富 Web 時(shí)代，應(yīng)用變得越來越強(qiáng)大，與此同時(shí)也越來越復(fù)雜。集群部署、隔離環(huán)境、灰度發(fā)布以及動(dòng)態(tài)擴(kuò)容缺一不可，而容器化則成為中間的必要橋梁。

　　本文我們就來探索Docker的神秘世界，從零到一掌握 Docker 的基本原理與實(shí)踐操作，是時(shí)候該開疆?dāng)U土啦。

　　前言

　　為了更好的理解 Docker 是什么，我們先來講個(gè)故事：

　　我需要蓋一個(gè)房子，于是我搬石頭、砍木頭、畫圖紙、蓋房子。一頓操作，終于把這個(gè)房子蓋好了。

　　結(jié)果，住了一段時(shí)間，心血來潮想搬到海邊去。這時(shí)候按以往的辦法，我只能去海邊，再次搬石頭、砍木頭、畫圖紙、蓋房子。

　　煩惱之際，跑來一個(gè)魔法師教會(huì)我一種魔法。這種魔法可以把我蓋好的房子復(fù)制一份，做成「鏡像」，放在我的背包里。

　　等我到了海邊，就用這個(gè)「鏡像」，復(fù)制一套房子，拎包入住。

　　是不是很神奇?對(duì)應(yīng)到我們的項(xiàng)目中來，房子就是項(xiàng)目本身，鏡像就是項(xiàng)目的復(fù)制，背包就是鏡像倉庫。

　　如果要?jiǎng)討B(tài)擴(kuò)容，從倉庫中取出項(xiàng)目鏡像，隨便復(fù)制就可以了。Build once，Run anywhere!

　　不用再關(guān)注版本、兼容、部署等問題，徹底解決了「上線即崩，無休止構(gòu)建」的尷尬。

　　虛擬機(jī)與容器

　　開始之前，我們來做一些基礎(chǔ)知識(shí)的儲(chǔ)備：

　　①虛擬機(jī)：虛擬化硬件

　　虛擬機(jī) Virtual Machine 指通過軟件模擬的具有完整硬件系統(tǒng)功能的、運(yùn)行在一個(gè)完全隔離環(huán)境中的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。在實(shí)體計(jì)算機(jī)中能夠完成的工作在虛擬機(jī)中都能夠?qū)崿F(xiàn)。

　　在計(jì)算機(jī)中創(chuàng)建虛擬機(jī)時(shí)，需要將實(shí)體機(jī)的部分硬盤和內(nèi)存容量作為虛擬機(jī)的硬盤和內(nèi)存容量。

　　每個(gè)虛擬機(jī)都有獨(dú)立的 CMOS、硬盤和操作系統(tǒng)，可以像使用實(shí)體機(jī)一樣對(duì)虛擬機(jī)進(jìn)行操作。在容器技術(shù)之前，業(yè)界的網(wǎng)紅是虛擬機(jī)。

　　虛擬機(jī)技術(shù)的代表，是 VMWare 和 OpenStack。

　?、谌萜鳎簩⒉僮飨到y(tǒng)層虛擬化，是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的軟件單元

　　其特點(diǎn)如下：

　　隨處運(yùn)行：容器可以將代碼與配置文件和相關(guān)依賴庫進(jìn)行打包，從而確保在任何環(huán)境下的運(yùn)行都是一致的。

　　高資源利用率：容器提供進(jìn)程級(jí)的隔離，因此可以更加精細(xì)地設(shè)置 CPU 和內(nèi)存的使用率，進(jìn)而更好地利用服務(wù)器的計(jì)算資源。

　　快速擴(kuò)展：每個(gè)容器都可作為單獨(dú)的進(jìn)程予以運(yùn)行，并且可以共享底層操作系統(tǒng)的系統(tǒng)資源，這樣一來可以加快容器的啟動(dòng)和停止效率。

