《循序漸進學Docker》——第一部分 Part 1 基礎篇 第1章 全面認識Docker 1.1 Docker是什麼

本節書摘來自華章出版社《循序漸進學docker》一書中的第1章，第1.1節，作者李金榜 尹烨 劉天斯 陳純，更多章節内容可以通路雲栖社群“華章計算機”公衆号檢視。

第1章　全面認識docker

第2章　初步體驗docker

第3章　ubuntu下使用docker

第4章　docker的基礎知識

歡迎來到docker的世界。

docker，golang社群殺手級的應用，是github上最活躍的項目之一，也是開源社群最受歡迎的項目。

docker，号稱要成為所有雲應用的基石，并把網際網路更新到下一代。

開發、測試、運維人員看到docker，都激動地說：“太好了，這正是我所需要的！”

docker是什麼，能解決什麼問題，為什麼這麼火？本章将一一道來。

首先，我們了解下docker産生的曆史背景和目前發展情況，通過和一些熟悉的事物做類比，讓大家對docker有一個初步認識和了解。

docker是dotcloud公司開源的一款産品。dotcloud公司是2010年新成立的一家公司，主要基于paas（platform as a service，平台即服務）平台為開發者提供服務。在paas平台下，所有的服務環境已經預先配置好了，開發者隻需要選擇服務類型、上傳代碼就可對外服務，不需要花費大量的時間搭建服務和配置環境。dotcloud的paas平台已經做得足夠好了，它支援幾乎所有主流的web程式設計語言和資料庫，可以讓開發者随心所欲地選擇自己需要的程式設計語言、資料庫和程式設計架構，而且它的設定非常簡單，每次編碼後隻需要運作一條指令就能把整個網站部署上去；并且利用多層次平台的概念，理論上，它的應用可以運作在各種類型的雲服務上。兩三年下來，雖然dotcloud也在業界獲得不錯的口碑，但由于整個paas市場還處于培育階段，dotcloud公司表現得不溫不火，沒有出現爆發性的增長。

2013年，dotcloud的ceo solomon hykes決定把dotcloud内部使用的container容器技術單獨拿出來開源。2013年3月釋出docker的v0.1版本，并且基本保持每月一個版本的疊代速度，到了8月，docker已經足夠火爆，并廣受好評，各種各樣的技術論壇和技術峰會都開始熱烈讨論與推薦docker，這時docker才隻釋出到v0.6版本。

随着docker的流行，越來越多的優秀開發者加入docker社群參加開發。這裡值得一提的是，docker是基于linux3.8以上核心，在aufs分層檔案系統下建構的，主要運作在ubuntu的系統下。rehl/centos當時最新版6系列還是基于liunux2.6.32核心，無法運作docker。為了讓rehl/centos盡快支援docker，redhat公司的工程師親自出馬，加班加點為docker貢獻代碼，新增對devicemapper的支援來實作檔案系統分層，終于順利地讓docker在rehl/centos運作起來。

随着docker在業界的知名度越來越高，到了2013年10月，dotcloud公司索性更名為docker股份有限公司，工作的重心也從paas平台業務轉向全面圍繞docker來開發。到了2014年1月，docker公司宣布完成15?000萬美元的融資，雅虎聯合創始人楊緻遠也參與跟投。

雖然docker遲遲沒有釋出1.0版，但好多公司已紛紛把docker應用到生産環境。其中，美國奢飾品電商gilt的cto說：“使用docker以後，突然之間，傳統方式中的各種問題都消失了，我們接下來要考慮如何進一步提高軟體生産效率，讓軟體開發更加安全和創新。這種轉變太不可思議了！”

千呼萬喚，到了2014年6月9日，docker終于釋出了v1.0版，并舉辦了dockercon 2014大會，大會上來自google、ibm、redhat、rackspace等公司的核心人物均發表了主題演講，紛紛表示支援并加入docker的陣營。docker的cto solomon hykes充滿雄心壯志地說：“我們能把網際網路更新到下一代！”google的基礎架構部副總裁eric brewer也附和道：“容器技術曾是google的基礎，我們和docker聯手，把容器技術打造為所有雲應用的基石。”

google自2004年就開始使用容器技術，目前他們每周要啟動超過20億個容器，每秒鐘新啟動的容器就超過3000個，在容器技術方面有大量的積累。曾相繼開源了cgroup和imctfy這兩個重量級項目。google對docker的支援力度非常大，不僅把imctfy先進之處融入docker中，還把自己的容器管理系統（kubernetes）也開源出來。

