摘要：本文從定義，作用，技術(shù)架構(gòu)，安裝和使用等全方位帶你看懂。如圖中左邊紅框中和右邊的紅框中都唯一表示為同一個(gè)鏡像。最后，于開發(fā)者而言提供了一種開發(fā)環(huán)境的管理辦法，與測(cè)試人員而言保證了環(huán)境的同步，于運(yùn)維人員提供了可移植的標(biāo)準(zhǔn)化部署流程。

作者丨唐文廣：騰訊工程師，負(fù)責(zé)無(wú)線研發(fā)部地圖測(cè)試。 
導(dǎo)語(yǔ)：Docker,近兩年才流行起來的超輕量級(jí)虛擬機(jī)，它可以讓你輕松完成持續(xù)集成、自動(dòng)交付、自動(dòng)部署，并且實(shí)現(xiàn)開發(fā)環(huán)境、測(cè)試環(huán)境、運(yùn)維環(huán)境三方環(huán)境的真正同步。本文從Docker定義，作用，技術(shù)架構(gòu)，安裝和使用等全方位帶你看懂Docker。

打開翻譯君輸入Docker 結(jié)果顯示碼頭工人，沒錯(cuò)！碼頭工人搬運(yùn)的是集裝箱，那么今天要講的Docker其操作的也是集裝箱，這個(gè)集裝箱就靜態(tài)而言就是一個(gè)應(yīng)用鏡像文件，就動(dòng)態(tài)而言，就是一個(gè)容器。蒙了吧？好吧，上圖解釋。

Docker從狹義上來講就是一個(gè)進(jìn)程，從廣義上來講是一個(gè)虛擬容器，其實(shí)更專業(yè)的叫法是應(yīng)用容器（ Application Container ），Docker進(jìn)程和普通的進(jìn)程沒有任何區(qū)別，它就是一個(gè)普通的應(yīng)用進(jìn)程。不過是用來操作鏡像文件的。所以Docker進(jìn)程+構(gòu)建的應(yīng)用鏡像文件就等于Docker容器。本文所有講的Docker都是指Docker容器哦。

再繼續(xù)下文之前我們首先要明確幾個(gè)docker重要的基本概念吧，鏡像，容器，倉(cāng)庫(kù)。

鏡像Docker images，就類似于VM虛擬機(jī)里面的快照，但是可比快照輕量化多了。快照不懂？那可以把images直接理解成一個(gè)文件夾。我們可以通過ID或者易識(shí)別的名字+tag來確認(rèn)唯一的目標(biāo)鏡像。ImagesID是一個(gè)64位的字符，但是一般我們都是使用前面12位就足夠區(qū)別了。

如圖中左邊紅框中redis: lates和右邊的紅框中5f515359c7f8都唯一表示為同一個(gè)鏡像。所以我們一般的鏡像可以命名為類似centos:latest、centos:centos7.1.1503等等。

鏡像是分層的，有基礎(chǔ)鏡像，僅僅包含操作系統(tǒng)，比如centos鏡像；有中間件鏡像，比如redis等數(shù)據(jù)庫(kù)鏡像；最后是應(yīng)用鏡像，就是指具體的應(yīng)用服務(wù)了，應(yīng)用鏡像可以非常豐富，隨時(shí)可以發(fā)布，這三者之間依次疊加。

所以當(dāng)我們?cè)谑褂?Docker構(gòu)建鏡像的時(shí)候，每一個(gè)命令都會(huì)在前一個(gè)命令的基礎(chǔ)上形成一個(gè)新鏡像層。如下圖，基礎(chǔ)鏡像就是centos鏡像，中間件鏡像就是兩個(gè)紅色圈，應(yīng)用鏡像就是紫色圈。其中redis+centos這樣疊加組合的中間件鏡像就可以供A服務(wù)或者B服務(wù)使用，這樣疊加組合更加靈活。仍和一種鏡像都可以從Docker hub公共倉(cāng)庫(kù)中拉取。