　　區(qū)別與聯(lián)系：

　　虛擬機(jī)雖然可以隔離出很多「子電腦」，但占用空間更大，啟動(dòng)更慢。虛擬機(jī)軟件可能還要花錢，例如 VMWare。

　　容器技術(shù)不需要虛擬出整個(gè)操作系統(tǒng)，只需要虛擬一個(gè)小規(guī)模的環(huán)境，類似「沙箱」。

　　運(yùn)行空間，虛擬機(jī)一般要幾 GB 到 幾十 GB 的空間，而容器只需要 MB 級(jí)甚至 KB 級(jí)。

　　我們來看下對(duì)比數(shù)據(jù):

　　虛擬機(jī)屬于虛擬化技術(shù)，而 Docker 這樣的容器技術(shù)，屬于輕量級(jí)的虛擬化。

　　與虛擬機(jī)相比，容器更輕量且速度更快，因?yàn)樗昧?Linux 底層操作系統(tǒng)在隔離的環(huán)境中運(yùn)行。

　　虛擬機(jī)的 Hypervisor 創(chuàng)建了一個(gè)非常牢固的邊界，以防止應(yīng)用程序突破它，而容器的邊界不那么強(qiáng)大。

　　認(rèn)識(shí)Docker

　　Docker 是一個(gè)開源的應(yīng)用容器引擎，讓開發(fā)者可以打包他們的應(yīng)用以及依賴包到一個(gè)可移植的容器中，然后發(fā)布到任何流行的 Linux 機(jī)器上，也可以實(shí)現(xiàn)虛擬化。容器是完全使用沙箱機(jī)制，相互之間不會(huì)有任何接口。

　　Docker 技術(shù)的三大核心概念，分別是：

　　鏡像 Image

　　容器 Container

　　倉庫 Repository

　　Docker 輕量級(jí)的原因是什么?相信你也會(huì)有這樣的疑惑：為什么 Docker 啟動(dòng)快?如何做到和宿主機(jī)共享內(nèi)核?

　　當(dāng)我們請(qǐng)求 Docker 運(yùn)行容器時(shí)，Docker 會(huì)在計(jì)算機(jī)上設(shè)置一個(gè)資源隔離的環(huán)境。

　　然后將打包的應(yīng)用程序和關(guān)聯(lián)的文件復(fù)制到 Namespace 內(nèi)的文件系統(tǒng)中，此時(shí)環(huán)境的配置就完成了。之后 Docker 會(huì)執(zhí)行我們預(yù)先指定的命令，運(yùn)行應(yīng)用程序。

　　鏡像不包含任何動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，其內(nèi)容在構(gòu)建之后也不會(huì)被改變。

　　核心概念

　　核心概念如下：

　　Build，Ship and Run(搭建、運(yùn)輸、運(yùn)行)。

　　Build once，Run anywhere(一次搭建，處處運(yùn)行)。

　　Docker 本身并不是容器，它是創(chuàng)建容器的工具，是應(yīng)用容器引擎。

　　Docker 三大核心概念，分別是：鏡像 Image，容器 Container、倉庫 Repository。

　　Docker 技術(shù)使用 Linux 內(nèi)核和內(nèi)核功能(例如 Cgroups 和 namespaces)來分隔進(jìn)程，以便各進(jìn)程相互獨(dú)立運(yùn)行。

　　由于 Namespace 和 Cgroups 功能僅在 Linux 上可用，因此容器無法在其他操作系統(tǒng)上運(yùn)行。那么 Docker 如何在 macOS 或 Windows 上運(yùn)行?Docker 實(shí)際上使用了一個(gè)技巧，并在非 Linux 操作系統(tǒng)上安裝 Linux 虛擬機(jī)，然后在虛擬機(jī)內(nèi)運(yùn)行容器。

　　鏡像是一個(gè)可執(zhí)行包，其包含運(yùn)行應(yīng)用程序所需的代碼、運(yùn)行時(shí)、庫、環(huán)境變量和配置文件，容器是鏡像的運(yùn)行時(shí)實(shí)例。