2014年8月，不缺錢的docker再次融資，融資超4千萬美元，估值達到4億美元。

所有的雲計算大公司，如azure、google和亞馬遜等都在支援docker技術，這實際上也讓docker成為雲計算領域的一大重要組成部分。

2014年10月15日，azure副總裁jason zander宣布了微軟與docker的合作夥伴關系；2014年11月5日，google釋出支援docker的産品dockergoogle container engine；2014年11月13日，amazon釋出支援docker的産品aws container service。至此，幾個重要的雲計算大公司都已經支援docker技術，這不僅讓docker成為雲計算領域的一個重要級成員，也讓docker成為雲應用部署的事實上的标準。

2014年12月，docker釋出了docker叢集管理工具machine和swarm，标志着docker開始突破一個标準的容器架構，打造屬于docker自己的叢集平台和生态圈。

2015年4月，docker公司宣布完成了9500萬美元的d輪融資。

2015年10月，docker收購tutum，tutum本身已經實作對亞馬遜網絡服務

（aws）、digital ocean、微軟的azure等主流雲服務商的良好支援。

2016年1月，docker官方計劃全面支援自身的alpine linux，使用它建構的基礎鏡像最小隻有5m。

截至2016年3月，docker在github上收獲29?962個關注（star）、8437個拷貝（fork），在github所有項目中排第7位，在雲平台管理領域排名第一，遠遠超openstack項目的1316個關注、768個拷貝。

docker從誕生到現在，短短兩年時間，已經成為開源社群最火爆的項目，風頭已經遠遠蓋過了近年來很流行的puppet和openstack。那麼docker的火爆到底是一種炒作、一種跟風，還是它确實名副其實、衆望所歸呢？

要回答這個問題，首先看看目前我們所處的環境和面臨的問題。

随着計算機近幾十年的蓬勃發展，産生了大量優秀系統和軟體。比如：

作業系統，如rehl/centos、debian/unbuntu、freebsd、opensuse等。

程式設計語言，如java、c/c++、python、ruby、golang等。

web伺服器，如apache、nginx、lighttpd等。

資料庫，如mysqld、redis、mongodb等。

現在的軟體開發人員真是幸運，可以在這麼多種類中自由選擇。自由選擇的結果是，維護一個非常龐大的開發、測試和生産環境，開發、測試和運維人員都被種類繁多的環境折騰得筋疲力盡，不得不收縮戰線，每種類型的軟體隻選擇一兩種來支援。許多優秀的開發架構和軟體盡管有不少優秀特性，但因為維護麻煩，便沒有了用武之地。

即便每種類型的軟體隻選擇一兩種來支援，随着作業系統和軟體版本的更新疊代，維護工作還是變得越來越龐大。

面對這種情況，業界大牛群策群力，給出了很多解決方案，比較有代表的是puppet和openstack。

puppet是集中的配置管理系統，它把檔案、使用者、cron任務、軟體包、系統服務等抽象為資源，并通過自有的語言描述資源間的依賴關系，集中管理各類資源的安裝配置。puppet主要适用于需要大批量部署相同服務的應用場景。

openstack是開源的雲計算管理平台項目，可以幫助企業内部實作類似于amazon ec2的雲基礎架構服務。雖然靈活，但元件繁多、建構複雜，比較适合中大型企業使用。

puppet和openstack雖然比較流行，但适應的場景有限，不具備通用性。正當大家在衆多方案中左右為難時，docker出現了，它作為一個開源的應用容器引擎，讓開發者可以打包他們的應用及依賴環境到一個可移植的容器中，然後釋出到任何運作有docker引擎的機器上。它集版本控制、克隆繼承、環境隔離等特性于一身，提出一整套軟體建構、部署和維護的解決方案，可以非常友善地幫助開發人員，讓大家可以随心所欲地使用軟體而又不會深陷到環境配置中。

這隻是docker的一個應用場景而已，docker還能幹更多的事情。

作為計算機的從業人員，下面場景你或許碰到過。

小a是一名資深碼農，作為新招聘實習生的導師，小a要給實習生的開發機裝一套和自己開發機一樣的運作環境，不僅要安裝nginx、java、mysqld和一些依賴庫等，還要修改相關的配置檔案。結果花了一天時間，小a也沒把實習生的開發環境搞定，在徒弟面前顔面盡失，尴尬不已。

