教學(xué)ppt第8章 docker

1、第八章Docker北京西普陽(yáng)光教育科技股份有限公司授課講師：顧軍林目 錄Contents01 Docker的基本原理02 實(shí)驗(yàn)29:Docker安裝部署06 Docker Registry07 實(shí)驗(yàn)32:Docker Registry 的搭建和使用03實(shí)驗(yàn)30:Docker命令行操作08Kubernetes容器云04 Dockerfile09實(shí)驗(yàn)33 Kubernetes搭建和使用05 實(shí)驗(yàn)31:Dockerfile創(chuàng)建PHP鏡像10本章小結(jié)01Docker的基本原理Docker簡(jiǎn)介Docker 最初是Dotcloud 公司在法國(guó)期間發(fā)起的一個(gè)公司內(nèi)部項(xiàng)目。它是基于Dotcloud公司多年云服

2、務(wù)技術(shù)的一次革新，并于2013年3月以Apache 2.0授權(quán)協(xié)議開(kāi)源，主要項(xiàng)目代碼在Github上進(jìn)行維護(hù)，Docker項(xiàng)目后來(lái)還加入了Linux ， 并成立推動(dòng)開(kāi)放容器聯(lián)盟。Docker使用Google公司推出的Go語(yǔ)言進(jìn)行開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)，基于Linux內(nèi)核的Cgroups、Namespace，AUFS類(lèi)的Union FS等技術(shù)，對(duì)進(jìn)程進(jìn)行封裝隔離，屬于操作系統(tǒng)層面的虛擬化技術(shù)。由于隔離的進(jìn)程獨(dú)立于宿主和其他隔離的進(jìn)程，因此也稱(chēng)其為容器。最初的實(shí)現(xiàn)是基于LXC的；從Docker0.7以后開(kāi)始去除LXC，轉(zhuǎn)而使用自行開(kāi)發(fā)的Libcontainer；從Docker1.11開(kāi)始，則進(jìn)一步演進(jìn)為使用Ru

3、nc和Containerd。Docker 架構(gòu)圖Docker引擎是C/S的架構(gòu)，Docker客戶(hù)端與Docker Daemon（守護(hù)進(jìn)程）進(jìn)行交互，Daemon負(fù)責(zé)構(gòu)建、運(yùn)行和發(fā)布Docker容器，Docker的客戶(hù)端與Daemon通過(guò)Restful API進(jìn)行Socket通信。Docker 架構(gòu)圖Docker基于Linux容器技術(shù)（LXC），Namespace，Cgroup，Unionfs（聯(lián)合文件系統(tǒng)）等技術(shù)實(shí)現(xiàn)：（1） Namespace(命名空間)：每個(gè)容器都有自己獨(dú)立的命名空間，運(yùn)行在其中的應(yīng)用像是在獨(dú)立的操作系統(tǒng)中運(yùn)行一樣，命名空間保證了容器之間彼此互不影響。通過(guò)Namespace

4、實(shí)現(xiàn)了進(jìn)程和進(jìn)程之間所使用的資源隔離，使不同進(jìn)程之間彼此不可見(jiàn)。Docker用到的命名空間有：PID命名空間：用于隔離進(jìn)程，容器都有自己獨(dú)立的進(jìn)程ID；NET命名空間：用于管理網(wǎng)絡(luò)，容器有自己獨(dú)立的Network Info；IPC命名空間：用于訪(fǎng)問(wèn)IPC資源（IPC:Inter Process Communication）； MNT命名空間：用于管理掛載點(diǎn)，每個(gè)容器都有自己唯一的目錄掛載；UTS命名空間：用于隔離內(nèi)核和版本標(biāo)識(shí)（UTC：Unix TimeProcess System），每個(gè)容器都有自己獨(dú)立的Hostname和Domain。（2） Cgroup（控制組）：Cgroup是Linux

5、內(nèi)核的一個(gè)特性，主要用來(lái)對(duì)共享資源進(jìn)行隔離、限制、審計(jì)等。（3） UnionFS（聯(lián)合文件系統(tǒng)）：是一種分層、輕量級(jí)并且高性能的文件系統(tǒng)，它支持對(duì)文件系統(tǒng)的修改作為一次提交來(lái)一層層的疊加，同時(shí)可以將不同目錄掛載到同一個(gè)虛擬文件系統(tǒng)下Docker 架構(gòu)圖Docker引擎是C/S的架構(gòu)，Docker客戶(hù)端與Docker Daemon（守護(hù)進(jìn)程）進(jìn)行交互，Daemon負(fù)責(zé)構(gòu)建、運(yùn)行和發(fā)布Docker容器，Docker的客戶(hù)端與Daemon通過(guò)Restful API進(jìn)行Socket通信。Docker核心概念Docker核心Image（鏡像）容器倉(cāng)庫(kù)（Registry）鏡像是一個(gè)只讀模板，由Docker

