最系统的掌握Docker核心技术（总结分享）

本篇文章给大家带来了关于docker核心技术之容器操作，以及Dockerfile详解等等相关问题，希望对大家有帮助。

一. Docker

1. 简介

• 基于Linux内核的Cgroup, Namespace, 以及Union FS等技术，对进程进行封装隔离，属于操作系统层面的虚拟技术，由于隔离的进程独立于宿主和其它的隔离进程，因此称为容器
• 最初实现是基于LXC， 从0.7以后开始去除LXC， 转而使用自行开发的Libcontainer， 从1.11开始， 则进一步演进为使用runC和Containerd
• Docker在容器的基础上，进行了进一步的封装，从文件系统、网络互联到进程隔离等等，极大的简化了容器的创建和维护，使得Docker技术比虚拟机技术更为轻便、快捷

2. Docker优势

• 更高效地利用系统资源
• 更快速的启动时间
• 一致的运行环境
• 持续交付和部署
• 更轻松的迁移
• 更轻松地维护和扩展

3. Docker与虚拟机对比

二. Docker安装

参考文章安装： Install Docker Engine on Ubuntu | Docker Documentation

三. 容器操作

• 启动：

docker run:

                -it 交互

                -d 后台运行

                -p 端口映射

                -v 磁盘挂载

• 启动已终止容器

docker start

• 停止容器

docker stop

• 查看容器进程

docker ps

• 查看容器细节

docker inspect 

•  拷贝文件到容器内

docker cp file1 :/file_to_path

• docker退出容器,而不关闭容器: ctrl+q+p

• docker退出容器,而关闭容器: exit

• 查询docker所有镜像

docker images

• Docker镜像仓库

Docker hub: https://hub.docker.com

创建私有镜像仓库： docker run -d -p 5000:5000 registry

四. Dockerfile详解

Dockerfile一般分为四个部分：基础镜像信息、维护信息、镜像操作指令和容器启动时操作指令

• 常用命令

FROM：指定基础镜像， 必须为第一个指令

格式：

        FROM

        FROM :

        FROM @

示例：

        FROM ubuntu

MAINTAINER： 维护信息

格式：

        MAINTAINER

示例

        MAINTAINER ribbon

RUN：构建镜像时执行的命令

格式：

        shell执行：RUN

        exec执行：RUN ["executable", "param1", "param2"]

示例：

        RUN apk update

        RUN ["/etc/execfile", "arg1", "arg2"]

        RUN apt-get update && apt-get install这两条命令永远用&&连接，否则apt-get update构建层被缓存，会导致新package无法安装

ADD: 将本地文件添加到容器中，tar等类型会自动解压，可以访问网络资源，类似于wget

格式：

        ADD ...

示例：

        ADD bin/amd64/httpserver /httpserver

COPY: 功能类似于ADD，但是不会解压缩文件，不能访问网络资源

在Dockerfile中使用multi-stage: Dockerfile 中的 multi-stage(多阶段构建) - sparkdev - 博客园

格式：

        COPY ...

示例：

        COPYbin/amd64/httpserver /httpserver

CMD: 构建容器后调用，也就是在容器启动时才进行调用

格式：

        CMD ["executable","param1","param2"] (执行可执行文件，优先)
        CMD ["param1","param2"] (设置了ENTRYPOINT，则直接调用ENTRYPOINT添加参数)
        CMD command param1 param2 (执行shell内部命令)

示例：

        CMD ["ethtool", "--help"]

        CMD echo "1111"

ENTRTPOINT: 配置容器，使其可执行化。

格式：

        ENTRYPOINT ["executable", "param1", "param2"] (可执行文件, 优先)
        ENTRYPOINT command param1 param2 (shell内部命令)

范例：

        ENTRYPOINT /httpserver

        CMD [-c]

LABAL: 用于为镜像添加源数据

格式：

        LABEL = = = ...

范例：

        LABEL multi.label1="value1" multi.label2="value2" other="value3"

ENV： 设置环境变量

格式：

        ENV

范例：

        ENV MY_SERVICE_PORT=80 UDP_PORT=90

EXPOSE： 指定外界交互的端口

格式：

        EXPOSE [...]

