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五、Docker的架构( Docker architecture )
一、定义
Docker是一个用于开发，交付和运行应用程序的开放平台。Docker能够将应用程序与基础架构分开，从而可以快速交付软件。
是一个开源的应用容器引擎，让开发者可以打包大门的应用以及依赖包到一个可移植的镜像中，然后发布到任何流行的Linux或者Windows机器上，也可以实现虚拟化。容器是完全使用沙箱机制，相互之间不会有任何接口。
沙箱(Sandbox):在计算机安全领域，沙箱是一种程序的隔离运行机制。Docker在2013年一炮而红， 直到现在，已经成为容器技术的代名词。
Docker从一开始就以提供标准化的运行时环境为目标，真正做到“build once, run anywhere" 可以将同一个构建版本用于开发、测试、预发布、生产等任何环境，并且做到了与底层操作系统的解耦。在此基础上还进一步发展出了 Caas (容器即服务)技术。
2013年，发布了docker，把容器化技术做成了标准化平台。
Dcoker是基于容器技术的轻量级虚拟化解决方案
docker是容器引擎，把linux的cgroup、 namespaces 等容器底层技术进行完美的封装、并抽象为用户提供创建和管理容器的便捷界面(命令行C1i、api等) C/S。
二、意义
docker引擎统一了基础设施环境-docker容器环境(引擎)
docker引擎统一了程序打包(装箱)方式-docker 镜像
docker引擎统一了程序部署(运行)方式-docker容器
镜像→封装的某一个时刻的服务/应用状态
容器→应用跑起来的状态(正常提供服务的状态-运行时)
三、Docker的使用场景
K8S image镜像+ container容器的方式
war jar→github gitlab 私有仓库(代码仓库)→jenkins (测试)
(应用程序封装/构建镜像)→运维下载，使用容器技术进行运行/发布
打包应用程序简单部署，可脱离底层硬件任意迁移(实现了应用的隔离，将应用拆分并进行解
耦)，例如:服务器从腾讯云迁移到阿里云，持续集成和持续交付(CI/CD) :开发到测试发布
部署微服务，提供PAAS产品(平台即服务) {OpenStack 的云主机类似于阿里云的ECS，属于IAAS、Docker (K8S) 属于PAAS}。
docker 三要素
镜像→模板
容器→基于镜像，运行状态/运行时状态
仓库→存放镜像模板
四、Docker 引擎(Docker Engine)
Docker Engine是具有以下主要组件的客户端-服务器应用程序:
服务器是一种 长期运行的程序，称为守护程序进程( dockerd 命令)。
REST API，它指定程序可以用来与守护程序进行通信并指示其操作的接口。
命令行界面(CLI) 客户端(docker 命令)
五、Docker的架构( Docker architecture )
Docker使用客户端-服务器架构。Docker 客户端与Docker守护进程进行对话，该守护进程完成了构建，运行和分发Docker容器的繁重工作。
Docker区别于传统的虚拟化，不需要虚拟硬件资源，直接使用容器引擎，所以速度快。
Docker Client:客户端，提供一个与用户交互，展示的平台+管理、控制docker服务端(功能)的工具docker。
Docker客户端(docker) 是许多Docker用户与Docker交互的主要方式。当您使用诸如之类的命令时dockerrun，客户端会将这些命令发送到dockerd,以执行这些命令。该docker命令使用Docker API。Docker客户端可以与多个守护程序通信。
Docker daemon:守护进程
Docker守护程序(dockerd)侦听DockerAPI请求并管理Docker对象，例如图像，容器，网络和卷。守护程序还可以与其他守护程序通信以管理Docker服务。
Docker images:镜像
Docker container:容器
Docker registry:镜像仓库(共有的， 私有的harbor)
公有的镜像仓库:dockerhub/github/公有云的镜像仓库存储镜像的地方，默认在公共的Docker Hub上查找，可以使用个人仓库。
docker 三大组件
镜像:一组资源集合，包含了应用程序软件包、应用程序相关的依赖包、运行应用程序所需要的基础环境(泛指操作系统环境)，可以理解为容器的模板
容器:基于镜像的一种运行时状态
仓库:存放image镜像，仓库大类
1)公共仓库→docker hub
2)私有仓库registry harbor
3)docker hub : lnmp lnmp
| docker | 镜像 |
| docker hub | 公共仓库 |
| docker-harbor | 上传 下载方便、安全 |
