容器技术与 Docker 入门部署

容器介绍与docker部署

一、什么是容器

一句话概括

容器就是一个标准化的软件单元，它将代码及其所有依赖关系（库、系统工具、运行时等）打包在一起，从而确保应用在任何计算环境中都能以相同的方式快速、可靠地运行。

二、生动的比喻：集装箱

理解容器最好的方式就是联想集装箱。

• 传统运输（没有容器前）：
  • 货物（你的应用程序）形状各异，有箱子、袋子、散货。
  • 需要专门的码头工人、不同的装卸工具（依赖环境）。
  • 从一艘船换到一辆卡车时，可能需要重新打包、重新安排，非常容易出错，而且效率低下。（这就像开发环境能运行，生产环境就报错）
• 集装箱运输（使用容器后）：
  • 所有货物都被装进一个标准尺寸的集装箱里。
  • 集装箱有统一的接口，可以被吊车、卡车、火车等各种交通工具无缝衔接地搬运。
  • 集装箱内部的环境是独立的，无论外面风吹雨打，里面的货物都是安全的。（这确保了环境的一致性）

容器就是这个“软件界的集装箱”。 你的应用程序就是这个“货物”，容器把它和它需要的所有东西（比如特定的Node.js版本、系统文件等）打包在一起，形成一个独立的、可移植的单元。

为什么需要容器？

我们可以用一张表来清晰地总结：

痛点 / 需求	没有容器的世界	有容器的世界	带来的核心价值
环境一致性	“在我这能跑，你那不行”	一次构建，随处运行	可靠性、可预测性
环境隔离	依赖冲突，配置复杂	相互隔离，互不影响	简化运维，提高密度
应用迁移	环境重配，痛苦易错	镜像迁移，无缝衔接	可移植性，云原生基础
开发效率	配置环境耗时耗力	一键获取标准环境	提升开发体验和协作
资源与弹性	虚拟机笨重，启动慢	容器轻量，启动快	高效率、低成本、快伸缩
架构现代化	单体应用臃肿，难以迭代	微服务的理想载体	敏捷性、可维护性

一言以蔽之：我们需要容器，是因为它通过将应用与环境打包成一个标准化的单元，从根本上简化了软件的构建、分发和运行方式，从而实现了更高的效率、更好的可靠性和更快的业务响应速度。 它是现代云计算和DevOps文化的核心技术基石。

三，对比虚拟机与容器

• 虚拟机 需要在物理硬件上运行一个Hypervisor（虚拟机监控器），然后在每个虚拟机里安装一个完整的客户操作系统，最后才能运行应用。这导致了巨大的资源浪费和启动延迟。
• 容器 直接在主机操作系统上运行（通过一个容器引擎，如Docker），它们共享主机的内核，但每个容器在自己的用户空间中运行，相互隔离。这使得它们极其轻量和高效。

四、容器的标准化

在2015年，由Google，Docker、CoreOS、IBM、微软、红帽等厂商联合发起的OCI（Open
Container Initiative）组织成立了，并于2016年4月推出了第一个开放容器标准。

1. OCI 的核心价值

OCI标准的两大基石：

• Runtime Spec（运行时标准）：定义了如何运行一个“文件系统包”（即容器镜像）在磁盘上解压后的内容。它规定了容器的配置、执行环境和生命周期。这确保了任何符合标准的runtime都能以相同的方式运行同一个容器。
• Image Spec（镜像格式标准）：定义了容器镜像的格式、文件系统层、配置文件和清单（Manifest）。这确保了不同工具（如Docker、Podman）构建的镜像可以互相兼容和使用。

简单比喻：

• Image Spec 就像是 .exe 安装程序 的格式标准。
• Runtime Spec 就像是 Windows 操作系统 运行这个.exe程序的标准方式。
• OCI 确保了任何按照标准制作的“安装程序”，都能在任何符合标准的“操作系统”上以相同的方式运行。

2. 关于三种 Runtime 的现状更新

您提到的三种runtime非常经典，准确地反映了2016年左右的市场格局。但经过几年的发展，情况有了显著变化：

• LXC：
  • 正如您所说，它是老牌的容器运行时，更偏向于“系统容器”，提供了一个完整的轻量级Linux系统环境。
  • 它与Docker倡导的“应用容器”（单个进程）理念不同。Docker早期用它，但后来为了更专注于应用容器和实现标准化，开发了自己的工具链。
• Runc：
  • 这是当今绝对的主流和事实标准。
  • 它是一个轻量级的、符合OCI标准的客户端，专门用于根据OCI规范来创建和运行容器。
  • 关键点在于，Docker的默认运行时是containerd，而containerd在需要启动容器时，会调用runc。所以runc可以看作是底层引擎，而containerd是管理它的守护进程。Kubernetes的默认容器运行时接口（CRI）实现之一CRI-O，底层也使用runc。
• Rkt：
  • 这个项目已经停止开发（被归档）。它曾是CoreOS推出的、旨在挑战Docker并更注重安全的容器运行时。
  • 它的失败恰恰证明了OCI标准化的成功。因为Docker镜像和运行时都标准化了，市场上不再需要一个独立的、不兼容的生态系统。CoreOS公司后来也被Red Hat收购，其技术融入了更广泛的Kubernetes生态。