小b是一名qa測試工程師，他按開發給的文檔、部署的服務，測試出一大堆問題，通過和開發的溝通，發現是開發和測試環境不一緻引起的。

小c作為一名業務運維工程師，同時維護開發、測試、生産三套環境，經常在不同環境下裝相同的包，做大量重複工作。

小d同時在為三個項目開發功能子產品，他要不停地修改他的開發環境為适應在三個項目間開發、聯調測試。

小e發現伺服器被入侵過，他想知道什麼檔案被篡改過。

小f從離職同僚那裡接手一個系統，文檔不全，突然一台機器硬體故障，他不知道該如何重新部署這個應用。

小g新上線一個遊戲，遊戲火爆超預期，需要緊急擴容，花了一兩個小時才完成擴容，期間使用者體驗很卡，流失不少潛在使用者。

小h和小i共同維護一套系統，分工輪流值夜班，但一出現突發故障，排查問題時，即便半夜，還需要把對方叫醒，确認下對方在前一天有沒有變更過什麼配置。

小m的一個機房要裁撤了，該機房的數千個應用都要遷移到其他機房，小m覺得這項工作非常龐大，半年時間都未必能完成。

但是如果使用docker，這些根本不算事兒，分分鐘就能搞定。

docker的解決方案簡單、靈活、高效，還很直覺，甚至不需要過多地改變現有的使用習慣，就可以和已有的工具，如puppet、openstack等配合使用。

各種優勢讓docker脫穎而出，有鶴立雞群的感覺，docker的火爆也就不難了解了。

按照官方的說法，docker是一個開源的應用容器引擎。很多人覺得這個說法太抽象，不容易了解。

那我們就從最熟悉的事物說起吧，但凡從事過計算機相關行業的人，對java、android和github都很熟悉。

先說java，在java之前的程式設計語言，像c/c++，是嚴重依賴平台的，在不同平台下，需要重新編譯才能運作。java的一個非常重要的特性就是與平台無關性，而使用java虛拟機是實作這一特性的關鍵。java虛拟機屏蔽了與具體平台相關的資訊，使得java語言編譯程式隻需生成可以在java虛拟機上運作的目标代碼（位元組碼），就可以在多種平台上不加修改地運作。java虛拟機在執行位元組碼時，把位元組碼解釋成具體平台上的機器指令執行。

軟體部署也依賴平台，ubuntu的軟體包在centos下可能就運作不起來。和java虛拟機類似，docker使用容器引擎解決平台依賴問題，它在每台主控端上都啟動一個docker的守護程序，守護程序屏蔽了與具體平台相關的資訊，對上層應用提供統一的接口。這樣，docker化的應用，就可以在多個平台下運作，docker會針對不同的平台，解析給不同平台下的執行驅動、存儲驅動和網絡驅動去執行。

java曾提出“write once，run anywhere”，而docker則提出了“build once，run anywhere，conf?igure once，run anything”。雖然，java和docker是為了解決不同領域的問題，但在平台移植方面卻面臨相同的問題，使用的解決方式也相似。

提起android，大家想到什麼？它是一個開源的手機作業系統，也是一個生态圈，它的app應用以apk形式打包、釋出，可以運作在任何廠商的android手機上。它還有一個官方的安卓市場，提供各種各樣的app，我們需要某個app時，就從安卓市場上搜尋下載下傳，手機開發者也可以編寫一些app，釋出到安卓市場，提供給别人使用，android也允許在第三方的安卓市場上下載下傳或上傳應用。

如果把軟體部署的應用看作android的app，docker簡直和android一模一樣，docker是一個開源的容器引擎，也有自己的生态圈，它的應用以鏡像（image）的形式釋出，可以運作在任何裝有docker引擎的作業系統上。它有一個官方的鏡像倉庫，提供各種各樣的應用，當需要某個應用時，就從官方的倉庫搜尋并下載下傳，個人開發者也可以送出鏡像到官方倉庫，分享給别人使用。docker也允許使用第三方的鏡像倉庫。

最後，再談談github。它主要用來做版本控制，不僅可以比較兩個版本的差異，還可以基于某些曆史版本建立新的分支。

使用docker後，軟體部署的應用也可以具備類似github的版本控制功能，對應用做一些修改，送出新版本，運作環境可以在多個版本間快速切換，自由選擇使用哪個版本對外提供服務。

通過和java、android、github的對比，大家對docker應該有了比較直覺的認識，docker用來管理軟體部署的應用，docker把應用打包成一個鏡像，鏡像帶有版本控制功能，應用的每次修改疊代就對應鏡像的一個版本，制作好的鏡像可以釋出到鏡像倉庫，分享給别人；也可以直接從鏡像倉庫下載下傳别人制作好的應用，不做任何修改，即可運作起來。