容器Docker containers，你可以從鏡像中創(chuàng)建容器，這如同從快照中創(chuàng)建虛擬機(jī)，不過更輕量，啟動(dòng)更快，秒啟。應(yīng)用是在容器中運(yùn)行的，打個(gè)比方，你首先下載了一個(gè)Ubuntu的鏡像，然后又安裝mysql和Django應(yīng)用及其依賴，來完成對(duì)它Ubutun鏡像的修改，一個(gè)個(gè)人覺得非常完美應(yīng)用鏡像生成了！就把這個(gè)鏡像分享給大家使用，大家通過這個(gè)鏡像就生成一個(gè)容器。容器啟動(dòng)之后就會(huì)運(yùn)行Django服務(wù)了。

上面也說到了，容器就是一個(gè)個(gè)獨(dú)立的封閉的集裝箱，但是也需要對(duì)外提供服務(wù)的，所以Docker允許公開容器的特定端口，在啟動(dòng)Docker的時(shí)候，我們就可以將容器的特定端口映射到宿主機(jī)上面的任意一個(gè)端口，所以，如果幾個(gè)服務(wù)都需要80端口，那么容器的對(duì)外端口是80，但是映射到宿主機(jī)上面就是任意端口，就不會(huì)產(chǎn)生沖突，所以就不需要通過代理來解決沖突。容器對(duì)外端口與宿主機(jī)的端口映射可以通過下面的命令來完成。

啟動(dòng)docker容器
docker run -d -p 2222:22 --name 容器名 鏡像名
-d 守護(hù)容器，就是后臺(tái)運(yùn)行，退出命令窗口容器也不會(huì)停止
-it 交互式容器 退出命令窗口容器就停止運(yùn)行了
-p宿主機(jī)端口和容器端口映射
8081:80  宿主機(jī)端口:容器公開的端口

倉(cāng)庫(kù)Docker registeries，docker倉(cāng)庫(kù)和存放集裝箱的倉(cāng)庫(kù)是一樣的，不過docker使用來存放鏡像的。倉(cāng)庫(kù)存在公有和私有之分，公有倉(cāng)庫(kù)docker hub提供了非常多的鏡像文件，這些鏡像直接拉取下來就可以運(yùn)行了，你也可以上傳自己的鏡像到docker hub上面。同時(shí)也可以自己搭建私有倉(cāng)庫(kù)用于團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目管理。

結(jié)合前面介紹的基本概念，我們可以將docker的幾個(gè)概念使用大致串起來，他們之間是如何運(yùn)作的，也就是Docker的生命周期。看下圖，主要是三步走。

1、 開發(fā)構(gòu)建鏡像并將鏡像push到Docker倉(cāng)庫(kù)
2、 測(cè)試或者運(yùn)維從Docker倉(cāng)庫(kù)拷貝一份鏡像到本地
3、 通過鏡像文件開啟Docker容器并提供服務(wù)

為啥要用Docker?這要從目前軟件行業(yè)的痛點(diǎn)來講起 1、軟件更新發(fā)布及部署低效，過程繁瑣且需要人工介入，2、環(huán)境一致性難以保證，3、不同環(huán)境之間遷移成本太高。有了Docker可以很大程度解決上面的問題。

首先，Docker的使用簡(jiǎn)單至極，從開發(fā)的角度來看就是三步走：構(gòu)建，運(yùn)輸，運(yùn)行。其中關(guān)鍵步驟就是構(gòu)建環(huán)節(jié)，即打包鏡像文件。但是從測(cè)試和運(yùn)維的角度來看，那就只有兩步：復(fù)制，運(yùn)行。有了這個(gè)鏡像，那么想復(fù)制到哪運(yùn)行都可以，完全和平臺(tái)無(wú)關(guān)了。同時(shí)Docker這種容器技術(shù)隔離出了獨(dú)立的運(yùn)行空間，不會(huì)和其他應(yīng)用爭(zhēng)用系統(tǒng)資源了以及還不需要考慮應(yīng)用之間相互影響，想想就開心。