6、file文本描述鏡像的內(nèi)容。鏡像定義類(lèi)似面對(duì)對(duì)象的類(lèi)，從一個(gè)基礎(chǔ)鏡像（Base Image）開(kāi)始。構(gòu)建一個(gè)鏡像實(shí)際就是安裝、配置和運(yùn)行的過(guò)程。鏡像可以用來(lái)創(chuàng)建Docker容器，一個(gè)鏡像可以創(chuàng)建很多容器。Image（鏡像）Docker鏡像基于UnionFS把以上過(guò)程進(jìn)行分層（Layer）存儲(chǔ)，這樣更新鏡像可以只更新變化的層。Docker的描述文件為Dockerfile，Dockerfile是一個(gè)文本文件，基本指令如下：FROM： 定 義 基 礎(chǔ) 鏡 像 ； MAINTAINER：作者或者維護(hù)者； RUN： 運(yùn) 行 的 Linux 命 令 ； ADD： 增 加 文 件 或 目 錄 ； ENV： 定

7、 義 環(huán) 境 變 量 ； CMD：運(yùn)行進(jìn)程。container 容器容器是一個(gè)鏡像的運(yùn)行實(shí)例， 容器由鏡像創(chuàng)建， 運(yùn)行用戶(hù)指定的指令或者著Dockerfile定義的運(yùn)行指令,可以將其啟動(dòng)、停止、刪除，而這些容器都是相互隔離（獨(dú)立進(jìn)程），互不可見(jiàn)的。比如運(yùn)行ubuntu操作系統(tǒng)鏡像，-i前臺(tái)交互模型，-t分配一個(gè)偽終端，運(yùn)行命令為/bin/bash，代碼如下：rootdocker # docker run -i -t ubuntu /bin/bashUnable to find image ubuntu:latest locallyTrying to pull repository docker

8、.io/library/ubuntu . latest: Pulling from docker.io/library/ubuntu 6b98dfc16071: Pull complete4001a1209541: Pull complete 6319fc68c576: Pull complete b24603670dc3: Pull complete 97f170c87c6f: Pull complete Digest:sha256:5f4bdc3467537cbbe563e80db2c3ec95d548a9145d64453b06939c4592d67b6d倉(cāng)庫(kù)（Registry）Dock

9、er Registry也是一個(gè)容器，倉(cāng)庫(kù)分為公開(kāi)倉(cāng)庫(kù)（Public）和私有倉(cāng)庫(kù)（Private）兩種形式。最大的公開(kāi)倉(cāng)庫(kù)是Docker Hub，存放了數(shù)量龐大的鏡像供用戶(hù)下載。國(guó)內(nèi)的公開(kāi)倉(cāng)庫(kù)包括時(shí)速云、網(wǎng)易云等，可以提供大陸用戶(hù)更穩(wěn)定快速的訪(fǎng)問(wèn)。當(dāng)然，用戶(hù)也可以在本地網(wǎng)絡(luò)內(nèi)創(chuàng)建一個(gè)私有倉(cāng)庫(kù)。當(dāng)用戶(hù)創(chuàng)建了自己的鏡像之后就可以使用Push命令將它上傳到公有或者私有倉(cāng)庫(kù)，這樣下次在另外一臺(tái)機(jī)器上使用這個(gè)鏡像時(shí)候，只需要從倉(cāng)庫(kù)上Pull下來(lái)就可以了。Docker 倉(cāng)庫(kù)的概念跟Git類(lèi)似，注冊(cè)服務(wù)器可以理解為Github這樣的托管服務(wù)。倉(cāng)庫(kù)-容器-鏡像關(guān)系Rq m si tor y1Ubun tu1地I

