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Docker 系列：Docker 技术 & 生态的概述

2018-07-21

1. 概要

组里 Q3 的技术氛围建设，确立了一个技术专题 《Docker 技术与原理》，做好动员和整体安排后，第一次我来开头，要质量高一些，做一个榜样，通过做出的事情，不断强化大家对团队理念的认可：高质量、不将就。

Note： 当前 blog ，有一份 keynote，Docker：概述.key, 另, 有一篇 Docker 实践 后续找时间发布.

主要目标：

涵盖几个方面：

  1. Docker 有什么用？
    1. 业务场景中：细分场景，需要提供哪些功能？
  2. Docker 技术原理
    1. 技术架构
    2. 关键概念
    3. 底层原理
  3. Docker 单机 & 集群
    1. Docker Machine
    2. Docker swarm mode
    3. Kubernetes

整体分享的时候，基本过程：

2. Docker 有什么用

围绕 Docker 几个基本疑问：

  1. Docker 要解决什么问题？
  2. Docker 之前，是怎么解决的？
  3. Docker 提供的优势？
  4. Docker 还有其他优势吗？

2.1. 解决什么问题

本质上：开发 & 运维效率

更多细节，参考：官网：Why Docker

官网的核心观点：

2.2. 核心理念

核心理念：标准化、减少多样性，降低复杂度，提升效率

一张 Docker 整体生态的图片：仓库、容器等

2.3. 对比：之前方案

Docker ：

Docker 之前，如何解决上面问题的：

Docker 容器，几个特点：

更多细节，参考：

3. Docker 技术原理

关于 Docker 技术原理，几个方面：

3.1. 技术架构

Docker Engine（Docker 核心引擎），是一个 C/S 结构，客户端/服务器 模式。

整体分为 2 部分：

Docker Engine Components Flow：

整理一个示意图：

Docker Architecture Diagram

如果需要修改本地 docker client，连接到远端 docker server，如何修改？

3.2. 关键概念

几个关键概念：

他们之间的关系，示意图：

3.2.1. 镜像：Dockerfile

构建 Image（镜像）：

Dockerfile 文件样例：（https://docs.docker.com/get-started/part2/）


# Use an official Python runtime as a parent image
FROM python:2.7-slim
 
# Set the working directory to /app
WORKDIR /app
 
# Copy the current directory contents into the container at /app
ADD . /app
 
# Install any needed packages specified in requirements.txt
RUN pip install --trusted-host pypi.python.org -r requirements.txt
 
# Make port 80 available to the world outside this container
EXPOSE 80
 
# Define environment variable
ENV NAME World
 
# Run app.py when the container launches
CMD ["python", "app.py"]

3.2.2. Stack & Service：docker-compose

构建 Stack（应用）：涵盖 Service

docker-compose.yml 文件样例：（https://docs.docker.com/get-started/part5/）

version: "3"
services:
  web:
    # replace username/repo:tag with your name and image details
    image: username/repo:tag
    deploy:
      replicas: 5
      restart_policy:
        condition: on-failure
      resources:
        limits:
          cpus: "0.5"
          memory: 50M
        reservations:
          cpus: "0.25"
          memory: 20M
    ports:
      - "80:80"
    networks:
      - webnet
  visualizer:
    image: dockersamples/visualizer:stable
    ports:
      - "8080:8080"
    volumes:
      - "/var/run/docker.sock:/var/run/docker.sock"
    deploy:
      placement:
        constraints: [node.role == manager]
    networks:
      - webnet
networks:
  webnet:

3.3. 底层原理

3.3.1. 资源隔离 & 资源限额

Docker 直接调用「系统内核」，实现资源隔离、限额，如何实现的？

几个切入点：

细节：

具体：

资源类别 资源隔离：namespace 资源限额：cgroup
CPU：进程（涵盖 CPU + 内存） pid namespace：进程隔离 & ipc namespace：进程间通信隔离 内存 + CPU
存储：外部磁盘 mnt namespace：磁盘挂载点隔离 –
网络 net namespace：网络接口隔离 –
主机 uts namespace：主机名隔离 –
用户 user namespace：用户隔离 userId –

疑问：

3.3.2. 联合文件系统（分层文件系统）

Union file systems, or UnionFS，通过分层方式，标识差量部分。提供几点便利：

现在有多种联合文件系统的实现：

使用命令： docker info 可以查看当前系统的文件格式

4. Docker 单机 & 集群

Docker 单机和集群，重点关注几个方面：

4.1. Docker Machine

Docker Machine，目标：

基本操作：

在本地物理机上，使用 virtualbox 驱动，创建 Docker 运行环境：

# 使用 virtualbox 驱动， 创建 Docker 主机，命名为 test
docker-machine create -d virtualbox test
 
# 查看列表
docker-machine ls
 
# 通过 ssh 登录机器
docker-machine ssh test

docker-machine 官方支持的驱动，-d 选项可以指定：

4.2. Docker Swarm

关于 swarm 的历史演进：

几个核心概念：

登录 Docker 机器后，需要执行命令，来开启 swarm mode 模式，然后，才能构造 swarm 集群。

具体命令：

# 登录到 Docker 机器（命名为 manager）
docker-machine ssh manager
 
# 完成下述 swarm 初始化，此时，当前节点成为 manager 节点
docker swarm init --advertise-addr 192.168.99.100
  
# 加入 Node
docker swarm join ...
  
# 部署应用（单个镜像）
docker service create ...
  
# 部署应用（依赖 docker-compose.yml 文件，部署一组镜像多个服务）
docker stack deploy ...

几个关键点：

routing mesh diagram:

Docker Engine Client & swarm manager & worker node：

Swarm 集群下，存在一个核心概念： Service 和 Task

4.3. Kubernetes

Kubernetes 是一种解决方案，聚焦容器的集群管理、服务编排。

TODO：

5. 附录

5.1. Docker 的版本

几个方面：

Docker 的版本编号：如何判断 Docker 版本

特别说明：

6. 参考资料

信息源头：

原文地址：https://ningg.top/docker-series-07-docker-summary-general-introduction/
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