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【Kubernetes 入门实战课】Day01——搭建kubernetes实验环境(一)

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前言

俗话说：“万事开头难”，对于 Kubernetes 这个庞大而陌生的领域来说更是如此，如何迈出学习的第一步非常关键，所以，今天我们先从最简单、最基本的知识入手，聊聊最流行的容器技术 Docker，先搭建实验环境，再动手操作一下，进而破除它的神秘感。

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一、Docker的诞生

2013 年 3 月 15 日，在北美的圣克拉拉市召开了一场 Python 开发者社区的主题会议 PyCon，研究和探讨各种 Python 开发技术和应用，与我们常说的“云”“PaaS”“SaaS”根本毫不相关。在当天的会议日程快结束时，有一个“闪电演讲”（lighting talk）的小环节。其中有一位开发者，用了 5 分钟的时间，做了题为 “The future of Linux Containers” 的演讲，不过临近末尾因为超时而被主持人赶下了台，场面略显尴尬。

PyCon2013 大会之后，许多人都意识到了容器的价值和重要性，发现它能够解决困扰了云厂商多年的打包、部署、管理、运维等问题，Docker 也就迅速流行起来，成为了 GitHub 上的明星项目。然后在几个月的时间里，Docker 更是吸引了 Amazon、Google、Red Hat 等大公司的关注，这些公司利用自身的技术背景，纷纷在容器概念上大做文章，最终成就了我们今天所看到的至尊王者 Kubernetes 的出现。

二、Docker的形态

目前使用 Docker 基本上有两个选择：Docker Desktop 和 Docker Engine。

1、Docker Desktop

①、专门针对 个人使用而设计的，支持Mac和Windows快速安装
②、具有直观的图形界面
③、集成了许多周边工作，方便易用
④、对个人学习免费，受条款限制不能商用

2、Docker Engine

①、完全免费
②、只能在Linux上运行，使用命令行操作，缺乏辅助工具
③、哥哥公司生产环境中实际使用的产品

因此接下来我们学习的就是 Docker Engine ，之后的Docker通常指的就是Docker Engine。

二、Docker的安装

我们已经在 Linux 虚拟机里安装了一些常用软件，用的是Centos中的包管理工具yum，所以，我们仍然可以使用同样的方式来安装Docker。

1、服务器连接外网安装

[root@bogon ~]# yum install -y docker

我们可以直接使用yum安装docker，前提是需要我们的虚拟机通外网。安装成功后，我们支持docker version命令会发现，提示Cannot connect to the Docker daemon at unix:///var/run/docker.sock. Is the docker daemon running?，因此需要启动docker

[root@bogon ~]# docker version
Client:
 Version:         1.13.1
 API version:     1.26
 Package version:
Cannot connect to the Docker daemon at unix:///var/run/docker.sock. Is the docker daemon running?
#启动docker
[root@bogon ~]# systemctl start docker

Docker Engine 不像 Docker Desktop 那样可以安装后就直接使用，必须要做一些手工调整才能用起来，所以你还要在安装完毕后执行下面的两条命令：

[root@bogon ~]# systemctl start docker        #启动docker服务
[root@bogon ~]# sudo usermod -aG docker ${USER}   #当前用户加入docker组

需要将普通用户加入docker组中，才可以使用普通用户执行docker相关操作。值得注意的是，我们在实验环境是直接使用root操作的，在正式环境是不允许使用root用户进行系列操作的。

现在我们就可以来验证 Docker 是否安装成功了，使用的命令是 docker version 和 docker info。

#docker version 会输出 Docker 客户端和服务器各自的版本信息
[root@bogon ~]# docker version
Client:
 Version:         1.13.1
 API version:     1.26
 Package version: docker-1.13.1-209.git7d71120.el7.centos.x86_64
 Go version:      go1.10.3
 Git commit:      7d71120/1.13.1
 Built:           Wed Mar  2 15:25:43 2022
 OS/Arch:         linux/amd64

