一、为什么使用Docker?Docker到底是什么？

1.环境配置难题

软件开发最大的麻烦事之一，就是环境配置。用户计算机的环境都不相同，你怎么知道自家的软件，能在那些机器跑起来？

用户必须保证两件事：操作系统的设置，各种库和组件的安装。只有它们都正确，软件才能运行。举例来说，安装一个 Python 应用，计算机必须有 Python 引擎，还必须有各种依赖，可能还要配置环境变量。

如果某些老旧的模块与当前环境不兼容，那就麻烦了。开发者常常会说："它在我的机器可以跑了"（It works on my machine），言下之意就是，其他机器很可能跑不了。

环境配置如此麻烦，换一台机器，就要重来一次，旷日费时。很多人想到，能不能从根本上解决问题，软件可以带环境安装？也就是说，安装的时候，把原始环境一模一样地复制过来。

2.虚拟机

虚拟机（virtual machine）就是带环境安装的一种解决方案。它可以在一种操作系统里面运行另一种操作系统，比如在 Windows 系统里面运行 Linux 系统。应用程序对此毫无感知，因为虚拟机看上去跟真实系统一模一样，而对于底层系统来说，虚拟机就是一个普通文件，不需要了就删掉，对其他部分毫无影响。

虽然用户可以通过虚拟机还原软件的原始环境。但是，这个方案有几个缺点。

（1）资源占用多

虚拟机会独占一部分内存和硬盘空间。它运行的时候，其他程序就不能使用这些资源了。哪怕虚拟机里面的应用程序，真正使用的内存只有 1MB，虚拟机依然需要几百 MB 的内存才能运行。

（2）冗余步骤多

虚拟机是完整的操作系统，一些系统级别的操作步骤，往往无法跳过，比如用户登录。

（3）启动慢

启动操作系统需要多久，启动虚拟机就需要多久。可能要等几分钟，应用程序才能真正运行。

3.Linux容器

由于虚拟机存在这些缺点，Linux 发展出了另一种虚拟化技术：Linux 容器（Linux Containers，缩写为 LXC）。

Linux 容器不是模拟一个完整的操作系统，而是对进程进行隔离。或者说，在正常进程的外面套了一个保护层。对于容器里面的进程来说，它接触到的各种资源都是虚拟的，从而实现与底层系统的隔离。

由于容器是进程级别的，相比虚拟机有很多优势。

（1）启动快

容器里面的应用，直接就是底层系统的一个进程，而不是虚拟机内部的进程。所以，启动容器相当于启动本机的一个进程，而不是启动一个操作系统，速度就快很多。

（2）资源占用少

容器只占用需要的资源，不占用那些没有用到的资源；虚拟机由于是完整的操作系统，不可避免要占用所有资源。另外，多个容器可以共享资源，虚拟机都是独享资源。

（3）体积小

容器只要包含用到的组件即可，而虚拟机是整个操作系统的打包，所以容器文件比虚拟机文件要小很多。

总之，容器有点像轻量级的虚拟机，能够提供虚拟化的环境，但是成本开销小得多。

4.Docker是什么？

Docker 属于 Linux 容器的一种封装，提供简单易用的容器使用接口。它是目前最流行的 Linux 容器解决方案。

Docker 将应用程序与该程序的依赖，打包在一个文件里面。运行这个文件，就会生成一个虚拟容器。程序在这个虚拟容器里运行，就好像在真实的物理机上运行一样。有了 Docker，就不用担心环境问题。

总体来说，Docker 的接口相当简单，用户可以方便地创建和使用容器，把自己的应用放入容器。容器还可以进行版本管理、复制、分享、修改，就像管理普通的代码一样。

5.Docker的用途

Docker 的主要用途，目前有三大类。

（1）提供一次性的环境。比如，本地测试他人的软件、持续集成的时候提供单元测试和构建的环境。

（2）提供弹性的云服务。因为 Docker 容器可以随开随关，很适合动态扩容和缩容。

（3）组建微服务架构。通过多个容器，一台机器可以跑多个服务，因此在本机就可以模拟出微服务架构。

二、Docker基础

1.Docker的引擎

Docker的是基于Linux自带的（Linux。 Containers,LXC）技术，在LXC上，Docker进行了近一步封装。

2.Docker的原理

容器有效的将单个操作系统管理的资源划分到孤立的组中，以便更好的在孤立的组之间平衡有冲突的资源使用需求。与虚拟化相比，这样既不需要指令级模拟，也不需要即时编译。容器可以在核心CPU本地运行指令，而不需要任何专门的解释机制。此外，也避免了准虚拟化（paravirtualization）和系统调用替换中的复杂性。