10、IpushCOJl)mit U02Docker安裝部署【實(shí)驗(yàn)29】 Docker安裝部署一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握安裝Docker環(huán)境前的配置主機(jī)項(xiàng)。 掌握在CentOS 7系統(tǒng)上安裝Docker服務(wù)。 掌握配置國(guó)內(nèi)鏡像加速器的方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容在物理機(jī)或虛擬機(jī)上，安裝Docker環(huán)境并配置國(guó)內(nèi)鏡像加速器。三、實(shí)驗(yàn)步驟詳細(xì)操作步驟見(jiàn)本書(shū)提供的操作視頻。03Docker命令行操作【實(shí)驗(yàn)30】 Docker命令行操作一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?熟悉使用Docker命令從鏡像倉(cāng)庫(kù)拉取鏡像。 熟悉對(duì)鏡像的簡(jiǎn)單操作。 熟悉運(yùn)行容器及對(duì)容器的簡(jiǎn)單操作。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容通過(guò)命令行操作Docker，對(duì)鏡像、容器進(jìn)行簡(jiǎn)單的操作，加深對(duì)D

11、ocker Engine運(yùn)作方式的理解。三、實(shí)驗(yàn)步驟詳細(xì)操作步驟見(jiàn)本書(shū)提供的操作視頻。04DockerfileDockerfile簡(jiǎn)介鏡像是多層存儲(chǔ)，每一層是在前一層的基礎(chǔ)上進(jìn)行的修改；而容器同樣也是多層存儲(chǔ)，是以鏡像為基礎(chǔ)層，在其基礎(chǔ)上加一層作為容器運(yùn)行時(shí)的存儲(chǔ)層。創(chuàng)建鏡像有兩種方法，一種是docker commit命令，二是用Dockerfile方法。在介紹docker commit命令前，首先回顧一下對(duì)代碼的版本控制。當(dāng)修改代碼后，可以使用commit命令變更到版本服務(wù)器上。對(duì)于容器，當(dāng)創(chuàng)建容器后，如果后面對(duì)容器做了修改，就可以利用commit命令將修改提交為一個(gè)新的鏡像。Dockerf

12、ile是由一系列命令和參數(shù)構(gòu)成的腳本，這些命令應(yīng)用于基礎(chǔ)鏡像并最終創(chuàng)建一個(gè)新的鏡像。它簡(jiǎn)化了從頭到尾的流程，并極大的簡(jiǎn)化了部署工作。Dockerfile從FROM命令開(kāi)始，緊接著跟隨各種方法、命令和參數(shù)。其產(chǎn)出為一個(gè)新的可以用于創(chuàng)建容器的鏡像。Dockerfile指令詳解(1) FROM格式：FROM FROM指定構(gòu)建鏡像的基礎(chǔ)源鏡像，如果本地沒(méi)有指定的鏡像，則會(huì)自動(dòng)從Docker的公共庫(kù)pull鏡像下來(lái)。 FROM必須是Dockerfile中非注釋行的第一個(gè)指令，即一個(gè)Dockerfile從FROM語(yǔ)句開(kāi)始。(2) MAINTAINER格式：MAINTAINER 指定創(chuàng)建鏡像的用戶(hù)。(3)

13、RUN每條RUN指令將在當(dāng)前鏡像基礎(chǔ)上執(zhí)行指定命令，并提交為新的鏡像，RUN有兩種格式：RUN commandRUN “executable”,”param1”,”param2”.Dockerfile指令詳解(4) CMDCMD有三種使用格式：CMD “executable”,”param1”,”param2”. CMD “param1”,”param2”CMD command param1 param2(shell from)CMD的目的是為了在啟動(dòng)容器時(shí)提供一個(gè)默認(rèn)的命令執(zhí)行選項(xiàng)。如果用戶(hù)啟動(dòng)容器時(shí)指定了運(yùn)行的命令，則會(huì)覆蓋掉CMD指定的命令。(5) EXPOSE格式： EXPOSE .E

14、XPOSE指令告訴Docker服務(wù)端容器對(duì)外映射的本地端口，需要在docker run的時(shí)候使用-p或者-P選項(xiàng)生效。(6) ENV格式有兩種：ENV #只能設(shè)置一個(gè)變量ENV =.#允許一次設(shè)置多個(gè)變量Dockerfile指令詳解(7) ARG格式：ARG =ARG和ENV一樣，都是設(shè)置環(huán)境變量。所不同的時(shí)，ARG所設(shè)置的是構(gòu)建環(huán)境的環(huán)境變量，在將來(lái)容器運(yùn)行時(shí)是不會(huì)存在這些環(huán)境變量的。(8) COPY 格式：COPY .COPY “,.”COPY兩種使用方式，一種類(lèi)似于命令行，一種類(lèi)似于函數(shù)調(diào)用。如：COPY package.json /usr/src/app/(9) ADDADD指令和CO