其次，因?yàn)樵跇?gòu)建鏡像的時(shí)候就處理完了服務(wù)程序?qū)τ谙到y(tǒng)的所有依賴，所以在你使用的時(shí)候，你可以忽略掉原本程序的依賴以及開發(fā)語(yǔ)言。對(duì)測(cè)試和運(yùn)維而言，更多專注于自己的業(yè)務(wù)內(nèi)容上。

最后，Docker于開發(fā)者而言提供了一種開發(fā)環(huán)境的管理辦法，與測(cè)試人員而言保證了環(huán)境的同步，于運(yùn)維人員提供了可移植的標(biāo)準(zhǔn)化部署流程。

所以， Docker 能干啥，總結(jié)如下：

構(gòu)建容易分發(fā)簡(jiǎn)單

隔離應(yīng)用解除依賴

快速部署測(cè)完就銷

Docker是個(gè)進(jìn)程級(jí)的輕量化虛擬機(jī)，和傳統(tǒng)虛擬機(jī)有啥區(qū)別呢？

Docker這個(gè)虛擬機(jī)超級(jí)輕量級(jí)，僅僅是一個(gè)進(jìn)程而已。與傳統(tǒng)的虛擬機(jī)比如VM有著巨大的差別，區(qū)別看下圖：

我們來看一下二者的區(qū)別，因?yàn)?VM 的 Hypervisor 需要實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件的虛擬化，并且還要搭載自己的操作系統(tǒng)，其中虛擬機(jī)操作系統(tǒng)占用內(nèi)存是比較大的，一個(gè)操作系統(tǒng)有好幾個(gè)G，自然在啟動(dòng)速度和資源利用率以及性能上有非常大的開銷，如果在本地，或者個(gè)人電腦，那么影響還不是那么大，但是在云端就是一個(gè)非常大的資源浪費(fèi)。

咱們很多時(shí)候做事情的時(shí)候不會(huì)考慮與事情本身無(wú)關(guān)的問題，比如造飛機(jī)的不會(huì)考慮飛機(jī)是否要潛水，對(duì)于我們目前很多移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用來說，很少會(huì)涉及到對(duì)操作系統(tǒng)的部分，其實(shí)我們主要關(guān)心的是應(yīng)用的本身，而VM虛擬機(jī)的上層是運(yùn)行的運(yùn)行時(shí)庫(kù)和應(yīng)用，整個(gè)虛擬機(jī)的空間是非常的龐大，但是容器化技術(shù)Docker技術(shù)的出現(xiàn)后，省去了操作系統(tǒng)這一層，多個(gè)容器之間相互隔離且共用了宿主操作系統(tǒng)和運(yùn)行時(shí)庫(kù)。

所以Docker 應(yīng)用容器相對(duì)于 VM 有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

啟動(dòng)速度快，容器啟動(dòng)本質(zhì)就是一個(gè)開啟一個(gè)進(jìn)程而已，因此都是秒啟，而 VM 通常要更久。

資源利用率高，一臺(tái)普通 PC 可以跑成百上千個(gè)容器，你跑十個(gè) VM 試試。

性能開銷小， VM 通常需要額外的 CPU 和內(nèi)存來完成 OS 的功能，這一部分占據(jù)了額外的資源。

所以很多移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用或者云計(jì)算的后端節(jié)點(diǎn)都可以用docker來替換物理機(jī)器或者虛擬機(jī)。比如騰訊地圖的很多后臺(tái)服務(wù)基本上都遷移docker部署了。

前面說了那么多，始終還是霧里看花。下面就詳細(xì)介紹一下技術(shù)架構(gòu)，底層又是用的啥技術(shù)來實(shí)現(xiàn)上述那么多優(yōu)點(diǎn)的？

Docker技術(shù)架構(gòu)圖：

從Docker依賴的底層技術(shù)來看，Docker原生態(tài)是不能直接在Windows平臺(tái)上運(yùn)行的，只支持linux系統(tǒng)，原因是Docker依賴linux kernel三項(xiàng)最基本的技術(shù),namespaces充當(dāng)隔離的第一級(jí)，是對(duì)Docker容器進(jìn)行隔離，讓容器擁有獨(dú)立的hostname,ip,pid，同時(shí)確保一個(gè)容器中運(yùn)行一個(gè)進(jìn)程而且不能看到或影響容器外的其它進(jìn)程;Cgroups是容器對(duì)使用的宿主機(jī)資源進(jìn)行核算并限制的關(guān)鍵功能。

