【Spring Cloud】初識 Docker

文章目錄

• ​​九、初識Docker​​

• ​​9.1 什麼是Docker​​

• ​​9.1.1 應用部署的環境問題​​
• ​​9.1.2 Docker解決依賴相容問題​​
• ​​9.1.3 Docker解決作業系統環境差異​​
• ​​9.1.4 小結​​

• ​​9.2 Docker和虛拟機的差別​​
• ​​9.3 Docker架構​​

• ​​9.3.1 鏡像和容器​​
• ​​9.3.2 DockerHub​​
• ​​9.3.3 Docker架構​​
• ​​9.3.4 小結​​

九、初識Docker

9.1 什麼是Docker

微服務雖然具備各種各樣的優勢，但服務的拆分通用給部署帶來了很大的麻煩。

• 分布式系統中，依賴的元件非常多，不同元件之間部署時往往會産生一些沖突
• 在數百上千台服務中重複部署，環境不一定一緻，會遇到各種問題

9.1.1 應用部署的環境問題

大型項目元件較多，運作環境也較為複雜，部署時會碰到一些問題：

• 依賴關系複雜，容易出現相容性問題
• 開發、測試、生産環境有差異

例如一個項目中，部署時需要依賴于​

​node.js​

​、​

​Redis​

​、​

​RabbitMQ​

​、​

​MySQL​

​等，這些服務部署時所需要的函數庫、依賴項各不相同，甚至會有沖突，給部署帶來了極大的困難。

9.1.2 Docker解決依賴相容問題

而​

​Docker​

​确巧妙的解決了這些問題，​

​Docker​

​是如何實作的呢？

​

​Docker​

​為了解決依賴的相容問題的，采用了兩個手段：

• 将應用的​

  ​Libs（函數庫）​

  ​、​

  ​Deps（依賴）​

  ​、​

  ​配置​

  ​與​

  ​應用​

  ​一起打包
• 将每個應用放到一個隔離容器去運作，避免互相幹擾

這樣打包好的應用包中，既包含應用本身，也保護應用所需要的​

​Libs​

​、​

​Deps​

​，無需再作業系統上安裝這些，自然就不存在不同應用之間的相容問題了。

雖然解決了不同應用的相容問題，但是開發、測試等環境會存在差異，作業系統版本也會有差異，怎麼解決這些問題呢？

9.1.3 Docker解決作業系統環境差異

要解決不同作業系統環境差異問題，必須先了解作業系統結構。以一個​

​Ubuntu​

​作業系統為例，結構如下：

結構包括：

• 計算機硬體：例如​

  ​CPU​

  ​​、​

  ​記憶體​

  ​​、​

  ​磁盤​

  ​等
• 系統核心：所有​

  ​Linux​

  ​​發行版的核心都是​

  ​Linux​

  ​，例如CentOS、Ubuntu、Fedora等。核心可以與計算機硬體互動，對外提供核心指令，用于操作計算機硬體。
• 系統應用：作業系統本身提供的​

  ​應用​

  ​​、​

  ​函數庫​

  ​。這些函數庫是對核心指令的封裝，使用更加友善。

應用于計算機互動的流程如下：

1）應用調用作業系統應用（函數庫），實作各種功能

2）系統函數庫是對核心指令集的封裝，會調用核心指令

3）核心指令操作計算機硬體

​

​Ubuntu​

​和​

​CentOS​

​都是基于​

​Linux核心​

​，無非是系統應用不同，提供的函數庫有差異：

此時，如果将一個​

​Ubuntu版本​

​的​

​MySQL應用​

​安裝到​

​CentOS系統​

​，​

​MySQL​

​在調用​

​Ubuntu​

​函數庫時，會發現找不到或者不比對，就會報錯了：

Docker如何解決不同系統環境的問題？

• Docker将​

  ​使用者程式​

  ​與所需要調用的​

  ​系統(比如Ubuntu)函數庫​

  ​一起打包
• Docker運作到不同作業系統時，直接​

  ​基于打包的函數庫​

  ​，借助于​

  ​作業系統​

  ​的​

  ​Linux核心​

  ​來運作

如圖：

9.1.4 小結

Docker如何解決大型項目依賴關系複雜，不同元件依賴的相容性問題？

• ​

  ​Docker​

  ​允許開發中将​

  ​應用​

  ​、​

  ​依賴​

  ​、​

  ​函數庫​

  ​、​

  ​配置​

  ​一起打包，形成可移植鏡像
• ​

  ​Docker​

  ​應用運作在​

  ​容器​

  ​中，使用​

  ​沙箱機制​

  ​，互相隔離

Docker如何解決開發、測試、生産環境有差異的問題？

• ​

  ​Docker鏡像​

  ​中包含完整運作環境，包括​

  ​系統函數庫​

  ​、​

  ​僅依賴系統的Linux核心​

  ​，是以可以在任意Linux作業系統上運作

Docker是一個快速傳遞應用、運作應用的技術，具備下列優勢：

• 可以将程式及其依賴、運作環境一起打包為一個鏡像，可以遷移到任意Linux作業系統
• 運作時利用沙箱機制形成隔離容器，各個應用互不幹擾
• 啟動、移除都可以通過一行指令完成，友善快捷