15、PY的格式及性質(zhì)基本一致，只是如果為一個(gè)TAR壓縮文件，且壓縮格式為GZIP、BZIP2及XZ的情況下，那么ADD指令將自動(dòng)解壓縮這個(gè)壓縮文件到。(10) ENTRYPOINTENTRYPOINT的目的和CMD一樣，都是在指定容器啟動(dòng)程序及參數(shù)。(11) VOLUME 格式：VOLUME “”,”. 或VOLUME 容器在運(yùn)行時(shí)應(yīng)盡量保持容器存儲(chǔ)層不發(fā)生寫(xiě)操作，數(shù)據(jù)庫(kù)類(lèi)需要保存動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的應(yīng)用，其數(shù)據(jù)Dockerfile指令詳解(12) WORKDIR 格式：WORKDIR 使用WORKDIR指令可以用來(lái)指定工作目錄（或者稱(chēng)為當(dāng)前目錄），以后各層的當(dāng)前目錄就被為指定的目錄。該目錄需要已經(jīng)存在，W

16、ORKDIR并不會(huì)幫助開(kāi)發(fā)者建立目錄。WORKDIR指令可以在ENV設(shè)置變量之后調(diào)用環(huán)境變量:ENV DIRPATH /pathWORKDIR $DIRPATH/$DIRNAME最終路徑則為/path/$DIRNAME。(13) USER 格式：USER USER指令和WORKDIR相似，都可以改變環(huán)境狀態(tài)并影響以后的層。WORKDIR是改變工作目，USER則是改變之后的層執(zhí)行RUN、CMD及ENCRYPOINT這類(lèi)命令的身份。當(dāng)然，和WORKDIR一樣，USER只是幫助開(kāi)發(fā)者切換到指定用戶(hù)而已，如果這個(gè)用戶(hù)不存在，則法切換。05Dockerfile創(chuàng)建PHP鏡像【實(shí)驗(yàn)31】 Dockerfi

17、le創(chuàng)建PHP鏡像一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握Dockerfile各個(gè)命令的使用。 通過(guò)Dockerfile創(chuàng)建PHP鏡像。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容在宿主機(jī)端安裝配置Mariadb數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)，使用Dockerfile創(chuàng)建PHP鏡像并運(yùn)行，查看我們?cè)跀?shù)據(jù)庫(kù)中創(chuàng)建的表是否能夠正確顯示在Web界面。三、實(shí)驗(yàn)步驟詳細(xì)操作步驟見(jiàn)本書(shū)提供的操作視頻。06Docker RegistryDocker倉(cāng)庫(kù)簡(jiǎn)介鏡像構(gòu)建完成后，可以很容易的在當(dāng)前宿主機(jī)上運(yùn)行。但是，如果需要在其他服務(wù)器上使用這個(gè)鏡像，就需要一個(gè)集中的存儲(chǔ)、分發(fā)鏡像的服務(wù)器，Docker Registry（鏡像注冊(cè)）就是這樣的服務(wù)。開(kāi)發(fā)者可以通過(guò):的格式來(lái)指定具體是這個(gè)軟

18、件哪個(gè)版本的鏡像。如果不給出標(biāo)簽，則以L(fǎng)atest作為默認(rèn)標(biāo)簽。Docker Registry服務(wù)可以分為兩種。一種為公開(kāi)并開(kāi)放給所有的用戶(hù)使用，包含用戶(hù)的搜索、拉取，鏡像提交時(shí)更新，還可以免費(fèi)保管用戶(hù)鏡像數(shù)據(jù)。這類(lèi)服務(wù)受制于網(wǎng)絡(luò)帶寬的限制，并不能及時(shí)、快速的獲取所需要的資源，但是優(yōu)點(diǎn)是可以獲取大部分并可以立即使用的鏡像，減少鏡像的制作時(shí)間。另外一種服務(wù)是在一定范圍對(duì)特定的用戶(hù)提供Registry服務(wù)，一般存在于學(xué)校內(nèi)部、企業(yè)內(nèi)部的服務(wù)管理和研發(fā)等環(huán)境，這在一定程度上保證了鏡像拉取的速度，對(duì)內(nèi)部核心鏡像數(shù)據(jù)有保護(hù)作用，但是也存在鏡像內(nèi)容不豐富的問(wèn)題。私有倉(cāng)庫(kù)（1） 私有倉(cāng)庫(kù)特點(diǎn)倉(cāng)庫(kù)（Regis

