前言
Docker 是一個(gè)
開(kāi)源的應(yīng)用容器引擎，讓開(kāi)發(fā)者可以打包他們的應(yīng)用以及依賴(lài)包到一個(gè)可移植的容器中,然后發(fā)布到任何流行的Linux或Windows操作系統(tǒng)的機(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。
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簡(jiǎn)介
Docker 是一個(gè)開(kāi)源的應(yīng)用容器引擎，讓開(kāi)發(fā)者可以打包他們的應(yīng)用以及依賴(lài)包到一個(gè)可移植的容器中,然后發(fā)布到任何流行的Linux或Windows操作系統(tǒng)的機(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。
一個(gè)完整的Docker有以下幾個(gè)部分組成：
- DockerClient客戶端
- Docker Daemon守護(hù)進(jìn)程
- Docker Image鏡像
- DockerContainer容器
Docker起源
Docker 是 PaaS 提供商 dotCloud 開(kāi)源的一個(gè)基于 LXC 的高級(jí)容器引擎，源代碼托管在 Github 上, 基于go語(yǔ)言并遵從Apache2.0協(xié)議開(kāi)源。
Docker自2013年以來(lái)非常火熱，無(wú)論是從 github 上的代碼活躍度，還是Redhat在RHEL6.5中集成對(duì)Docker的支持, 就連 Google 的 Compute Engine 也支持 docker 在其之上運(yùn)行。
一款開(kāi)源軟件能否在商業(yè)上成功，很大程度上依賴(lài)三件事 ——成功的 user case(用例), 活躍的社區(qū)和一個(gè)好故事。 dotCloud 之家的 PaaS 產(chǎn)品建立在docker之上，長(zhǎng)期維護(hù)且有大量的用戶，社區(qū)也十分活躍，接下看看docker的故事。
- 環(huán)境管理復(fù)雜 - 從各種OS到各種中間件到各種app, 一款產(chǎn)品能夠成功作為開(kāi)發(fā)者需要關(guān)心的東西太多，且難于管理，這個(gè)問(wèn)題幾乎在所有現(xiàn)代IT相關(guān)行業(yè)都需要面對(duì)。
- 云計(jì)算時(shí)代的到來(lái) -
AWS的成功, 引導(dǎo)開(kāi)發(fā)者將應(yīng)用轉(zhuǎn)移到 cloud 上, 解決了硬件管理的問(wèn)題，然而中間件相關(guān)的問(wèn)題依然存在 (所以openstack HEAT和AWS cloudformation都著力解決這個(gè)問(wèn)題)。開(kāi)發(fā)者思路變化提供了可能性。 - 虛擬化手段的變化 - cloud 時(shí)代采用標(biāo)配硬件來(lái)降低成本，采用虛擬化手段來(lái)滿足用戶按需使用的需求以及保證可用性和隔離性。然而無(wú)論是KVM還是Xen在 docker 看來(lái),都在浪費(fèi)資源，因?yàn)橛脩粜枰氖歉咝н\(yùn)行環(huán)境而非OS, GuestOS既浪費(fèi)資源又難于管理, 更加輕量級(jí)的LXC更加靈活和快速
- LXC的移動(dòng)性 - LXC在 linux 2.6 的 kernel 里就已經(jīng)存在了，但是其設(shè)計(jì)之初并非為云計(jì)算考慮的，缺少標(biāo)準(zhǔn)化的描述手段和容器的可遷移性，決定其構(gòu)建出的環(huán)境難于遷移和標(biāo)準(zhǔn)化管理(相對(duì)于KVM之類(lèi)
image和snapshot的概念)。docker 就在這個(gè)問(wèn)題上做出實(shí)質(zhì)性的革新。這是docker最獨(dú)特的地方。
面對(duì)上述幾個(gè)問(wèn)題，docker設(shè)想是交付運(yùn)行環(huán)境如同海運(yùn)，OS如同一個(gè)貨輪，每一個(gè)在OS基礎(chǔ)上的軟件都如同一個(gè)集裝箱，用戶可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化手段自由組裝運(yùn)行環(huán)境，同時(shí)集裝箱的內(nèi)容可以由用戶自定義，也可以由專(zhuān)業(yè)人員制造。這樣，交付一個(gè)軟件，就是一系列標(biāo)準(zhǔn)化組件的集合的交付，如同樂(lè)高積木，用戶只需要選擇合適的積木組合，并且在最頂端署上自己的名字(最后一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化組件是用戶的app)。這也就是基于docker的PaaS產(chǎn)品的原型。