| github | 404→延迟 |
| gitlab | |
| svn | |
| gitee | |
| 码云 | 代码仓库 |
| vm | 256 |
| 物理硬件 | 256 |
| centos | 依赖包、应用程序 |
docker与虚拟机区别(资源利用率/损耗)
实现应用A和应用B隔离
判断应用和应用的隔离
操作系统维度
应用A与应用B隔离，在操作系统中，是通过namespaces(名称空间、命名空间)实现的，只要实现以下6个空间隔离才能认为两个应用实现了完全/完整隔离。
| 不同点 | container | VM |
| 启动速度 | 秒级 | 分钟级 |
| 运行性能 | 接近原生(直接在内核中运行) | 50%左右损失 |
| 磁盘占用 | MB | GB |
| 数量 | 成百上千 | 一般几十台 |
| 隔离性 | 进程级别 | 系统级别(更彻底) |
| 操作系统 | 主要支持Linux | 几乎所有 |
| 封装程度 | 只打包项目代码和依赖关系，共享宿主机内核 | 完整的操作系统，与宿主机隔离 |
六、名称空间(Namespaces )
Docker使用一种称 为namespaces提供容器的隔离工作区的技术。运行容器时，Docker 会为该容器创建一组 名称空间。
这些名称空间提供了一层隔离。容器的每个方面都在单独的名称空间中运行，并且其访问仅限于该名称空间。
Docker Engine在Linux.上使用以下名称空间:
该pid命名空间:进程隔离(PID: 进程ID)。
该net命名空间:管理网络接口(NET: 网络)
该ipc命名空间:管理访问IPC资源(IPC: 进程问通信)
该mnt命名空间:管理文件系统挂载点(MNT: mount) 。
该lItc命名空间，隔离内核和版木标扣符，(lITS.llniv时间共享系统)
Host主机名。
容器完美的实现了6个名称空间隔离( namespace资源隔离-用容器化技术封装)
| mount | 文件系统， 挂载点→一个文件系统内，不能重复挂载一个指定目录，例如: /mnt |
| user | 操作进程的用户和用户组 |
| pid | 进程编号 |
| pid | 主机名和主机域 |
| ipc | 信号量、消息队列，共享内存(理解，不同的应用调用内存资源的时候应该使用不同的内存空间) |
| net | 网络设备、网络协议栈、端口等 |
cgroup和namespaces 两者构成了docker底层原理
cgroupslinux内核态中资源管理的模块
cgroups管理一些系统资源
uname - r
该pid命名空间:进程隔离(PID: 进程ID)。
该net命名空间:管理网络接口(NET: 网络)
该ipc命名空间:管理访问IPC资源(IPC: 进程间通信)。
该mnt命名空间:管理文件系统挂载点(MNT: mount )
该uts命名空间:隔离内核和版本标识符。(UTS: Unix时间共享系统)。
docker引擎对内核版本是有要求的( 至少是3.8+)
docker需要cgroups的资源管理功能
最晚的一个名称空间，3.8
七、docker run
背景: ( 理解环境、了 解namespace )
以linux而言，linux操作系统会有一个主进程pid=1派生出其他进程来控制不同服务。
例如: pid=2→python pid=3→java pid4→php，三个服务可能会相互影响。
使用者期望将这三个不同的服务，跑在不同的运行时环境中实现相互不影响，同时不会增加服务器成本→将这三种服务分别封装起来→虚拟化技术，实现了一个操作系统模拟多个操作系统/不同的运行时环境。
随着技术发展→虚拟化技术开销较大(例如:只要运行一个py脚本，想要使用虚拟化方式实现，还需要安装一 个操作系统，并不方便/合理)→容器技术。
虚拟化层的抽象层(用户层)剥离，使用docker engine来替代(来宾操作系统去除)，只要通过引擎就可以直接连接到宿主机操作系统中，极大减小了开销。
八、控制组
Linux 上的Docker引擎还依赖于另一种称为控制组(cgroups)的技术。cgroup将 应用程序限制为一组特定 的资源。控制组允许Docker Engine将可用的硬件资源共享给容器，并有选择地实施限制和约束。可以限制特定容器可用的内存。
4个CPU
1、3 2、4
container1 container2
nginx
工作进程
212 01 10 001 010 100 0001
九、部署docker
1.安装依赖包
yum install -y yum-utils device-mapper-pe rsistent-data lvm2
2.设置阿里云镜像源
cd /etc/yum. repos.d/
yum-config-manager --add-repo https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/dockerce.repo