五、 Docker

什么是docker？

Docker 是一个开源的容器化平台，用于开发、交付和运行应用程序。它允许开发者将应用程序及其依赖项打包到一个轻量级的、可移植的容器中，从而实现快速、一致的部署和运行。以下是根据您提供的内容整理的 Docker 概述，包括其定义、优势和核心架构。

• 起源：Docker 最初由 dotCloud 公司创始人 Solomon Hykes 在法国发起，于 2013 年以 Apache 2.0 协议开源。它使用 Go 语言编写，代码托管在 GitHub 上。
• 核心概念：Docker 提供了一个开放平台，通过容器化技术将应用程序与底层基础设施分离，使软件交付更快速、可靠。用户可以用管理应用程序的方式管理基础设施，从而缩短开发到生产的延迟。

Docker 的优势

1. 更快速的交付和部署：

   • 开发者可以使用标准镜像构建开发容器，运维人员直接使用同一容器部署代码。
   • 容器启动时间为秒级，大大节约开发、测试和部署时间。

2. 更高效的虚拟化：

   • Docker 容器是内核级虚拟化，不需要额外的 hypervisor（虚拟机监控程序），因此性能更高、资源消耗更少。相比传统虚拟机（每个应用需单独虚拟机），Docker 只需启动多个隔离的容器即可。

3. 更轻松的迁移和扩展：

   • 容器几乎可在任何平台上运行（物理机、虚拟机、公有云、私有云等），支持跨平台迁移，兼容性强。

4. 更简单的管理：

   • 通过增量式更新和分发，Docker 简化了应用管理，只需少量修改即可完成大量更新工作，实现自动化管理。

Docker 架构和核心组件

Docker 采用客户端-服务器（C/S）体系架构，组件之间通过 REST API 进行通信（使用 UNIX 套接字或网络接口）。核心组件包括：

1. Docker 客户端：

   • 用户与 Docker 交互的工具（如 docker 命令行界面），支持通过 REST API 与服务器通信。

2. Docker 服务器（Docker 守护进程）：

   • 以后台服务方式运行在 Docker host 上，负责构建、运行、监控容器，以及存储和管理镜像。默认仅响应本地客户端请求。

3. Docker 镜像：

   • 只读模板，用于创建容器。镜像定义了应用程序的运行环境和依赖。

4. Docker 容器：

   • 镜面的运行实例。用户可以通过客户端启动、停止、移动或删除容器。容器代表应用程序的启动和运行阶段。

5. Registry：

   • 镜像仓库，用于存储和分发镜像。分为：
     • 公有仓库：如 Docker Hub（官方仓库），提供大量公共镜像；国内源（如腾讯云、阿里云）可加速访问。
     • 私有仓库：用户自建的本地仓库，用于私有镜像的存储和共享。

六、部署docker

一、环境准备：下载阿里 CentOS 7 Yum 源

搜索阿里源

打开对应的操作系统

下载网络yum源

# 方法1：使用 wget 下载
wget -O /etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo https://mirrors.aliyun.com/repo/Centos-7.repo
# 方法2：使用 curl 下载（若未安装 wget）
curl -o /etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo https://mirrors.aliyun.com/repo/Centos-7.repo

二、部署 Docker（按阿里 Docker-CE 源操作）

回到上一页选择容器页点开docker-ce

按照他的操作部署

回到上一页选择 “容器” 页，点开 “docker-ce” 后，先安装 yum 工具依赖：

[root@hrz3 ~]# yum install -y yum-utils

添加阿里 Docker-CE 源：

[root@hrz3 ~]# yum-config-manager --add-repo https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo

安装 Docker 全套组件：

[root@hrz3 ~]# yum install docker-ce docker-ce-cli containerd.io docker-buildx-plugin docker-compose-plugin

此时docker就已部署完成

三、配置 Docker 加速器

为访问国外 Docker Hub，部署以下加速器：

[root@hrz3 ~]# vim /etc/docker/daemon.json {"registry-mirrors": ["https://docker.m.daocloud.io","https://dockerproxy.com","https://docker.mirrors.ustc.edu.cn","https://docker.nju.edu.cn"]
}

重启 Docker 服务使配置生效：

[root@hrz3 ~]# systemctl daemon-reload     
[root@hrz3 ~]# systemctl restart docker 

四、部署 Nginx 测试

执行 Nginx 镜像拉取命令，测试 Docker 功能：

部署nginx测试

[root@hrz3 ~]# docker pull nginxlatest: Pulling from library/nginx
5c32499ab806: Pull complete 
375a694db734: Pull complete 
5f825f15e2e0: Pull complete 
16d05858bb8d: Pull complete 
08cfef42fd24: Pull complete 
3cc5fdd1317a: Pull complete 
4f4e50e20765: Pull complete 
Digest: sha256:75cad0ed4b9ea94413143f700eea1a71635806207ffb901b577c436a06ff4acd
Status: Downloaded newer image for nginx:latest
docker.io/library/nginx:latest

fdd1317a: Pull complete
4f4e50e20765: Pull complete
Digest: sha256:75cad0ed4b9ea94413143f700eea1a71635806207ffb901b577c436a06ff4acd
Status: Downloaded newer image for nginx:latest
docker.io/library/nginx:latest