SpringCloud 微服务全栈体系（七）

第九章 Docker

一、什么是 Docker

微服务虽然具备各种各样的优势，但服务的拆分通用给部署带来了很大的麻烦。
- 分布式系统中，依赖的组件非常多，不同组件之间部署时往往会产生一些冲突。
- 在数百上千台服务中重复部署，环境不一定一致，会遇到各种问题

1. 应用部署的环境问题

大型项目组件较多，运行环境也较为复杂，部署时会碰到一些问题：
- 依赖关系复杂，容易出现兼容性问题
- 开发、测试、生产环境有差异

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例如一个项目中，部署时需要依赖于 node.js、Redis、RabbitMQ、MySQL 等，这些服务部署时所需要的函数库、依赖项各不相同，甚至会有冲突。给部署带来了极大的困难。

2. Docker 解决依赖兼容问题

而 Docker 确巧妙的解决了这些问题，Docker 是如何实现的呢？
Docker 为了解决依赖的兼容问题的，采用了两个手段：
- 将应用的 Libs（函数库）、Deps（依赖）、配置与应用一起打包
- 将每个应用放到一个隔离容器去运行，避免互相干扰

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这样打包好的应用包中，既包含应用本身，也保护应用所需要的 Libs、Deps，无需再操作系统上安装这些，自然就不存在不同应用之间的兼容问题了。
虽然解决了不同应用的兼容问题，但是开发、测试等环境会存在差异，操作系统版本也会有差异，怎么解决这些问题呢？

3. Docker 解决操作系统环境差异

要解决不同操作系统环境差异问题，必须先了解操作系统结构。以一个 Ubuntu 操作系统为例，结构如下：

在这里插入图片描述

3.1 结构包括

计算机硬件：例如 CPU、内存、磁盘等
系统内核：所有 Linux 发行版的内核都是 Linux，例如 CentOS、Ubuntu、Fedora 等。内核可以与计算机硬件交互，对外提供内核指令，用于操作计算机硬件。
系统应用：操作系统本身提供的应用、函数库。这些函数库是对内核指令的封装，使用更加方便。

3.2 应用于计算机交互的流程如下

1）应用调用操作系统应用（函数库），实现各种功能

2）系统函数库是对内核指令集的封装，会调用内核指令

3）内核指令操作计算机硬件

Ubuntu 和 CentOSpringBoot 都是基于 Linux 内核，无非是系统应用不同，提供的函数库有差异
此时，如果将一个 Ubuntu 版本的 MySQL 应用安装到 CentOS 系统，MySQL 在调用 Ubuntu 函数库时，会发现找不到或者不匹配，就会报错了

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3.3 Docker 如何解决不同系统环境的问题？

Docker 将用户程序与所需要调用的系统(比如 Ubuntu)函数库一起打包
Docker 运行到不同操作系统时，直接基于打包的函数库，借助于操作系统的 Linux 内核来运行
如图：

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4. 小结

4.1 Docker 如何解决大型项目依赖关系复杂，不同组件依赖的兼容性问题？

Docker 允许开发中将应用、依赖、函数库、配置一起打包，形成可移植镜像
Docker 应用运行在容器中，使用沙箱机制，相互隔离

4.2 Docker 如何解决开发、测试、生产环境有差异的问题？

Docker 镜像中包含完整运行环境，包括系统函数库，仅依赖系统的 Linux 内核，因此可以在任意 Linux 操作系统上运行

4.3 Docker 是一个快速交付应用、运行应用的技术，具备下列优势

可以将程序及其依赖、运行环境一起打包为一个镜像，可以迁移到任意 Linux 操作系统
运行时利用沙箱机制形成隔离容器，各个应用互不干扰
启动、移除都可以通过一行命令完成，方便快捷

二、Docker 和虚拟机的区别

Docker 可以让一个应用在任何操作系统中非常方便的运行。而以前我们接触的虚拟机，也能在一个操作系统中，运行另外一个操作系统，保护系统中的任何应用。

1. 两者有什么差异呢？

虚拟机（virtual machine）是在操作系统中模拟硬件设备，然后运行另一个操作系统，比如在 Windows 系统里面运行 Ubuntu 系统，这样就可以运行任意的 Ubuntu 应用了。
Docker仅仅是封装函数库，并没有模拟完整的操作系统。
对比来看：

在这里插入图片描述

2. 小结

Docker 和虚拟机的差异：
- docker 是一个系统进程；虚拟机是在操作系统中的操作系统
- docker 体积小、启动速度快、性能好；虚拟机体积大、启动速度慢、性能一般

三、Docker 架构

1. 镜像和容器

Docker 中有几个重要的概念：
- 镜像（Image）：Docker 将应用程序及其所需的依赖、函数库、环境、配置等文件打包在一起，称为镜像。
- 容器（Container）：镜像中的应用程序运行后形成的进程就是容器，只是 Docker 会给容器进程做隔离，对外不可见。
一切应用最终都是代码组成，都是硬盘中的一个个的字节形成的文件。只有运行时，才会加载到内存，形成进程。
而镜像，就是把一个应用在硬盘上的文件、及其运行环境、部分系统函数库文件一起打包形成的文件包。这个文件包是只读的。
容器呢，就是将这些文件中编写的程序、函数加载到内存中允许，形成进程，只不过要隔离起来。因此一个镜像可以启动多次，形成多个容器进程。
例如你下载了一个 QQ，如果我们将 QQ 在磁盘上的运行文件及其运行的操作系统依赖打包，形成 QQ 镜像。然后你可以启动多次，双开、甚至三开 QQ，跟多个妹子聊天。