比如CPU,內(nèi)存,磁盤等，union FS主要是對(duì)鏡像也就是image這一塊作支持，采用copy-on-write技術(shù)，讓大家可以共用某一層，對(duì)于某些差異層的話就可以在差異的內(nèi)存存儲(chǔ)，Libcontainer是一個(gè)庫(kù)，是對(duì)上面這三項(xiàng)技術(shù)做一個(gè)封裝。

Docker engine 用來控制容器container的運(yùn)行，以及鏡像文件的拉取。

安裝之前，我們首先確保自己的linux系統(tǒng)內(nèi)核版本高于3.10，并且系統(tǒng)是64位，才能體驗(yàn)Docker哦。

通過uname -ir查看是否滿足要求。
Docker安裝

通過腳本的方式安裝docker，非常簡(jiǎn)單。

nicktang@nicktang-virtual-machine:~$ wget -qO- https://get.docker.com/ | sh

查看容器目錄結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)和物理機(jī)器的目錄結(jié)構(gòu)完全一致，這就是為什么有的人稱docker容器也稱之為虛擬機(jī)的原因啦。Exit可以退出容器終端。

【刪】刪除容器，docker rm 容器ID，刪除多個(gè)容器就可以多個(gè)容器ID之間用空格隔開即可。
怎么用Docker完成持續(xù)集成、自動(dòng)交付、自動(dòng)部署？

這年頭見面不聊點(diǎn)自動(dòng)化什么的，持續(xù)什么的，都不好意思。所以，咱們也要了解一下持續(xù)集成，自動(dòng)交付，自動(dòng)部署。但是上面說了這么多，沒發(fā)現(xiàn)Docker有那三樣功能啊，是的，Docker是沒有這個(gè)功能，但是你在完成上述三樣自動(dòng)化的步驟都是依賴Docker的。Docker是這些流程實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，就如同軟件開發(fā)，軟件代碼才是根本，開發(fā)工具是輔助。所有搭建一個(gè)完整的自動(dòng)化流程還需要github+jenkins+ registry三樣幫助。

持續(xù)集成和自動(dòng)部署的原理如下圖所示：

RD推送代碼到git 倉(cāng)庫(kù)或者svn等代碼服務(wù)器上面，git服務(wù)器就會(huì)通過hook通知jenkins。

jenkine 克隆git代碼到本地，并通過dockerFile文件進(jìn)行編譯 。

打包生成一個(gè)新版本的鏡像并推送到倉(cāng)庫(kù) ，刪除當(dāng)前容器 ，通過新版本鏡像重新運(yùn)行。

而在整個(gè)過程中 RD只需要敲入三個(gè)命令Git add * ;Git commit –m “”;Git push即可完成持續(xù)集成、自動(dòng)交付、自動(dòng)部署。后面通過案例實(shí)際演示這個(gè)過程的神奇！

Docker還可以很方便的自動(dòng)擴(kuò)容哦，一般的自動(dòng)擴(kuò)容的兩種方式，一種就是docker容量擴(kuò)大，另一種就是docker節(jié)點(diǎn)數(shù)擴(kuò)充。第一種就修改配置文件即可，第二種通過簡(jiǎn)單的拷貝，運(yùn)行就完成了節(jié)點(diǎn)的擴(kuò)容。

Docker雖好，可不要貪杯哦！雖然Docker具有超輕量化，但是不建議一臺(tái)機(jī)器上面部署太多的應(yīng)用，同時(shí)部署的時(shí)候一定要差異化部署，什么意思呢，就是將大量計(jì)算的，和內(nèi)存需要大的，IO操作頻繁的對(duì)系統(tǒng)資源需求不一致的部署到同一臺(tái)宿主機(jī)上。