　　更多關(guān)于 Docker 的原理，可以網(wǎng)上查看《Docker 工作原理及容器化簡易指南》，這里不再贅述。

　　安裝Docker

　?、倜钚邪惭b

　　Homebrew 的 Cask 已經(jīng)支持 Docker for Mac，因此可以很方便的使用 Homebrew Cask 來進(jìn)行安裝，執(zhí)行如下命令：

　　更多安裝方式，請(qǐng)查看官方文檔：

　　https://www.docker.com/get-started

　　②查看版本

　　命令如下：

　?、叟渲苗R像加速

　?、馨惭b桌面端

　　桌面端操作非常簡單，先去官網(wǎng)下載[1]。通過 Docker 桌面端，我們可以方便的操作：

　　clone：克隆一個(gè)項(xiàng)目。

　　build：打包鏡像。

　　run：運(yùn)行實(shí)例。

　　share：共享鏡像。

　　好了，準(zhǔn)備工作就緒，下面可以大展身手了!

　　快速開始

　　安裝完 Docker 之后，我們先打個(gè)實(shí)際項(xiàng)目的鏡像，邊學(xué)邊用。

　?、偈紫刃枰笾铝私庖幌挛覀儗?huì)用到的 11 個(gè)命令

　　如下圖：

　?、谛陆?xiàng)目

　　為了快捷，我們直接使用 Vue 腳手架構(gòu)建項(xiàng)目：

　　嘗試啟動(dòng)一下：

　　訪問地址：http://localhost:8080/。項(xiàng)目就緒，我們接著為項(xiàng)目打包：

　　這時(shí)候，項(xiàng)目目錄下的 Dist 就是我們要部署的靜態(tài)資源了，我們繼續(xù)下一步。

　　需要注意：前端項(xiàng)目一般分兩類，一類直接 Nginx 靜態(tài)部署，一類需要啟動(dòng) Node 服務(wù)。本節(jié)我們只考慮第一種。關(guān)于 Node 服務(wù)，后文我會(huì)詳細(xì)說明。

　?、坌陆?Dockerfile

　　命令如下：

　　此時(shí)的項(xiàng)目目錄如下：

　　可以看到我們已經(jīng)在 docker-demo 目錄下成功創(chuàng)建了 Dockerfile 文件。

　?、軠?zhǔn)備 Nginx 鏡像

　　運(yùn)行你的 Docker 桌面端，就會(huì)默認(rèn)啟動(dòng)實(shí)例，我們?cè)诳刂婆_(tái)拉取 Nginx 鏡像：

　　控制臺(tái)會(huì)出現(xiàn)如下信息：

　　如果你出現(xiàn)這樣的異常，請(qǐng)確認(rèn) Docker 實(shí)例是否正常運(yùn)行。

　　Cannot connect to the Docker daemon at unix:///var/run/docker.sock. Is the docker daemon running?

　　鏡像準(zhǔn)備 OK，我們?cè)诟夸泟?chuàng)建 Nginx 配置文件：

　　寫入：

　?、菖渲苗R像

　　打開 Dockerfile ，寫入如下內(nèi)容：

　　我們逐行解釋一下代碼：

　　FROM nginx 指定該鏡像是基于 nginx:latest 鏡像而構(gòu)建的。

　　COPY dist/ /usr/share/nginx/html/ 命令的意思是將項(xiàng)目根目錄下 dist 文件夾中的所有文件復(fù)制到鏡像中 /usr/share/nginx/html/ 目錄下。

　　COPY default.conf /etc/nginx/conf.d/default.conf 將 default.conf 復(fù)制到 etc/nginx/conf.d/default.conf，用本地的 default.conf 配置來替換 Nginx 鏡像里的默認(rèn)配置。

