虚拟机安装docker_Docker 从入门到放弃：新手学习笔记（上）

前言：

本文记录的是作为一个新手，从了解 Docker 是什么、Docker 技术包含哪些概念到上手使用、安装以及发布 Docker 镜像的整个过程。作者在学习过程中参阅了诸多文档和教程，在此一并感谢，与此同时本文结尾也列出了参考文献的链接，供读者进一步参考。遵循简介、入门、上手到深入的顺序，本文根据个人学习实践过程进行书写，结构如下：

一、Docker 简介
- 1.1 Docker 概念扫盲：什么是 Docker？
- 1.2 Docker 和虚拟机的区别与特点
二、Docker 基本概念
- 2.1 核心概念：镜像、容器与仓库
- 2.2 Docker 三剑客
三、Docker 安装与使用
- 3.1 Docker 安装、运行与加速
- 3.2 Hello World
四、镜像使用与发布
- 4.1 镜像的获取与使用
- 4.2 通过 commit 命令理解镜像构成
- 4.3 利用 Dockerfile 定制镜像
五、总结
六、参考

其中第一章与第二章非常详细地介绍了 Docker 的相关概念与基本组成，主要是概论介绍等文字描述，第三章与第四章偏重于上手实践，从 Docker 环境安装、运行加速、镜像使用、镜像构成到镜像定制与发布，分解了各步骤的流程，通过教程加注解的形式加深读者印象。其中建立镜像的示例代码可以从 GitHub 打包下载。本文为该系列第一篇文章，包含以上所述的前三章内容。

由于软硬件环境变化日新月异，除概念介绍与解读部分，在运行本文代码之前请确保运行环境以及 Docker 自身版本。本文代码均运行于 macOS 环境(macOS Sierra 10.12.5)，所使用 Docker 版本为 18.03.0-ce。

如果文中有描述不清楚的地方，请评论告知；文中难免存在错误与疏漏的地方，也请多多指教。以下开始正文。

一、Docker 简介

谈到 Docker，不论我们是否实践过，都应该对它或多或少有一个印象，即“环境一次创建，多端一致性运行”，因为它正解决了曾经困扰我们已久“这段代码在我电脑上运行没问题啊”的烦恼。首先，简单介绍一下 Docker 技术是什么。

1.1 Docker 概念扫盲：什么是 Docker？

Docker 是一个开放源代码软件项目，项目主要代码在2013年开源于 GitHub。它是云服务技术上的一次创新，让应用程序布署在软件容器下的工作可以自动化进行，借此在 Linux 操作系统上，提供一个额外的软件抽象层，以及操作系统层虚拟化的自动管理机制。

Docker 利用 Linux 核心中的资源分脱机制，例如 cgroups，以及 Linux 核心名字空间(name space)，来创建独立的软件容器(containers)，属于操作系统层面的虚拟化技术。由于隔离的进程独立于宿主和其它的隔离的进程，因此也称其为容器。Docker 在容器的基础上进行了进一步的封装，从文件系统、网络互联到进程隔离等等，极大的简化了容器的创建和维护，使得其比虚拟机技术更为轻便、快捷。Docker 可以在单一 Linux 实体下运作，避免因为创建一个虚拟机而造成的额外负担。

1.2 Docker 和虚拟机的区别与特点

对于新手来说，第一个觉得困惑的地方可能就是不清楚 Docker 和虚拟机之间到底是什么关系。以下两张图分别介绍了虚拟机与 Docker 容器的结构。

对于虚拟机技术来说，传统的虚拟机需要模拟整台机器包括硬件，每台虚拟机都需要有自己的操作系统，虚拟机一旦被开启，预分配给他的资源将全部被占用。每一个虚拟机包括应用，必要的二进制和库，以及一个完整的用户操作系统。

容器技术和我们的宿主机共享硬件资源及操作系统，可以实现资源的动态分配。容器包含应用和其所有的依赖包，但是与其他容器共享内核。容器在宿主机操作系统中，在用户空间以分离的进程运行。容器内没有自己的内核，也没有进行硬件虚拟。