Server:
 Version:         1.13.1
 API version:     1.26 (minimum version 1.12)
 Package version: docker-1.13.1-209.git7d71120.el7.centos.x86_64
 Go version:      go1.10.3
 Git commit:      7d71120/1.13.1
 Built:           Wed Mar  2 15:25:43 2022
 OS/Arch:         linux/amd64
 Experimental:    false
#docker info 会显示当前 Docker 系统相关的信息，例如 CPU、内存、容器数量、镜像数量、容器运行时、存储文件系统
[root@bogon ~]# docker info
Containers: 0
 Running: 0
 Paused: 0
 Stopped: 0
Images: 0
Server Version: 1.13.1
Storage Driver: overlay2
 Backing Filesystem: xfs
 Supports d_type: true
 Native Overlay Diff: true
Logging Driver: journald
Cgroup Driver: systemd
Plugins:
 Volume: local
 Network: bridge host macvlan null overlay
Swarm: inactive
Runtimes: docker-runc runc
Default Runtime: docker-runc
Init Binary: /usr/libexec/docker/docker-init-current
containerd version:  (expected: aa8187dbd3b7ad67d8e5e3a15115d3eef43a7ed1)
runc version: 8891bca22c049cd2dcf13ba2438c0bac8d7f3343 (expected: 9df8b306d01f59d3a8029be411de015b7304dd8f)
init version: fec3683b971d9c3ef73f284f176672c44b448662 (expected: 949e6facb77383876aeff8a6944dde66b3089574)
Security Options:
 seccomp
  WARNING: You're not using the default seccomp profile
  Profile: /etc/docker/seccomp.json
 selinux
Kernel Version: 3.10.0-862.el7.x86_64
Operating System: CentOS Linux 7 (Core)
OSType: linux
Architecture: x86_64
Number of Docker Hooks: 3
CPUs: 1
Total Memory: 3.685 GiB
Name: bogon
ID: 2ZNA:3YMR:P3LG:6SAO:ZZ5B:VVFC:N52V:RO3F:DT4C:SZEH:KXVS:4GO2
Docker Root Dir: /var/lib/docker
Debug Mode (client): false
Debug Mode (server): false
Registry: https://index.docker.io/v1/
Experimental: false
Insecure Registries:
 127.0.0.0/8
Live Restore Enabled: false
Registries: docker.io (secure)
[root@bogon ~]#

2、服务器不通外网

如果服务器不通外网，这会使得我们安装docker花费更多的时间，因此我们可以使用脚本一键安装。
一键安装Docker
执行安装脚本后，后续执行docker version和docker info，可以正常查看到当前docker的版本等信息。

三、Docker的使用

首先，我们使用命令 docker ps，它会列出当前系统里运行的容器，就像我们在 Linux 系统里使用 ps 命令列出运行的进程一样。

因为我们刚刚安装好 Docker 环境，这个时候还没有运行任何容器，所以列表显然是空的

注意，所有的 Docker 操作都是这种形式：以 docker 开始，然后是一个具体的子命令，之前的 docker version 和 docker info 也遵循了这样的规则。你还可以用 help 或者 --help 来获取帮助信息，查看命令清单和更详细的说明。

接下来，让我们尝试另一个非常重要的命令 docker pull ，从外部的镜像仓库（Registry）拉取一个 busybox 镜像（image），你可以把它类比成是Centos里的“yum install”下载软件包：

[root@bogon ~]# docker pull busybox
Using default tag: latest
Trying to pull repository docker.io/library/busybox ...
latest: Pulling from docker.io/library/busybox
205dae5015e7: Pull complete
Digest: sha256:7b3ccabffc97de872a30dfd234fd972a66d247c8cfc69b0550f276481852627c
Status: Downloaded newer image for docker.io/busybox:latest

我们再执行命令 docker images ，它会列出当前 Docker 所存储的所有镜像：

[root@bogon ~]# docker images
#镜像仓库			tag id信息			镜像id				创建时间				镜像大小
REPOSITORY          TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
docker.io/busybox   latest              66ba00ad3de8        6 days ago          4.87 MB

这条命令会在我们的终端上，输出计算机世界最著名的语句“hello world”：

[root@bogon ~]# docker run busybox echo hello world
hello world

然后我们再用 docker ps 命令，加上一个参数 -a ，就可以看到这个已经运行完毕的容器：

三、Docker的架构

Docker Engine 的架构，精准地描述了 Docker Engine 的内部角色和工作流程：

刚才我们敲的命令行 docker 实际上是一个客户端 client ，它会与 Docker Engine 里的后台服务 Docker daemon 通信，而镜像则存储在远端的仓库 Registry 里，客户端并不能直接访问镜像仓库。

Docker client 可以通过 build、pull、run等命令向 Docker daemon 发送请求，而 Docker daemon 则是容器和镜像的“大管家”，负责从远端拉取镜像、在本地存储镜像，还有从镜像生成容器、管理容器等所有功能。

所以，在 Docker Engine 里，真正干活的其实是默默运行在后台的 Docker daemon，而我们实际操作的命令行工具“docker”只是个“传声筒”的角色。

总结

Docker Engine 是典型的客户端 / 服务器（C/S）架构，命令行工具 Docker 直接面对用户，后面的 Docker daemon 和 Registry 协作完成各种功能。