　?、迾?gòu)建鏡像

　　Docker 通過 build 命令來構(gòu)建鏡像：

　　按照慣例，我們解釋一下上述代碼：

　　-t 參數(shù)給鏡像命名 jartto-docker-demo。

　　. 是基于當(dāng)前目錄的 Dockerfile 來構(gòu)建鏡像。

　　執(zhí)行成功后，將會(huì)輸出：

　　鏡像制作成功!我們來查看一下容器：

　　可以看到，我們打出了一個(gè) 133MB 的項(xiàng)目鏡像：

　　鏡像也有好壞之分，后續(xù)我們將介紹如何優(yōu)化，這里可以先暫時(shí)忽略。

　　⑦運(yùn)行容器

　　命令如下：

　　這里解釋一下參數(shù)：

　　-d 設(shè)置容器在后臺(tái)運(yùn)行。

　　-p 表示端口映射，把本機(jī)的 3000 端口映射到 container 的 80 端口(這樣外網(wǎng)就能通過本機(jī)的 3000 端口訪問了。

　　--name 設(shè)置容器名 docker-vue。

　　jartto-docker-demo 是我們上面構(gòu)建的鏡像名字。

　　補(bǔ)充一點(diǎn)：在控制臺(tái)，我們可以通過 docker ps 查看剛運(yùn)行的 Container 的 ID：

　　控制臺(tái)會(huì)輸出：

　　CONTAINER ID IMAGE              COMMAND                  CREATED       STATUS PORTS  NAMES

　　ab1375befb0b jartto-docker-demo /docker-entrypoint.…   8 minutes ago Up 7 minutes  0.0.0.0:3000->80/tcp  docker-vue

　　如果你使用桌面端，那么打開 Docker Dashboard 就可以看到容器列表了，如下圖：

　?、嘣L問項(xiàng)目

　　因?yàn)槲覀冇成淞吮緳C(jī) 3000 端口，所以執(zhí)行：

　　或者打開瀏覽器，訪問：localhost:3000。

　?、岚l(fā)布鏡像

　　如果你想為社區(qū)貢獻(xiàn)力量，那么需要將鏡像發(fā)布，方便其他開發(fā)者使用。

　　發(fā)布鏡像需要如下步驟：

　　登陸 dockerhub[2]，注冊(cè)賬號(hào)。

　　命令行執(zhí)行 docker login，之后輸入我們的賬號(hào)密碼，進(jìn)行登錄。

　　推送鏡像之前，需要打一個(gè) Tag，執(zhí)行 docker tag/:。

　　全流程結(jié)束，以后我們要使用，再也不需要「搬石頭、砍木頭、畫圖紙、蓋房子」了，拎包入住。這也是 Docker 獨(dú)特魅力所在。

　　常規(guī)操作

　　到這里，恭喜你已經(jīng)完成了 Docker 的入門項(xiàng)目!如果還想繼續(xù)深入，不妨接著往下看看。

　?、賲?shù)使用

　　FROM：

　　指定基礎(chǔ)鏡像，所有構(gòu)建的鏡像都必須有一個(gè)基礎(chǔ)鏡像，且 FROM 命令必須是 Dockerfile 的第一個(gè)命令

　　FROM [AS] 指定從一個(gè)鏡像構(gòu)建起一個(gè)新的鏡像名字

　　FROM [:] [AS] 指定鏡像的版本 Tag

　　示例：FROM mysql:5.0 AS database

　　MAINTAINER：

　　鏡像維護(hù)人的信息

　　MAINTAINER

　　示例：MAINTAINER Jartto Jartto@qq.com

　　RUN：

　　構(gòu)建鏡像時(shí)要執(zhí)行的命令

　　RUN

　　示例：RUN [executable, param1, param2]

　　ADD：

　　將本地的文件添加復(fù)制到容器中去，壓縮包會(huì)解壓，可以訪問網(wǎng)絡(luò)上的文件，會(huì)自動(dòng)下載

　　ADD

　　示例：ADD *.js /app 添加 js 文件到容器中的 app 目錄下

　　COPY：

　　功能和 ADD 一樣，只是復(fù)制，不會(huì)解壓或者下載文件

　　CMD：

　　啟動(dòng)容器后執(zhí)行的命令，和 RUN 不一樣，RUN 是在構(gòu)建鏡像要運(yùn)行的命令

　　當(dāng)使用 docker run 運(yùn)行容器的時(shí)候，這個(gè)可以在命令行被覆蓋

　　示例：CMD [executable, param1, param2]