Docker 架構(gòu)
Docker 使用客戶端-服務(wù)器 (C/S) 架構(gòu)模式，使用遠(yuǎn)程API來(lái)管理和創(chuàng)建Docker容器。Docker 容器通過(guò) Docker鏡像來(lái)創(chuàng)建。容器與鏡像的關(guān)系類(lèi)似于面向?qū)ο缶幊讨械膶?duì)象與類(lèi)。
| Docker | 面向?qū)ο?/th> |
|---|---|
| 容器 | 對(duì)象 |
| 鏡像 | 類(lèi) |
Docker采用 C/S架構(gòu) Docker daemon 作為服務(wù)端接受來(lái)自客戶的請(qǐng)求，并處理這些請(qǐng)求（創(chuàng)建、運(yùn)行、分發(fā)容器）。 客戶端和服務(wù)端既可以運(yùn)行在一個(gè)機(jī)器上，也可通過(guò) socket 或者RESTful API 來(lái)進(jìn)行通信。
Docker daemon 一般在宿主主機(jī)后臺(tái)運(yùn)行，等待接收來(lái)自客戶端的消息。 Docker 客戶端則為用戶提供一系列可執(zhí)行命令，用戶用這些命令實(shí)現(xiàn)跟 Docker daemon 交互。
Docker特性
在docker的網(wǎng)站上提到了docker的典型場(chǎng)景：
- Automating the packaging and deployment of applications（使應(yīng)用的打包與部署自動(dòng)化）
- Creation of lightweight, private PAAS environments（創(chuàng)建輕量、私密的PAAS環(huán)境）
- Automated testing and continuous integration/deployment（實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測(cè)試和持續(xù)的集成/部署）
- Deploying and scaling web apps, databases and backend services（部署與擴(kuò)展webapp、數(shù)據(jù)庫(kù)和后臺(tái)服務(wù)）
由于其基于LXC的輕量級(jí)虛擬化的特點(diǎn)，docker相比KVM之類(lèi)最明顯的特點(diǎn)就是啟動(dòng)快，資源占用小。因此對(duì)于構(gòu)建隔離的標(biāo)準(zhǔn)化的運(yùn)行環(huán)境，輕量級(jí)的PaaS(如dokku), 構(gòu)建自動(dòng)化測(cè)試和持續(xù)集成環(huán)境，以及一切可以橫向擴(kuò)展的應(yīng)用(尤其是需要快速啟停來(lái)應(yīng)對(duì)峰谷的web應(yīng)用)。
- 構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化的運(yùn)行環(huán)境，現(xiàn)有的方案大多是在一個(gè)baseOS上運(yùn)行一套puppet/chef，或者一個(gè)image文件，其缺點(diǎn)是前者需要base OS許多前提條件，后者幾乎不可以修改(因?yàn)閏opy on write 的文件格式在運(yùn)行時(shí)rootfs是read only的)。并且后者文件體積大，環(huán)境管理和版本控制本身也是一個(gè)問(wèn)題。
- PaaS環(huán)境是不言而喻的，其設(shè)計(jì)之初和dotcloud的案例都是將其作為PaaS產(chǎn)品的環(huán)境基礎(chǔ)
- 因?yàn)槠錁?biāo)準(zhǔn)化構(gòu)建方法(buildfile)和良好的REST API，自動(dòng)化測(cè)試和持續(xù)集成/部署能夠很好的集成進(jìn)來(lái)
- 因?yàn)長(zhǎng)XC輕量級(jí)的特點(diǎn)，其啟動(dòng)快，而且docker能夠只加載每個(gè)container變化的部分，這樣資源占用小，能夠在單機(jī)環(huán)境下與KVM之類(lèi)的虛擬化方案相比能夠更加快速和占用更少資源
Docker局限
Docker并不是全能的，設(shè)計(jì)之初也不是KVM之類(lèi)虛擬化手段的替代品，簡(jiǎn)單總結(jié)幾點(diǎn)：