具体来说与虚拟机技术对比，Docker 容器存在以下几个特点：

更快的启动速度：因为 Docker 直接运行于宿主内核，无需启动完整的操作系统，因此启动速度属于秒级别，而虚拟机通常需要几分钟去启动。
更高效的资源利用率：由于容器不需要进行硬件虚拟以及运行完整操作系统等额外开销，Docker 对系统资源的利用率更高。
更高的系统支持量：Docker 的架构可以共用一个内核与共享应用程序库，所占内存极小。同样的硬件环境，Docker 运行的镜像数远多于虚拟机数量，对系统的利用率非常高。
持续交付与部署：对开发和运维人员来说，最希望的就是一次创建或配置，可以在任意地方正常运行。使用 Docker 可以通过定制应用镜像来实现持续集成、持续交付、部署。开发人员可以通过 Dockerfile 来进行镜像构建，并进行集成测试，而运维人员则可以直接在生产环境中快速部署该镜像，甚至进行自动部署。
更轻松的迁移：由于 Docker 确保了执行环境的一致性，使得应用的迁移更加容易。Docker 可以在很多平台上运行，无论是物理机、虚拟机、公有云、私有云，甚至是笔记本，其运行结果是一致的。因此用户可以很轻易的将在一个平台上运行的应用，迁移到另一个平台上，而不用担心运行环境的变化导致应用无法正常运行的情况。
更轻松的维护与扩展：Docker 使用的分层存储以及镜像的技术，使得应用重复部分的复用更为容易，也使得应用的维护更新更加简单，基于基础镜像进一步扩展镜像也变得非常简单。此外，Docker 团队同各个开源项目团队一起维护了一大批高质量的官方镜像，既可以直接在生产环境使用，又可以作为基础进一步定制，大大的降低了应用服务的镜像制作成本。
更弱的隔离性：Docker 属于进程之间的隔离，虚拟机可实现系统级别隔离。
更弱的安全性：Docker 的租户 root 和宿主机 root 等同，一旦容器内的用户从普通用户权限提升为 root 权限，它就直接具备了宿主机的 root 权限，进而可进行无限制的操作。虚拟机租户 root 权限和宿主机的 root 虚拟机权限是分离的，并且利用硬件隔离技术可以防止虚拟机突破和彼此交互，而容器至今还没有任何形式的硬件隔离，这使得容器容易受到攻击。

二、Docker 基本概念

2.1 核心概念：镜像、容器与仓库

Docker 主要包含三个基本概念，分别是镜像、容器和仓库，理解了这三个概念，就理解了 Docker 的整个生命周期。以下简要总结一下这三点，详细介绍可以移步Docker 从入门到实践对应章节。

镜像：Docker 镜像是一个特殊的文件系统，除了提供容器运行时所需的程序、库、资源、配置等文件外，还包含了一些为运行时准备的一些配置参数(如匿名卷、环境变量、用户等)。镜像不包含任何动态数据，其内容在构建之后也不会被改变。
容器：容器的实质是进程，但与直接在宿主执行的进程不同，容器进程运行于属于自己的独立的命名空间容器可以被。创建、启动、停止、删除和暂停等等，说到镜像与容器之间的关系，可以类比面向对象程序设计中的类和实例。
仓库：镜像构建完成后，可以很容易的在当前宿主机上运行，但是，如果需要在其它服务器上使用这个镜像，我们就需要一个集中的存储、分发镜像的服务，Docker Registry 就是这样的服务。一个 Docker Registry 中可以包含多个仓库；每个仓库可以包含多个标签；每个标签对应一个镜像，其中标签可以理解为镜像的版本号。

2.2 Docker 三剑客

docker-compose：Docker 镜像在创建之后，往往需要自己手动 pull 来获取镜像，然后执行 run 命令来运行。当服务需要用到多种容器，容器之间又产生了各种依赖和连接的时候，部署一个服务的手动操作是令人感到十分厌烦的。

dcoker-compose 技术，就是通过一个 .yml 配置文件，将所有的容器的部署方法、文件映射、容器连接等等一系列的配置写在一个配置文件里，最后只需要执行 docker-compose up 命令就会像执行脚本一样的去一个个安装容器并自动部署他们，极大的便利了复杂服务的部署。

docker-machine：Docker 技术是基于 Linux 内核的 cgroup 技术实现的，那么问题来了，在非 Linux 平台上是否就不能使用 docker 技术了呢？答案是可以的，不过显然需要借助虚拟机去模拟出 Linux 环境来。

docker-machine 就是 docker 公司官方提出的，用于在各种平台上快速创建具有 docker 服务的虚拟机的技术，甚至可以通过指定 driver 来定制虚拟机的实现原理(一般是 virtualbox)。

docker-swarm：swarm 是基于 docker 平台实现的集群技术，他可以通过几条简单的指令快速的创建一个 docker 集群，接着在集群的共享网络上部署应用，最终实现分布式的服务。