　　ENTRYPOINT：

　　也是執(zhí)行命令，和 CMD 一樣，只是這個(gè)命令不會(huì)被命令行覆蓋

　　ENTRYPOINT [executable, param1, param2]

　　示例：ENTRYPOINT [donnet, myapp.dll]

　　LABEL：

　　為鏡像添加元數(shù)據(jù)，key-value 形式LABEL==...

　　示例：LABEL version=1.0 description=這是一個(gè)web應(yīng)用

　　ENV：設(shè)置環(huán)境變量，有些容器運(yùn)行時(shí)會(huì)需要某些環(huán)境變量

　　ENV一次設(shè)置一個(gè)環(huán)境變量

　　ENV===設(shè)置多個(gè)環(huán)境變量

　　示例：ENV JAVA_HOME /usr/java1.8/

　　EXPOSE：暴露對(duì)外的端口(容器內(nèi)部程序的端口，雖然會(huì)和宿主機(jī)的一樣，但是其實(shí)是兩個(gè)端口)

　　EXPOSE

　　示例：EXPOSE 80

　　容器運(yùn)行時(shí)，需要用 -p 映射外部端口才能訪問到容器內(nèi)的端口

　　VOLUME：指定數(shù)據(jù)持久化的目錄，官方語言叫做掛載

　　VOLUME /var/log 指定容器中需要被掛載的目錄，會(huì)把這個(gè)目錄映射到宿主機(jī)的一個(gè)隨機(jī)目錄上，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的持久化和同步

　　VOLUME [/var/log,/var/test.....] 指定容器中多個(gè)需要被掛載的目錄，會(huì)把這些目錄映射到宿主機(jī)的多個(gè)隨機(jī)目錄上，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的持久化和同步

　　VOLUME /var/data var/log 指定容器中的 var/log 目錄掛載到宿主機(jī)上的 /var/data 目錄，這種形式可以手動(dòng)指定宿主機(jī)上的目錄

　　WORKDIR：設(shè)置工作目錄，設(shè)置之后 ，RUN、CMD、COPY、ADD 的工作目錄都會(huì)同步變更

　　WORKDIR

　　示例：WORKDIR /app/test

　　USER：指定運(yùn)行命令時(shí)所使用的用戶，為了安全和權(quán)限起見，根據(jù)要執(zhí)行的命令選擇不同用戶

　　USER::[]

　　示例：USER test

　　ARG：設(shè)置構(gòu)建鏡像要傳遞的參數(shù)

　　ARG[=]

　　ARG name=sss

　　更多操作，請(qǐng)移步官方使用文檔：

　　https://docs.docker.com/

　　最佳實(shí)踐

　　在掌握 Docker 常規(guī)操作之后，我們很容易就可以打出自己想要的項(xiàng)目鏡像。

　　然而不同的操作打出的鏡像也是千差萬別。究竟是什么原因?qū)е络R像差異，我們不妨繼續(xù)探索。

　　以下是在應(yīng)用 Docker 過程中整理的最佳實(shí)踐，請(qǐng)盡量遵循如下準(zhǔn)則：

　　Require 明確：需要什么鏡像。

　　步驟精簡：變化較少的 Step 優(yōu)先。

　　版本明確：鏡像命名明確。

　　說明文檔：整個(gè)鏡像打包步驟可以重現(xiàn)。

　　總結(jié)

　　容器化技術(shù)必將是云時(shí)代不可或缺的技能之一，而 Docker 只是滄海一粟。隨之而來的還有集群容器管理 Kubernetes、Service Mesh 、Istio 等技術(shù)。

　　打開 Docker 的大門，不斷抽絲剝繭，逐層深入，你將感受到容器化的無窮魅力。