2. DockerHub

开源应用程序非常多，打包这些应用往往是重复的劳动。为了避免这些重复劳动，人们就会将自己打包的应用镜像，例如 Redis、MySQL 镜像放到网络上，共享使用，就像 GitHub 的代码共享一样。
DockerHub：DockerHub 是一个官方的 Docker 镜像的托管平台。这样的平台称为 Docker Registry。
国内也有类似于 DockerHub 的公开服务，比如网易云镜像服务、阿里云镜像库等。
我们一方面可以将自己的镜像共享到 DockerHub，另一方面也可以从 DockerHub 拉取镜像

3. Docker 架构

我们要使用 Docker 来操作镜像、容器，就必须要安装 Docker。
Docker 是一个 CS 架构的程序，由两部分组成：
- 服务端(server)：Docker 守护进程，负责处理 Docker 指令，管理镜像、容器等
- 客户端(client)：通过命令或 RestAPI 向 Docker 服务端发送指令。可以在本地或远程向服务端发送指令。
如图：

在这里插入图片描述

4. 小结

4.1 镜像

将应用程序及其依赖、环境、配置打包在一起

4.2 容器

镜像运行起来就是容器，一个镜像可以运行多个容器

4.3 Docker 结构

服务端：接收命令或远程请求，操作镜像或容器
客户端：发送命令或者请求到 Docker 服务端

4.4 DockerHub

一个镜像托管的服务器，类似的还有阿里云镜像服务，统称为 DockerRegistry

四、安装 Docker

企业部署一般都是采用 Linux 操作系统，而其中又数 CentOS 发行版占比最多，因此我们在 CentOS 下安装 Docker。
Docker 分为 CE 和 EE 两大版本。CE 即社区版（免费，支持周期 7 个月），EE 即企业版，强调安全，付费使用，支持周期 24 个月。
Docker CE 分为 stable test 和 nightly 三个更新频道。
官方网站上有各种环境下的安装指南，这里主要介绍 Docker CE 在 CentOS 上的安装。

CentOS 安装 Docker

Docker CE 支持 64 位版本 CentOS 7，并且要求内核版本不低于 3.10， CentOS 7 满足最低内核的要求，所以选择在 CentOS 7 安装 Docker。

1.1.卸载（可选）

如果之前安装过旧版本的 Docker，可以使用下面命令卸载：

yum remove docker \
                  docker-client \
                  docker-client-latest \
                  docker-common \
                  docker-latest \
                  docker-latest-logrotate \
                  docker-logrotate \
                  docker-selinux \
                  docker-engine-selinux \
                  docker-engine \
                  docker-ce

1.2 安装 docker

首先需要虚拟机联网，安装 yum 工具

yum install -y yum-utils \
           device-mapper-persistent-data \
           lvm2 --skip-broken

然后更新本地镜像源：

# 设置docker镜像源
yum-config-manager \
    --add-repo \
    https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo

sed -i 's/download.docker.com/mirrors.aliyun.com\/docker-ce/g' /etc/yum.repos.d/docker-ce.repo

yum makecache fast

然后输入命令：

yum install -y docker-ce

docker-ce 为社区免费版本。稍等片刻，docker 即可安装成功。

1.3 启动 docker

Docker 应用需要用到各种端口，逐一去修改防火墙设置。非常麻烦，因此建议直接关闭防火墙！
启动 docker 前，一定要关闭防火墙！！
启动 docker 前，一定要关闭防火墙！！
启动 docker 前，一定要关闭防火墙！！

# 关闭
systemctl stop firewalld
# 禁止开机启动防火墙
systemctl disable firewalld

通过命令启动 docker：

systemctl start docker  # 启动docker服务

systemctl stop docker  # 停止docker服务

systemctl restart docker  # 重启docker服务

然后输入命令，可以查看 docker 版本：

docker -v

1.4.配置镜像加速

docker 官方镜像仓库网速较差，可以需要设置国内镜像服务：
参考阿里云的镜像加速文档：https://cr.console.aliyun.com/cn-hangzhou/instances/mirrors

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第九章 Docker

一、什么是 Docker

1. 应用部署的环境问题

2. Docker 解决依赖兼容问题

3. Docker 解决操作系统环境差异

3.1 结构包括

3.2 应用于计算机交互的流程如下

3.3 Docker 如何解决不同系统环境的问题？

4. 小结

4.1 Docker 如何解决大型项目依赖关系复杂，不同组件依赖的兼容性问题？

4.2 Docker 如何解决开发、测试、生产环境有差异的问题？

4.3 Docker 是一个快速交付应用、运行应用的技术，具备下列优势

二、Docker 和虚拟机的区别

1. 两者有什么差异呢？

2. 小结

三、Docker 架构

1. 镜像和容器

2. DockerHub

3. Docker 架构

4. 小结

4.1 镜像

4.2 容器

4.3 Docker 结构

4.4 DockerHub

四、安装 Docker

CentOS 安装 Docker

1.1.卸载（可选）

1.2 安装 docker

1.3 启动 docker

1.4.配置镜像加速

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