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快速理解Docker

日期：2017/2/27 15:56:34 编辑：Linux教程

Docker是什麼?
簡單的說Docker是一個構建在LXC之上的,基於進程容器(Processcontainer)的輕量級VM解決方案

拿現實世界中貨物的運輸作類比, 為了解決各種型號規格尺寸的貨物在各種運輸工具上進行運輸的問題,我們發明了集裝箱

Docker的初衷也就是將各種應用程序和他們所依賴的運行環境打包成標准的container/image,進而發布到不同的平台上運行

從理論上說這一概念並不新鮮, 各種虛擬機Image也起著類似的作用

Docker container和普通的虛擬機Image相比, 最大的區別是它並不包含操作系統內核

普通虛擬機將整個操作系統運行在虛擬的硬件平台上, 進而提供完整的運行環境供應用程序運行, 而Docker則直接在宿主平台上加載運行應用程序. 本質上他在底層使用LXC啟動一個Linux Container,通過cgroup等機制對不同的container內運行的應用程序進行隔離,權限管理和quota分配等

每個container擁有自己獨立的各種命名空間(亦即資源)包括:

PID 進程, MNT 文件系統, NET 網絡, IPC , UTS 主機名等

與LXC有什麼不同
基本上你可以認為目前的Docker是LXC的一個高級封裝,提供了各種輔助工具和標准接口方便你使用LXC,你可以依靠LXC和各種腳本實現與docker類似的功能，就像你不使用APT/yum等工具也可以自己搞定軟件包安裝一樣，你使用他們的關鍵原因是方便易用！

實際使用中，你一般不用關心底層LXC的細節,同時也不排將來docker實現基於非LXC方案的可能性

在LXC的基礎上, Docker額外提供的Feature包括：標准統一的打包部署運行方案，歷史版本控制， Image的重用，Image共享發布等等

Container構建方案
除了LXC，Docker的核心思想就體現在它的運行容器構建方案上

為了最大化重用Image，加快運行速度，減少內存和磁盤footprint, Docker container運行時所構造的運行環境，實際上是由具有依賴關系的多個Layer組成的。例如一個apache的運行環境可能是在基礎的rootfs image的基礎上，疊加了包含例如Emacs等各種工具的image，再疊加包含apache及其相關依賴library的image，這些image由AUFS文件系統加載合並到統一路徑中，以只讀的方式存在，最後再疊加加載一層可寫的空白的Layer用作記錄對當前運行環境所作的修改。

有了層級化的Image做基礎，理想中，不同的APP就可以既可能的共用底層文件系統，相關依賴工具等，同一個APP的不同實例也可以實現共用絕大多數數據，進而以copy on write的形式維護自己的那一份修改過的數據等

歷史和生態環境
Docker項目從啟動到現在不過一年多時間，發展勢頭還是很迅猛的
2013.01 做為dotcloud內部項目開始啟動
2013.03.27 正式作為public項目發布
2014.1 被BLACK DUCK 評選為2013年10大開源新項目“TOP 10 OPEN SOURCE ROOKIE OF THE YEAR”

目前的狀態 ( 2014.3 )
Docker 0.8.1
10000+ github stars(top 50)
350+ contributors
1500+ fork

具體應用方面，可以看到百度至少在2013年10月份就已經成功使用Docker支持其BAE平台的Paas服務

安裝運行和使用
Docker雖然是號稱build once， runeverywhere。但是實際上還是受其引擎依賴關系的限制的，目前的版本具體來說對系統要求：

Linux Kernel 3.8+
LXC support
64bit OS
AUFS

以上要求，以ubuntu為例，需要12.04 配合 3.8kernel升級，或者 ubuntu 13.04+

在ubuntu12.04上，基本安裝步驟如下

sudoapt-get update sudo apt-get install linux-image-generic-lts-raringlinux-headers-generic-lts-raring
sudoapt-key adv --keyserver keyserver.ubuntu.com --recv-keys36A1D7869245C8950F966E92D8576A8BA88D21E9
sudosh -c "echo deb http://get.docker.io/ubuntudocker main\ > /etc/apt/sources.list.d/docker.list"
sudoapt-get update
sudoapt-get install lxc-docker

如果你在安裝之前想要先體驗一下docker的基本操作命令等的話，可以嘗試一下這個在線的live教程 https://www.docker.io/gettingstarted/#h_tutorial

常用命令
分類列一下常用的CLI命令

倉庫相關
search/ pull / push / login etc.
例：docker pull ubuntu 從倉庫下載ubuntuimage

Images 操作相關
images/ rmi / build / export / import / save /load etc.
例：docker images -t 以樹形結構列出當前本地Image

運行相關
run / start / stop / restart / attach /kill etc.
docker run -i -t ubuntu /bin/bash 啟動ubuntu image，並交互式的運行shell

雜項
Docker diff / commit
Dockerinfo / ps / inspect / port / logs / top / history etc.

具體docker命令的使用參見 http://docs.docker.io/en/latest/reference/commandline/

常見問題
使用Non root 用戶
目前版本的docker由於使用Socket進行通訊，因此需要root用戶權限 sudo xxx，或者將需要使用Dockerclient的用戶加入docker用戶組
sudogpasswd -a ${USER} docker

網絡相關問題
當你在網關背後需要通過代理連接docker的index數據庫時，可以手動加上http_proxy環境變量來啟動dockerdaemon
HTTP_PROXY=http://proxy_server:port docker -d &

更好的做法是修改/etc/default/docker ( on ubuntu ), 添加 exporthttp_proxy=proxy_server:port

同樣，docker container 如果無法自動正確的從host環境中獲得DNS的配置，則需要手動指定DNS服務器地址，這可以通過 docker -run --dns=xxx 來實現，也可以修改/etc/default/docker 添加例如 DOCKER_OPTS="-dns 8.8.8.8"

特權模式
在正常情況下在container內部你沒有權限操作device設備，而當前版本中，container內部部分文件例如/etc/hosts;/etc/hostname; /etc/resolve.conf等文件是動態通過mount動態以只讀的形式加載上來的，理論上說你應該找到合適的方法去保證這些自動生成並加載的文件的正確性 (例如通過--dns 設置 resolve.conf )，但是如果由於特殊原因你需要手動修改，那麼你可以通過特權模式啟動 docker client ： docker run --privileged ，然後你可以卸載這些文件，自己再創建新的版本

過多的層級依賴關系
以Layer的方式實現APP和相關library的cheap reuse和fast update是Docker的關鍵所在，不過受目前AUFS文件系統的限制，默認Layer的層級最多只能達到127（曾經只有42），在實際使用中有多種情況可能導致你的container的層級關系快速增長到這個極限值，撇開這麼多layer疊加以後AUFS的效率不談，更多情況下是你無法再更新構建你的image了

使用Dockerfile構建Image時，每條指令都會給最終的Image增加一層layer依賴關系.
以修改，提交，再修改再提交的方式不停的調整，更新你的Image
從倉庫中下載的別人的Image已經包含眾多的層級依賴關系，而你需要進一步更新以創建你自己的版本

前兩者在一定程度上還是你自己可能把控的，最後一種情況就沒辦法了。這個問題最終必將影響Docker的實際可用性，目前的解決方案包括：
使用Dockerfile時,盡可能合並多個操作：例如使用 "&&" 或 ";" 合並運行多個shell命令；將多個shell命令寫成腳本，在dockerfile中添加並運行這個腳本
通過Export再Import Image，丟棄所有歷史信息和依賴關系，創建一個全新的image

將來可能的解決方案包括：