私有的,仅部分人和机器可接入。

  • 容器:Docker容器通常是一个Linux容器,它基于Docker镜像被创建。一个运行中的容器是一个运行在Docker主机上的进程,但它和主机,以及所有运行在主机上的其他进程都是隔离的。这个进程也是资源受限的,意味着它只能访问和使用分配给它的资源(CPU、内存等)。



典型的使用流程如图2所示:



图2 Docker容器典型使用流程





(1)首先开发者在开发环境机器上开发应用并制作镜像。



Docker执行命令,构建镜像并存储在机器上。



(2)开发者发送上传镜像命令。



Docker收到命令后,将本地镜像上传到镜像仓库。



(3)开发者向生产环境机器发送运行镜像命令。



生产环境机器收到命令后,Docker会从镜像仓库拉取镜像到机器上,然后基于镜像运行容器。



使用示例



下面使用Docker将基于Nginx镜像打包一个容器镜像,并基于容器镜像运行应用,然后推送到容器镜像仓库。



安装Docker



Docker几乎支持在所有操作系统上安装,用户可以根据需要选择要安装的Docker版本。



在Linux操作系统下,可以使用如下命令快速安装Docker。


 

curl -fsSL get.docker.com -o get-docker.sh

sh get-docker.sh



说明:



CentOS 8.0操作系统使用上述脚本安装Docker会出现问题,建议使用如下命令安装较低版本Docker。



wget -O /etc/yum.repos.d/docker-ce.repo https://repo.huaweicloud.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo sudo



sed -i 's+download.docker.com+http://repo.huaweicloud.com/docker-ce+' /etc/yum.repos.d/docker-ce.repo



yum install docker-ce-18.06.3.ce -y



systemctl restart docker



Docker打包镜像



Docker提供了一种便捷的描述应用打包的方式,叫做Dockerfile,如下所示:


 

# 使用官方提供的Nginx镜像作为基础镜像

FROM nginx:alpine



# 执行一条命令修改Nginx镜像index.html的内容

RUN echo "hello world" > /usr/share/nginx/html/index.html



# 允许外界访问容器的80端口

EXPOSE 80



执行docker build命令打包镜像。



docker build -t hello .



其中-t表示给镜像加一个标签,也就是给镜像取名,这里镜像名为hello。. 表示在当前目录下执行该打包命令。



执行docker images命令查看镜像,可以看到hello镜像已经创建成功。您还可以看到一个Nginx镜像,这个镜像是从镜像仓库下载下来的,作为hello镜像的基础镜像使用。


 

# docker images

REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED SIZE

hello latest d120ec16dcea 17 minutes ago 158MB

nginx alpine eeb27ee6b893 2 months ago 148MB



本地运行容器镜像



有了镜像后,您可以在本地执行docker run命令运行容器镜像。




 

# docker run -p 8080:80 hello



docker run命令会启动一个容器,命令中-p是将本地机器的8080端口映射到容器的80端口,即本地机器的8080端口的流量会映射到容器的80端口,当您在本地机器访问 http://127.0.0.1:8080时,就会访问到容器中,此时浏览器中返回的内容应该就是“hello world”。



把镜像推送到镜像仓库



华为云提供了容器镜像服务SWR,您也可以将镜像上传到SWR,下面演示如何将镜像推送到SWR。详细的方法请参见客户端上传镜像,本文档后续的示例中将主要使用SWR作为示例。



首先登录SWR控制台,在左侧选择“我的镜像”,然后单击右侧“客户端上传镜像”,在弹出的窗口中单击“生成临时登录指令”,然后复制该指令在本地机器上执行,登录到SWR镜像仓库。





上传镜像前需要给镜像取一个完整的名称,如下所示:


 

# docker tag hello swr.cn-east-3.myhuaweicloud.com/container/hello:v1



这里http://swr.cn-east-3.myhuaweicloud.com是仓库地址,每个华为云区域的地址不同,v1则是hello镜像分配的版本号。



  • http://swr.cn-east-3.myhuaweicloud.com是仓库地址,每个华为云区域的地址不同。

  • container是组织名,组织一般在SWR中创建,如果没有创建则首次上传的时候会自动创建,组织名在单个区域内全局唯一,需要选择合适的组织名称。

  • v1则是hello镜像分配的版本号。



然后执行docker push命令就可以将镜像上传到SWR。


 

# docker push swr.cn-east-3.myhuaweicloud.com/container/hello:v1



当需要使用该镜像时,使用docker pull命令拉取(下载)该命令即可。


 

# docker pull swr.cn-east-3.myhuaweicloud.com/container/hello:v1