19、try）是集中存放鏡像的地方，在上面我們已經(jīng)說(shuō)明了Docker倉(cāng)庫(kù)分為公有倉(cāng)庫(kù)和私有倉(cāng)庫(kù)，然而公有倉(cāng)庫(kù)在某些情況下并不適用于公司內(nèi)部傳輸。通過(guò)對(duì)比兩種倉(cāng)庫(kù)的特點(diǎn)，大致可以得出私有倉(cāng)庫(kù)有以下優(yōu)點(diǎn)： 節(jié)省帶寬； 傳輸速度快； 方便存儲(chǔ)。（2） Docker Registry工作方式Docker Registry是Image的倉(cāng)庫(kù)，當(dāng)開(kāi)發(fā)者編譯完成一個(gè)Image時(shí)，就可以推送到公共的Registry，如Docker Hub，也可以推送到自己的私有Registry。使用DockerClient，開(kāi)發(fā)者可以搜索已經(jīng)發(fā)布的Image，從中拉去Image到本地，并在容器中運(yùn)行。07Docker Regist

20、ry的搭建和使用【實(shí)驗(yàn)32】 Docker Registry的搭建和使用一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握在CentOS 7系統(tǒng)下搭建Docker Registry私有鏡像倉(cāng)庫(kù)； 了解Docker Registry私有鏡像倉(cāng)庫(kù)的運(yùn)行原理； 掌握Docker API的使用。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容將Docker Hub上面的Registry鏡像拉取到本地，運(yùn)行并上傳本機(jī)鏡像進(jìn)行測(cè)試是否可用，另外簡(jiǎn)單介紹了Docker API的基本使用。三、實(shí)驗(yàn)步驟詳細(xì)操作步驟見(jiàn)本書(shū)提供的操作視頻。08Kubernetes容器云Kubernetes簡(jiǎn)介Kubernetes是一個(gè)開(kāi)源的，用于管理云平臺(tái)中多個(gè)主機(jī)上的容器化的應(yīng)用， Kubern

21、etes的目標(biāo)是讓部署容器化的應(yīng)用簡(jiǎn)單并且高效（Powerful）,Kubernetes提供了應(yīng)用部署，規(guī)劃，更新，維護(hù)的一種機(jī)制。Kubernetes一個(gè)核心的特點(diǎn)就是能夠自主的管理容器來(lái)保證云平臺(tái)中的容器按照用戶(hù)的期望狀態(tài)運(yùn)行著（比如用戶(hù)想讓Apache一直運(yùn)行，用戶(hù)不需要關(guān)心怎么去做， Kubernetes會(huì)自動(dòng)去監(jiān)控，然后去重啟，新建，總之，讓Apache一直提供服務(wù)），管理員可以加載一個(gè)微型服務(wù)，讓規(guī)劃器來(lái)找到合適的位置，同時(shí)，Kubernetes也系統(tǒng)提升工具以及人性化方面，讓用戶(hù)能夠方便的部署自己的應(yīng)用。Kubernetes對(duì)計(jì)算資源進(jìn)行了更高層次的抽象，通過(guò)將容器進(jìn)行細(xì)致的組合

22、，將最終的應(yīng)用服務(wù)交給用戶(hù)。Kubernetes在模型建立之初就考慮了容器跨機(jī)連接的要求，支持多種網(wǎng)絡(luò)解決方案，同時(shí)在Service層次構(gòu)建集群范圍的SDN網(wǎng)絡(luò)。Kubernetes核心概念（1） PODPOD是Kubernetes的基本操作單元，由相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)容器構(gòu)成，共同對(duì)外提供服務(wù)。POD是一個(gè)統(tǒng)一管理及調(diào)度的基本單元，不可分割。（2） Replication ControllerReplication Controller（RC）確保任何時(shí)候Kubernetes集群中有指定數(shù)量的POD 副本（ Replicas ） 在運(yùn)行， 如果多余指定數(shù)量的POD 副本在運(yùn)行， Replicat

23、ion Controller會(huì)殺死多余的POD。（3） ServiceService也是Kubernetes的基本操作單元，每一個(gè)服務(wù)后面都有多個(gè)對(duì)應(yīng)的POD提供支持。（4） LabelLabel是用于篩選POD、Service、Replication Controller的Key/Value鍵值對(duì)。Kubernetes架構(gòu)InternetKubectl(User Commands)FirewallauthorizationAuthenticationNodekubeletProxyAPISController Manager (replication Controller Etc.)Sche

24、dulingActuatorSchedulerSchedulerRest (PODS,Services, Rep.Controllers)Master components Colocated,or spread across machines,As dictated by cluster size.Node.ContainerdvisorCaPODContainerkubletCCDistributed Watchable Storage (implemented via etcd)PODProxyPODPODDockerCaPODPODDockerdvisorontainer.ontainerKubernetes架構(gòu)Kubernetes主要