docker 基础手册

docker 容器技术

• 开源的容器项目，使用 Go 语言开发
• 原意“码头工人”，开发人员将应用程序及其依赖打包到一个轻量级、可移植的容器中，然后发布到任何运行容器引擎的环境中，以容器形式运行该应用程序
• Container 容器
• 为应用程序的开发、发布和运行提供了一个基于容器的标准化平台（Docker平台）

镜像与容器

• 容器通过运行镜像来启动，镜像是一个可执行的软件包
• 容器是镜像可运行的实列
• 镜像是用于创建 Docker 容器的只读模板
• 关系对照：对象与类的关系

容器与虚拟机

• 容器更具轻量化
  

docker 引擎

• 架构：c/s 架构
• 主要包含组件
  • 服务器端：Docker 守护进程（创建和管理 Docker 对象：镜像、容器、网络等）
  • REST API：程序与 Docker 守护进程交互的接口，便于编程方式操作平台和容器
  • 客户端：命令行接口，使用 docker 命令进行操作，通过使用命令的方式控制 Docker 守护进程
• 是当前使用最为广泛的容器引擎
• 可用于 Linux 和 Windows 服务器操作系统，基于 Containerd 项目实现（行业标准创建的核心容器运行时服务）

docker 架构

Docker客户端

• 交互的主要途径
• 我们一般在服务器上安装 Docker 引擎的时候，也会一起安装客户端（Docker-client）
• Docker 命令使用 Docker API

Docker守护进程

• 守护进程监听来自 Docker API 的请求：管理镜像、容器、网络、卷这样的 Docker 对象
• 守护进程之间也可以通信
• 一台主机运行一个 Docker 守护进程，也叫 Docker 主机

Docker注册中心

1. 用来存储 Docker 镜像
2. DockerHub 最大的镜像存储地址，也可以自己搭建，常见的企业镜像仓库有 harbor 镜像仓库

Docker对象

Docker 的主要工作就是创建和使用各类对象

• 镜像、容器、网络、卷、插件

docker 底层技术

早期的 docker

基于成熟的 Linux Container （LXC）技术

从0.9版本开始

采用新的容器技术 libcontainer

当前版本

底层依赖的核心技术包括了 Linux 操作系统内核的名称空间、控制组、联合文件系统

名称空间 namespace

• 提供隔离的工作空间，是对全局系统资源的一种封装隔离技术，不同的名称空间拥有彼此独立的全局系统资源
• 名称空间类型
  • Cgroup：控制组，隔离控制组根目录，Linux 4.6 版本版本提供
  • IPC：进程间通信，隔离进程间通信所需的资源
  • NETWORK：网络，为进程提供网络资源的隔离，拥有独立的网络环境（网络设备接口、协议栈、路由表、防火墙规则等）
  • Mount：挂载，为进程提供磁盘挂载点和文件系统的隔离能力
  • PID：进程ID，同一个进程在不同的名称空间中进程ID不同
  • USER：用户，隔离用户
  • UST：主机名或域名的隔离
• docker 利用这一个特性实现了资源的隔离，其实容器本质上也是进程，不同容器内的进程属于不同名称空间，彼此透明，互不干扰

控制组 Cgroup

Control Group 底层技术

• Linux 内核提供限制、审计、隔离进程组或单个进程所使用的物理计算资源的一种机制
• 控制组可以对共享资源进行
  • 资源限制：CPU、内存、存储空间
  • 优先级：优先得到更多的 CPU 或磁盘 IO
  • 资源审计：一个控制组的资源使用情况被监测和计量（docker stats）
  • 隔离：为控制组隔离名称空间，让一个控制组不能访问另一个控制组的进程、网络、文件系统
  • 控制：可以对进程组执行暂停、恢复、重启操作
• 上面说了，每个容器都是相关隔离的一个或者一组进程，我们可以将这一个或者一组进程作为一个控制组进行管理

联合文件系统 UnionFS

将其他文件系统合并在一个联合挂载点的一种特殊文件系统

• 通过创建层来操作，非常轻巧和快速
• 有多种变体：AUFS、OverlayFS、Btffs、BFS等
• 是 docker 镜像实现的技术基础

docker 二进制安装

二进制

1. 安装前的一些通用条件

禁用防火墙和selinux
设置主机名和/etc/hosts文件解析
设置正确的时间同步

2. 下载二进制包并安装

tar xzvf docker-xxx.tgz
cp docker/* /usr/bin/
useradd -s /usr/sbin/nologin -M docker