3.安装docker-ce社区版
yum install -y docker-ce
4.环境配置
systemctl stop firewalld
systemctl disable fi rewalld
setenforce 0
vim /etc/ selinux/ config
SELINUX=disabled
systemctl start docker
systemctl enable docker
5.设置镜像加速
tee /etc/docker/daemon. json <<- 'EOF'
{
"registry-mirrors":["https://jgqwsp8f.mirror.aliyuncs.com"]
}
EOF
sudo mkdir -p /etc/docker
sudo tee /etc/docker/daemon.json <<-'EOF'
{
"registry-mirrors": ["https://a18ou5no.mirror.aliyuncs.com"]
}
EOF
sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl restart docker镜像加速注册地址https://a18ou5no.mirror.aliyuncs.com
6.网络优化
vim /etc/sysctl.conf
net.ipv4.ip_forward=1
sysctl -p
systemctl restart network
systemctl restart docker
docker-server端配置文件daemon.json
{
"graph":"/data/docker",
数据目录默认: /var/lib/docker/containers (image)
"storage-driver":"overlay2",
存储引擎LXC →overlay→overlay2 (存储驱动/引擎)
"insecure-registries":["registry.access.redhat.com","quary.io"]
私有仓库
"registry-mirrors":["https://q"]
镜像加速
"bip": "172.7.5.1/24",
docker网络(172.17.0.1 docker 0)
"exec-opts": ["native .cgroupdr iver-systemd"]
启动时候的额外参数(驱动，k8s使用)
"live-restore":true
'docker容器引擎挂掉的时候，使用docker跑起来的容器还能运行(分离)
以上是建议的配置项
docker 的网络建议和宿主机的IP"对照”
比如宿主机10.2.5.6 容器的地址就可以修改为172.5.6.1，这样方便在故障发生时，更容易定位故障节点位置
systemctl daemon-reload
systemctl restart docker
7.docker镜像操作
docker run hello-world
run：
①pull dockerhub 仓库中项目/库/镜像
②start hello-world- image
1)docker client 客户端连接到了服务端(服务端是以一个守护进程的形式跑在操作系统里面的) restful api，典型的C/S架构。
2)由docker服务端的守护进程从dockerhub.上下载了镜像(PS:服务端会先检查本地系统是否有这个镜像)。
3)服务端创建了一个新的容器，然后从拉去的这个镜像启动了一个容器，容器执行了脚本/可执行程序让我们可以查看/使用(client )
4)docker服务端把这些信息流(传递)返回到客户端并展示出来，( 展示在终端上)
docker client可以是多种形式，比如"docker"命令工具所在的终端
查询docker版本
docker version && docker info搜索镜像
docker search nginx
docker search centos:7自己制作镜像，然后上传到docker hub上
优化
有效减少镜像大小(dockerfile 优化)
Linux发行版: alpine centos redhat Debian ( apt包管理，centos 是rpm)
下载镜像(默认是从dockerhub)
docker pull镜像名称，
docker pull nginx 查看镜像列表
docker images 查看当前docker下的下载镜像信息获取镜像信息
docker inspect 镜像ID添加镜像标签(上传(镜像到仓库)、(从仓库)下载(镜像) )
docker tag nginx:latest nginx: lnmp删除
docker rmi 镜像名称
docker rmi镜像标签
docker rmi `docker images -q`