- Docker是基于Linux 64bit的，無(wú)法在32bit的
linux/Windows/unix環(huán)境下使用 - LXC是基于cgroup等linux kernel功能的，因此
container的guest系統(tǒng)只能是linux base的 - 隔離性相比KVM之類(lèi)的虛擬化方案還是有些欠缺，所有container公用一部分的運(yùn)行庫(kù)
- 網(wǎng)絡(luò)管理相對(duì)簡(jiǎn)單，主要是基于namespace隔離
- cgroup的cpu和cpuset提供的cpu功能相比KVM的等虛擬化方案相比難以度量(所以dotcloud主要是按內(nèi)存收費(fèi))
- Docker對(duì)disk的管理比較有限
- container隨著用戶進(jìn)程的停止而銷(xiāo)毀，
container中的log等用戶數(shù)據(jù)不便收集
Docker組成
- Docker主機(jī)(Host): 一個(gè)物理機(jī)或虛擬機(jī), 用于運(yùn)行Docker服務(wù)進(jìn)程和容器, 也成為宿主機(jī), node節(jié)點(diǎn)
- Docker服務(wù)器端(Server): Docker守護(hù)進(jìn)程, 運(yùn)行Docker容器
- Docker客戶端(Client): 客戶端使用docker命令或其他工具調(diào)用docker API
- Docker倉(cāng)庫(kù)(Registry): 保存鏡像的倉(cāng)庫(kù), 官方倉(cāng)庫(kù):hub.docker.com, 可以搭建私有倉(cāng)庫(kù)harbor
- Docker鏡像(Images): 鏡像可以理解為創(chuàng)建實(shí)例使用的模本, 相當(dāng)于RPM或者DEB包
- Docker容器(Container): 容器是從鏡像生成對(duì)外提供服務(wù)的一個(gè)或一組服務(wù), 相當(dāng)于RPM包中的程序運(yùn)行起來(lái)
Docker原理
Docker核心解決的問(wèn)題是利用LXC來(lái)實(shí)現(xiàn)類(lèi)似VM的功能，從而利用更加節(jié)省的硬件資源提供給用戶更多的計(jì)算資源。同VM的方式不同, LXC 其并不是一套硬件虛擬化方法 - 無(wú)法歸屬到全虛擬化、部分虛擬化和半虛擬化中的任意一個(gè)，而是一個(gè)操作系統(tǒng)級(jí)虛擬化方法, 理解起來(lái)可能并不像VM那樣直觀。所以可以從虛擬化到docker要解決的問(wèn)題出發(fā)，看看docker是怎么滿足用戶虛擬化需求的。
用戶需要考慮虛擬化方法，尤其是硬件虛擬化方法，需要借助其解決的主要是以下4個(gè)問(wèn)題:文章來(lái)源：http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-461816.html
- 隔離性 - 每個(gè)用戶實(shí)例之間相互隔離, 互不影響。 硬件虛擬化方法給出的方法是VM, LXC給出的方法是container，更細(xì)一點(diǎn)是kernel namespace
- 可配額/可度量 - 每個(gè)用戶實(shí)例可以按需提供其計(jì)算資源，所使用的資源可以被計(jì)量。硬件虛擬化方法因?yàn)樘摂M了CPU, memory可以方便實(shí)現(xiàn), LXC則主要是利用cgroups來(lái)控制資源
- 移動(dòng)性 - 用戶的實(shí)例可以很方便地復(fù)制、移動(dòng)和重建。硬件虛擬化方法提供snapshot和image來(lái)實(shí)現(xiàn)，docker(主要)利用AUFS實(shí)現(xiàn)
- 安全性 - 這個(gè)話題比較大，這里強(qiáng)調(diào)是host主機(jī)的角度盡量保護(hù)container。硬件虛擬化的方法因?yàn)樘摂M化的水平比較高，用戶進(jìn)程都是在KVM等虛擬機(jī)容器中翻譯運(yùn)行的, 然而對(duì)于LXC, 用戶的進(jìn)程是lxc-start進(jìn)程的子進(jìn)程, 只是在Kernel的namespace中隔離的, 因此需要一些kernel的patch來(lái)保證用戶的運(yùn)行環(huán)境不會(huì)受到來(lái)自host主機(jī)的惡意入侵, dotcloud(主要是)利用kernel grsec patch解決的.
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