简而言之就是，Docker是一个盒子，一个盒子装一个玩具，无论你丢在哪里，你给他通电(glibc)，他就能运行。你的玩具大就用大盒子，小玩具就用小盒子。

两个应用之间的环境是环境是完全隔离的，建立通信机制来互相调用。容器的创建和停止都十分快速（秒级），容器自身对资源的需求十分有限，远比虚拟机本身占用的资源少。

3.Docker架构

用面向对象的思想来看，image(镜像)就相当于类，container(容器)就相当于对象

Images: Docker镜像是用于创建Docker容器的模板

Container：容器是独立运行的一个或一组应用  

Client：Docker 客户端通过命令行或者其他工具使用 

             Docker API (https://docs.docker.com/reference/api/docker_remote_api) 与 Docker 的守护进程通信。

Host：一个物理或虚拟的机器，用于执行Docker守护进程和容器

Registry：Docker 仓库用来保存镜像，可以理解为代码控制中的代码仓库。

                  Docker Hub(https://hub.docker.com) 提供了庞大的镜像集合供使用。

4.Docker架构说明

Docker是C/S（客户端client-服务器server）架构模式。

Docker通过客户端连接守护进程，通过命令向守护进程发出请求，守护进程通过一系列的操作返回结果。

Docker客户端可以连接本地或者远程的守护进程。

Docker客户端和服务器通过socket或RESTful API进行通信。

总结：

Docker 采用的是 Client/Server 架构。客户端向服务器发送请求，服务器负责构建、运行和分发容器。客户端和服务器可以运行在同一个 Host 上，客户端也可以通过 socket 或 REST API 与远程的服务器通信。

1）Docker客户端

最常用的 Docker 客户端是 docker CLI (command line interface),通过 docker CLI我们可以方便地在 Host 上构建和运行容器

2）Docker服务器

Docker daemon 是服务器组件，以 Linux 后台服务的方式运行。

Docker daemon 运行在 Docker host 上，负责创建、运行、监控容器，构建、存储镜像。

默认配置下，Docker daemon 只能响应来自本地 Host 的客户端请求。如果要允许远程客户端请求，需要在配置文件中打开 TCP 监听

步骤如下：

[1] 编辑配置文件

编辑配置文件 /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/docker.service

或/usr/lib/systemd/system/docker.service，

在环境变量 ExecStart 后面添加 -H tcp://0.0.0.0:2375 -H unix:///var/run/docker.sock，允许来自任意 IP 的客户端连接。

~~~

$ vim /usr/lib/systemd/system/docker.service

~~~

[2] 重启 Docker daemon

~~~

$ systemctl daemon-reload
$ systemctl restart docker.service

~~~

#查看端口是否开启

netstat -nptl

#直接curl看是否生效

curl http://127.0.0.1:2375/info

[3] 开放Docker服务器的2375端口,并重启docker

~~~

$ firewall-cmd --zone=public --add-port=2375/tcp --permanent
$ firewall-cmd --reload
$ service docker restart

~~~

[4] 与远程Docker服务器通信

服务器 IP 为 192.168.1.23，客户端在命令行里加上 -H 参数，即可与远程服务器通信。

~~~

docker -H 192.168.1.23 images

~~~

[5] 测试完后,关闭Docker服务器的2375端口,防止黑客利用2375端口入侵服务器

~~~

$ firewall-cmd --zone=public --remove-port=2375/tcp --permanent
$ firewall-cmd --reload
$ service docker restart

~~~

官方解决方案：
https://docs.docker.com/engine/security/https/

5.主要组件与概念介绍

1）Docker Image

可将 Docker 镜像看着只读模板，通过它可以创建 Docker 容器。

例如某个镜像可能包含一个 Ubuntu 操作系统、一个 Apache HTTP Server 以及用户开发的 Web 应用。

镜像有多种生成方法：

 [1] 可以从无到有开始创建镜像

 [2] 也可以下载并使用别人创建好的现成的镜像

 [3]还可以在现有镜像上创建新的镜像

我们可以将镜像的内容和创建步骤描述在一个文本文件中，这个文件被称作 Dockerfile，通过执行 docker build 命令可以构建出 Docker 镜像

2）Docker Container

Docker 容器就是 Docker 镜像的运行实例。

用户可以通过 Docker CLI 或是 API 启动、停止、移动或删除容器。

3）Docker Registry

Registry 是存放 Docker 镜像的仓库，Registry 分私有和公有两种。

Docker Hub（https://hub.docker.com/） 是默认的 Registry，由 Docker 公司维护，上面有数以万计的镜像，用户可以自由下载和使用。

出于对速度或安全的考虑，我们可以创建自己的私有 Registry。

docker pull 命令可以从 Registry 下载镜像。

docker run 命令则是先下载镜像（如果本地没有），然后再启动容器。