Docker解析及轻量级PaaS平台演练（一）--Docker简介与安装

Container技术：

传统的虚拟化技术：

通过对硬件层模拟，从而实现了能够在一套硬件上面运行多个操作系统，因为通过硬件虚拟化，使得操作系统认为在它之下就是硬件层

但是实际情况是这样的：虚拟机中的OS对硬件发出的请求都交给了虚拟的硬件，OS认为指令已经下达了，只要等待硬件返回信息即可，其实OS下面的那层“硬件”是要将指令发送给真正的硬件层来执行的

系统级别的虚拟化技术：

不同于传统的硬件虚拟化，它不需要模拟硬件层

多个虚拟机之间共享Host OS的Kernel内核，所以这些虚拟机是不可以像传统虚拟化技术那种装各种各样的OS，但是它同样可以让跑在里面的应用认为它就是处在一个独立的OS之中，每个虚拟机就像一个容器，里面可以装各种各样的应用，而不同容器中的应用总是认为他们是在一个独立在OS环境下的，所以又称为Container技术

两种虚拟化技术各有优劣，对比如下图：

下面是一张Container技术的结构图：

从图中可以看出，绿蓝红三种颜色的层组合起来就是一台Host主机，在Kernel层之上通过Container技术的三个要点：隔离（namespace），限制（cgroup），记录（chroot）

来虚拟出一个个容器，并管理他们

隔离：

通过namespace机制来避免一些系统级的冲突。

因为每个容器都可以当做一个独立的OS，那么他们就拥有自己的pid进程号等信息，如果这些东西和Host中的相冲突怎么办？毕竟容器不是自己在虚拟化的环境中独立安装一个OS，而是依赖于Host的OS

这时候就可以通过namespace来避免这些冲突，每个容器拥有自己的namespace来管理各自的系统信息

限制：

在Host看来，每个Container都只是一个普通的进程（当时在Container中的应用看来，这些Container都是一个OS），那么怎么来限制这些进程的CPU使用，时间片等资源呢？

cgroup是linux内核提供的限制，记录和隔离进程组所用的资源

记录：

上面说过，每个Container都可以当做一个独立的OS，既然它是一个OS那么肯定有自己的文件系统，那么问题又来了，每个Container都有自己的FS，Host也有自己的FS，这么多独立的FS要怎么管理？

chroot隔离根文件系统，怎么个说法呢？例如Host的根目录下有a，b目录，并且分别被两个Container当做其根目录。在Host角度来看，ab只是根目录下的两个普通文件夹而已，而对于Container a来说/a就是其根目录；对于Container b来说/b就是其根目录

Docker：

什么是Docker？

Docker是一种Container技术的实现，上面说到的Container技术也同样可以用来描述Docker

想一想，我们在开发一个应用的时候

我们在自己的PC上完成了开发工作，并将项目交给测试人员进行测试，但是万一测试的PC上的环境和开发的环境不一样，可能会出现各种各样的问题，同理应用发布到服务器上也是一样的

应用每到一台新的PC中时就要求该PC要装上它需要的所有东西，还要注意版本是不是一致的

而Docker可以帮我们解决这些问题

Docker可以创建一个个Container，前面说过，每个Container都可以当做一个独立的OS，那么我们就可以在这个Container之中进行应用的开发。开发完成之后，我们可以将这个Container打包成一个Image（Image和Container的管理可以理解成：类和实例），可以将其看做是一个集装箱，里面装着应用和应用的各种环境

在测试的PC上，通过Docker将这个集装箱（Image）拿过来通过其创建一个Container就可以直接进行使用和测试，这个Container和开发时使用的Container的环境是一致的（通过一个类实例化出来的各个对象）

Docker翻译为搬运工，它所做的事情也是搬运工一样的

我们可以将应用的各个组件，环境等都装进一个集装箱中，通过Docker运送到各个“码头上”

总结出一个Docker的最最简单的介绍：方便打包发布应用到容器中

我们来看看Docker的层次图：

最底层的lxc，aufs都收kernel内核中运行的

lxc：Linux Container，是Linux上的一种实现Container虚拟化的技术，早期的Docker就基于lxc实现的，最新的版本中已经用libcontainer代替了

aufs：Advanced multi layer Unification FileSystem，翻译成中文就是高级的，分层的，联合的文件系统，它最总要的内容就是可以将两个目录合并在一起，并可以设置操作权限（read-only/read-write）。Docker使用aufs来实现分层的文件管理

倒数第二层的Debian和BusyBox都是在Kernel之上的Image，Image就是一个镜像，可以通过这个镜像来创建多个Container，Image在aufs中是只读的

中间层就是通过Image创建出来的Container，Container在aufs中是可读可写的，通过一个只读的Image创建出一个Container，可以对这个Container进行修改（如上图中添加了一个emacs），然后在打包成一个不可读的Image，而这个Image又可以创建出基于它的Container

通过上面的描述不难得出一个结论：Docker中的Image是层层关联的，每个Image都有一个Parent Image（只有一个除外，那就是Base Image，即最基本的镜像，其他的Image都是在Base Image基础上得到的），使用一个Image时，Docker会找到其Parent Image直到Base Image

Docker在启动Container的时候， aufs会将下层的文件系统设置成read-only，然后将Container的read-write挂载到下层的文件系统之上，构成一个完整的文件系统

在Container中所做的修改不会影响到其所属的Image（因为它是只读的，通过COW技术将要修改的文件复制到read-write层并改写），如果没有保存这个Container（将其打包成一个新的Image），那么当这个Container生命周期结束之后，所做的修改都会消失

这种机制的好处就是，每个阶段的Image都可以进行大量的重用，在创建Container的时候只需要加入不同的部分即可，而不用每次都将全部所需加载一遍

Docker Hub：

类似于Github的服务，用来分发Images，里面有大量的Image提供Docker用户下载，基于这些Image，可以快速的搭建出我们自己所需要的Image

同时我们也可以将自做的Image push到Docker Hub中提供别人下载

Docker安装：

由于是基于Kernel内核的，所以Docker只能跑在Linux上，而且是必须是64位的

在windows和mac系统上的Docker的宿主机并不是windows或者mac，而是借助一个linux虚拟机作为其宿主机

在这里使用VM创建的一个Ubuntu来作为宿主机，在Ubuntu中安装很简单

步骤如下：

sudo apt-get update
sudo apt-get install linux-image-generic-lts-raring linux-headers-generic-lts-raring
sudo reboot
sudo apt-key adv --keyserver hkp://keyserver.ubuntu.com:80 --recv-keys 36A1D7869245C8950F966E92D8576A8BA88D21E9
sudo sh -c "echo deb https://get.docker.io/ubuntu docker main\
> /etc/apt/sources.list.d/docker.list"
sudo apt-get update
sudo apt-get install lxc-docker

期间可能因为网络的原因会卡很久，完成之后输入

docker

如果可以识别命令就是安装成功了

另外，执行docker命令需要root权限，所以除了使用root用户之外，每条命令都要加上sudo

或者也可以通过将当前的用户加入docker用户组（Docker提供的）就可以随时执行docker命令

sudo gpasswd -a ${USER} docker
sudo service docker restart
#如果没有效果执行下列命令
newgrp - docker
#切换当前会话到新 group 因为 groups 命令获取到的是缓存的组信息，刚添加的组信息未能生效，所以 docker images 执行时同样有错。