9.2 Docker和虛拟機的差別

Docker可以讓一個應用在任何作業系統中非常友善的運作。而以前我們接觸的虛拟機，也能在一個作業系統中，運作另外一個作業系統，保護系統中的任何應用。

兩者有什麼差異呢？

虛拟機（​

​virtual machine​

​）是在作業系統中模拟硬體裝置，然後運作另一個作業系統，比如在 ​

​Windows 系統​

​​裡面運作 ​

​Ubuntu 系統​

​​，這樣就可以運作任意的​

​Ubuntu​

​應用了。

Docker僅僅是​

​封裝函數​

​庫，并​

​沒有模拟完整的作業系統​

​，如圖：

對比來看：

Docker和虛拟機的差異：

• ​

  ​docker​

  ​是一個系統程序；虛拟機是在作業系統中的作業系統
• ​

  ​docker​

  ​體積小、啟動速度快、性能好；虛拟機體積大、啟動速度慢、性能一般

9.3 Docker架構

9.3.1 鏡像和容器

鏡像（​

​Image​

​）：Docker将​

​應用程式​

​​及其所需的​

​依賴​

​​、​

​函數庫​

​​、​

​環境​

​​、​

​配置​

​等檔案打包在一起，稱為*鏡像*。

容器（Container）：鏡像中的​

​應用程式運作後形成的程序​

​就是容器，隻是Docker會給容器程序做隔離，對外不可見。

一切應用最終都是代碼組成，都是硬碟中的一個個的位元組形成的檔案，隻有運作時，才會加載到記憶體，形成程序。

而鏡像，就是把一個應用在硬碟上的檔案、及其運作環境、部分系統函數庫檔案一起打包形成的檔案包，這個檔案包是隻讀的。

容器呢，就是将這些檔案中編寫的程式、函數加載到記憶體中運作，形成程序，隻不過要隔離起來。是以一個鏡像可以啟動多次，形成多個容器程序。

例如你下載下傳了一個QQ，如果我們将QQ在磁盤上的運作檔案及其運作的作業系統依賴打包，形成QQ鏡像。然後你可以啟動多次，雙開、甚至三開QQ，跟多個同學聊天。

9.3.2 DockerHub

開源應用程式非常多，打包這些應用往往是重複的勞動。為了避免這些重複勞動，人們就會将自己打包的應用鏡像，例如​

​Redis​

​、​

​MySQL​

​鏡像放到網絡上，共享使用，就像​

​GitHub​

​的​

​代碼共享​

​一樣。

• DockerHub：​

  ​DockerHub​

  ​是一個官方的​

  ​Docker鏡像的托管平台​

  ​。這樣的平台稱為​

  ​Docker Registry​

  ​。
• 國内也有類似于​

  ​DockerHub​

  ​ 的公開服務，比如 ​​網易雲鏡像服務​​、​​阿裡雲鏡像庫​​等。

我們一方面可以将自己的鏡像共享到​

​DockerHub​

​，另一方面也可以從​

​DockerHub​

​拉取鏡像：

9.3.3 Docker架構

我們要使用Docker來操作鏡像、容器，就必須要安裝Docker。

Docker是一個​

​CS架構​

​的程式，由兩部分組成：

• 服務端(​

  ​server​

  ​)：Docker守護程序，負責處理Docker指令，管理鏡像、容器等
• 用戶端(​

  ​client​

  ​)：通過指令或​

  ​RestAPI​

  ​向Docker服務端發送指令，可以在本地或遠端向服務端發送指令。

如圖：

9.3.4 小結

鏡像：

• 将​

  ​應用程式​

  ​及其​

  ​依賴​

  ​、​

  ​環境​

  ​、​

  ​配置​

  ​打包在一起

容器：

• 鏡像運作起來就是容器，一個鏡像可以運作多個容器

Docker結構：

• ​

  ​服務端​

  ​：接收指令或遠端請求，操作鏡像或容器
• ​

  ​用戶端​

  ​：發送指令或者請求到Docker服務端

• 一個鏡像托管的伺服器，類似的還有阿裡雲鏡像服務，統稱為​

  ​DockerRegistry​

  ​