示例：

        EXPOSE 80

        EXPOSE 80/tcp

        EXPOSE 80 90

VOLUME： 用于指定持久化目录

格式：

        VOLUME []

范例：

        VOLUME ["/data", "/usr1/jenkins"]

USER:指定运行容器时的用户名或 UID，后续的 RUN 也会使用指定用户。

格式:
　　USER user
　　USER user:group
　　USER uid
　　USER uid:gid
　　USER user:gid
　　USER uid:group

 示例：
　　USER www

ARG: 用于指定传递给构建运行时的变量

格式：
    ARG [=]
示例：
    ARG build_user=ribbon

五. Linux NameSpace详解

•  NamesSpace详解：

Linux NameSpace_Frank_Abagnale的博客-CSDN博客 这篇文章比较详细的介绍，可以参考这篇

• NameSpace的常用操作

• 查看当前系统的namespace:

lsns -t

• 查看某进程的namespace:

ls -la /proc//ns/

•  查看某namespace运行命令

nsenter -t -n 

六. Linux Cgroups详解

• Cgroups详解

容器核心:cgroups - 简书 可以参考这篇文章来进行了解

• 模拟Cgroups控制CPU资源

通过模拟来更好的熟悉Cgroups控制资源的效果， 首先创建cpudemo文件夹

 执行top可以看到busyloop占用两个CPU资源

 将进程添加进cgroup进程配置组

 设置cpuquota

 可以看到成功将占用200%CPU资源的降低成1%

• 模拟Cgroups超过限定memory资源被OOM kill

/sys/fs/cgroup/memory目录下创建memorydemo文件夹

 运行消耗内存程序， 使用watch查询内存使用情况

 将进程配置进cgroups配置组

 设置最大内存大小

 等待程序被OOM kill， dmesg可以看到杀死信息

备注：删除自主创建的cgroup文件夹， 需要使用cgroup-tools

七. Union FS

Docker前面使用的技术都是源于linux的技术并没有创新，而Docker的创新正是文件系统。 

1.  概念: 

• 将不同目录挂载在同一个虚拟文件系统下的文件系统
• 支持为每一个成员目录设定readonly、readwrite和without-able权限
• 文件系统分层，对readonly权限的目录可以进行逻辑上的修改，这里的修改属于增量的，不影响readonly部分
• 通常Union FS的用途： 多个disk挂载到同一个目录下， 另一个是将readonly部分和writeable的目录联合在一起

2. 图解Union FS

       Docker镜像的设计中，引入了层（layer）的概念，也就是说，用户制作镜像的每一步操作，都会生成一个层，也就是一个增量rootfs（一个目录），这样应用A和应用B所在的容器共同引用相同的ubuntu操作系统层、Golang环境层（作为只读层），而各自有各自应用程序层，和可写层。启动容器的时候通过UnionFS把相关的层挂载到一个目录，作为容器的根文件系统。

3. 容器存储驱动

4. 模拟Union FS更好理解效果

       由于docker当前版本上使用的是overlayFS的存储驱动，所以我们就以overlay挂载方式来进行实验， overlayfs通过三个目录：lower目录、upper目录、以及work目录实现，其中lower目录可以是多个，work目录为工作基础目录，挂载后内容会被清空，且在使用过程中其内容用户不可见，最后联合挂载完成给用户呈现的统一视图称为为merged目录。

执行如下命令：

mkdir upper lower merged work
echo "lower" > lower/in_lower.txt
echo "from lower" > lower/in_both.txt
echo "from upper" > upper/in_both.txt
echo "upper" > upper/in_upper.txt
path=$(pwd)
mount -t overlay overlay -o lowerdir=${path}/lower,upperdir=${path}/upper,workdir=${path}/work ${path}/merged

       可以看到使用overlay存储驱动文件挂载实现的效果。实验完成后恢复环境需要先umount merged目录后， 再将四个目录进行删除操作，先删除其他的可能会出现rm: cannot remove 'merged/': Device or resource busy，导致merged目录删除不掉。

八. Docker网络

1. 安装工具

Centos系统：

        $ yum install bridge-utils

Ubuntu系统：

        $ apt-get  install bridge-utils

2. Docker网络模式

•  查询docker内置的网络模式

• docker run选择运行的网络模式 

        1）host模式：使用 --net=host 指定。 跟host公用一套net

        2）none模式：使用 --net=none 指定。网络配置需要由自己来进行配置

        3）bridge模式：使用 --net=bridge 指定，默认设置。

docker网络逻辑图 网桥和NAT

        4）container模式：使用 --net=container:NAME_or_ID 指定。使用其他容器的网络配置

 网络模式图大概如下图所示

3. 模拟Docker起网桥的操作

• 创建--net=none nginx 

•  创建network namespace

•  建立网络namespace链接

•  检查当前已经创建的网桥设备

•  创建veth对

•  进行A网络配置

• 进行B网络配置 

生成eth0网络设备在nginx docker中

给eth0配置ip 网关 

•  nginx可以访问

• 配置nat， 让windows通过ip也可以访问

• 使用完删除指定nat规则

推荐学习：《docker视频教程》

以上是最系统的掌握Docker核心技术（总结分享）的详细内容。更多信息请关注PHP中文网其他相关文章！