三、Docker 安装与使用

Docker 按版本划分，可以区分为 CE 和 EE。CE 即社区版(免费，支持周期三个月)，EE 即企业版，强调安全，付费使用。

3.1 Docker 安装、运行与加速

本部分只介绍 macOS 上的安装，其余操作系统上的使用方法可以参见官网。

Docker for Mac 要求系统最低为 macOS 10.10.3 Yosemite。如果系统不满足需求，可以安装 Docker Toolbox。

安装方法有两种：homebrew 和手动下载安装。Homebrew-Cask 已经支持 Docker for Mac，如果使用该方式，你只需要运行如下命令：

brew cask install docker

若是手动下载，也很容易。从这里选择合适你的版本下载 dmg 文件，然后拖进应用中即可。

启动应用之后，你可以在命令行查看 Docker 版本(Docker 不同技术对应的版本用不同命令进行查看)：

docker --version > Docker version 18.03.0-ce, build 0520e24 docker-compose --version > docker-compose version 1.20.1, build 5d8c71b docker-machine --version > docker-machine version 0.14.0, build 89b8332

当然了，由于某些原因，国内从 Docker Hub 上拉取内容会非常缓慢，这个时候就可以配置一个镜像加速器环境。详情说明可以移步 Docker 中国官方镜像加速，对于 macOS 用户，在任务栏点击应用图标 -> Perferences... -> Daemon -> Registry mirrors，在列表中填写加速器地址 https://registry.docker-cn.com 即可。修改完成之后，点击 Apply & Restart 即可。

为了检测加速器是否生效，可以在命令行输入以下命令：

docker info # 如果查看到如下 registry mirrors 信息则表示修改生效 Registry Mirrors: https://registry.docker-cn.com/

3.2 Hello World

大多数编程语言以及一些软件的第一个示例都是 Hello Wolrd，Docker 也不例外，运行 docker run hello-world 验证一下吧(该命令下 Docker 会在本地查找镜像是否存在，但因为环境刚装上所以肯定不存在，之后 Docker 会去远程 Docker registry server 下载这个镜像)，以下为运行信息。

Unable to find image 'hello-world:latest' locally latest: Pulling from library/hello-world 9bb5a5d4561a: Pull complete Digest: sha256:f5233545e43561214ca4891fd1157e1c3c563316ed8e237750d59bde73361e77 Status: Downloaded newer image for hello-world:latest Hello from Docker! This message shows that your installation appears to be working correctly. To generate this message, Docker took the following steps:......

网上有不少文章说到 macOS 的特殊配制，即由于 Docker 引擎使用了特定于 Linux 内核的特性，需要安装一个轻量级的虚拟机(如 VirtualBox)来保证在 macOS 上正常运行 Docker。于是建议下载官方提供的 Boot2Docker 来运行 Docker 守护进程。但是查看了项目动态后发现，由于 Docker for Mac 和 Docker for Windows 的发布，这一操作已不被推荐，即两个客户端环境中已经继承了该功能。

Boot2Docker is officialy in maintenance mode -- it is recommended that users transition from Boot2Docker over to Docker for Mac or Docker for Windows instead. From boot2docker/boot2docker

所以在看到任何教程准备上手之前，最好看看教程本身依赖的环境版本以及软件最新的发布动态，这个习惯对于本文的作者来说也不例外。

之前提到 Docker Hub 上有大量优秀的镜像，那么如何获取、使用这些镜像呢？如果市场上的镜像不满足我的要求，我该如何发布自己的镜像呢？Docker 的自动创建、分层存储都是什么？听说还有很多最佳实践？更多细节请期待本系列下一篇文章为你介绍。

六、参考

Docker
Docker 从入门到实践
Docker容器与虚拟机区别
Docker三剑客实践之部署集群
Get Started with Docker

点击下方 阅读原文 查看具体文章链接。

小编说：

说到Docker，今天要推荐的公开课是1月12日由Cnode社区主办的Node Party上的分享--《Docker实践和原理》

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