3. 生成 systemd 服务管理文件

cat > /usr/lib/systemd/system/docker.service << EOF
[Unit]
Description=Docker Application Container Engine
Documentation=https://docs.docker.com
After=network-online.target firewalld.service
Wants=network-online.target
Requires=docker.socket 
[Service]
Type=notify
ExecStart=/usr/bin/dockerd
ExecReload=/bin/kill -s HUP $MAINPID
TimeoutSec=0
RestartSec=2
Restart=always
StartLimitBurst=3
StartLimitInterval=60s
LimitNOFILE=infinity
LimitNPROC=infinity
LimitCORE=infinity
TasksMax=infinity
Delegate=yes
KillMode=process
OOMScoreAdjust=-500
[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

4. 生成 docker.socket 文件

cat > /usr/lib/systemd/system/docker.socket << EOF
[Unit]
Description=Docker Socket for the API
[Socket]
ListenStream=/var/run/docker.sock
SocketMode=0660
SocketUser=docker
SocketGroup=docker
[Install]
WantedBy=sockets.target
EOF

5. 启动和配置服务

systemctl enable docker --now
### 查看启动状态
systemctl start docker

6. 配置 docker 存储目录

cat > /etc/docker/daemon.json <<EOF
{
"data-root": "/data/docker"
}
EOF

### 重启生效
systemctl daemon-reload
systemctl restart docker
docker info | grep Dir

ubuntu在线安装

官方参考地址：Install Docker Engine on Ubuntu | Docker Docs

### 卸载旧版本
for pkg in docker.io docker-doc docker-compose docker-compose-v2 podman-docker containerd runc; do sudo apt-get remove $pkg; done

rm -rf /var/lib/docker

##  使用apt存储库安装
sudo apt-get update
sudo apt-get install ca-certificates curl gnupg
sudo install -m 0755 -d /etc/apt/keyrings
curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | sudo gpg --dearmor -o /etc/apt/keyrings/docker.gpg
sudo chmod a+r /etc/apt/keyrings/docker.gpg


echo \
  "deb [arch=$(dpkg --print-architecture) signed-by=/etc/apt/keyrings/docker.gpg] https://download.docker.com/linux/ubuntu \
  $(. /etc/os-release && echo "$VERSION_CODENAME") stable" | \
  sudo tee /etc/apt/sources.list.d/docker.list > /dev/null
sudo apt-get update

安装特定版本

### 查看版本
apt-cache madison docker-ce | awk '{ print $3 }'

### 安装
VERSION_STRING=5:23.0.6-1~ubuntu.20.04~focal
sudo apt-get install docker-ce=$VERSION_STRING docker-ce-cli=$VERSION_STRING containerd.io docker-buildx-plugin docker-compose-plugin

查看状态并验证

systemctl enable docker --now
systemctl status docker
docker run hello-world

docker 镜像加速

Docker Hub 部署在境外服务器，国内私有网络访问可能有点慢，我们可以配置数据中心的镜像加速来提高拉取镜像的速度

• /etc/docker/daemon.json 文件中新增配置项

"registry-mirrors": ["<镜像加速地址>"]

• 重启生效即可

systemctl daemon-reload
systemctl restart docker

docker 相关链接

[Docker 所支持的平台](Install Docker Engine | Docker Docs)

[Docker 引擎官方手册](Docker Engine overview | Docker Docs)

[Docker 命令官方手册](Use the Docker command line | Docker Docs)

[Docker Compose 命令手册](Overview of docker compose CLI | Docker Docs)

[Dockerd 命令手册](dockerd | Docker Docs)

docker 生态

• 核心技术：容器运行时（Runtime）为容器运行提供底层的运行环境，容器引擎（Docker）支持容器管理类，镜像仓库（DockerHub）支持镜像的存储和发布
• 支持技术：网络、存储、安全等
• 平台技术：Docker Swarm、K8s 等容器管理平台技术提供容器集群管理功能