1.1.8 Docker的优势

  • 快速部署：短时间内可以部署成百上千个应用，更快速交付到线上
  • 高效虚拟化：不需要额外hypervisor支持，基于linux内核实现应用虚拟化，相比虚拟机大幅提高性能和效率
  • 节省开支：提高服务器利用率，降低IT支出
  • 简化配置：将运行环境打包保存至容器，使用时直接启动即可
  • 环境统一：将开发，测试，生产的应用运行环境进行标准化和统一，减少环境不一样带来的各种问题
  • 快速迁移和扩展：可实现跨平台运行在物理机、虚拟机、公有云等环境，良好的兼容性可以方便将应用从A宿主机迁移到B宿主机，甚至是A平台迁移到B平台
  • 更好的实现面向服务的架构，推荐一个容器只运行一个应用，实现分布的应用模型，可以方便的进行横向扩展，符合开发中高内聚，低耦合的要求，减少不同服务之间的相互影响

1.1.9 Docker的缺点

  • 多个容器共用宿主机的内核，各应用之间的隔离不如虚拟机彻底
  • 由于和宿主机之间的进程也是隔离的；需要进入容器查看和调试容器内进程等资源，变得比较困难和繁琐
  • 如果容器内进程需要查看和调试，需要在每个容器内都需要安装相应的工具，这也造成存储空间的重复浪费

1.1.10 容器的核心技术

1.1.10.1 容器规范

OC I官网：https://opencontainers.org/

容器技术除了的docker之外，还有coreOS的rkt，还有阿里的Pouch，为了保证容器生态的标准性和健康可持续发展，包括Linux基金会、Docker、微软、红帽、谷歌和IBM等公司在2015年6月共同成立了一个叫Open Container Initiative (OCI) 的组织，其目的就是制定开放的标准的容器规范，目前OCI一共发布了两个规范，分别是runtime spec和image format spec，有了这两个规范，不同的容器公司开发的容器只要兼容这两个规范，就可以保证容器的可移植性和相互可操作性。

1.1.10.2 容器runtime

runtime是真正运行容器的地方，因此为了运行不同的容器runtime需要和操作系统内核紧密合作相互在支持，以便为容器提供相应的运行环境
runtime类型：

  • LXC：linux上早期的runtime，在2013年Docker刚发布的时候，就是采用lxc作为runtime，Docker把LXC复杂的容器创建与使用方式简化为Docker自己的一套命令体系。随着Docker的发展，原有的LXC不能满足Docker的需求，比如跨平台功能
  • Libcontainer：随着Docker的不断发展，重新定义容器的实现标准，将底层实现都抽象化到Libcontainer的接口。这就意味着，底层容器的实现方式变成了一种可变的方案，无论是使用namespace、cgroups技术或是使用systemd等其他方案，只要实现了Libcontainer定义的—组接口，Docker都可以运行。这也为 Docker实现全面的跨平台带来了可能。
  • runc：早期libcontainer是Docker公司控制的一个开源项目，OCI的成立后，Docker把libcontainer项目移交给了OCI组织，runc就是在libcontainer的基础上进化而来，目前Docker默认的runtime，runc遵守OCI规范
  • rkt：是CoreOS开发的容器runtime，也符合OCI规范，所以使用rktruntime也可以运行Docker容器

查看docker的 runtime

[root@ubuntu2104 ~]# docker info
Client:
 Context:    default
 Debug Mode: false
 Plugins:
  app: Docker App (Docker Inc., v0.9.1-beta3)
  buildx: Build with BuildKit (Docker Inc., v0.5.1-docker)
  scan: Docker Scan (Docker Inc., v0.8.0)

Server:
 Containers: 0
  Running: 0
  Paused: 0
  Stopped: 0
 Images: 0
 Server Version: 20.10.7
 Storage Driver: overlay2
  Backing Filesystem: extfs
  Supports d_type: true
  Native Overlay Diff: true
  userxattr: false
 Logging Driver: json-file
 Cgroup Driver: cgroupfs
 Cgroup Version: 1
 Plugins:
  Volume: local
  Network: bridge host ipvlan macvlan null overlay
  Log: awslogs fluentd gcplogs gelf journald json-file local logentries splunk syslog
 Swarm: inactive
 Runtimes: runc io.containerd.runc.v2 io.containerd.runtime.v1.linux    # Runctimes
 Default Runtime: runc  # runctime
 Init Binary: docker-init
 containerd version: d71fcd7d8303cbf684402823e425e9dd2e99285d
 runc version: b9ee9c6314599f1b4a7f497e1f1f856fe433d3b7
 init version: de40ad0
 Security Options:
  apparmor
  seccomp
   Profile: default
 Kernel Version: 5.11.0-17-generic
 Operating System: Ubuntu 21.04
 OSType: linux
 Architecture: x86_64
 CPUs: 16
 Total Memory: 939.8MiB
 Name: ubuntu2104
 ID: PSV2:KZFW:LONX:NGOU:CHAL:TEQY:4ROE:QOJR:YQ76:OXHM:POKJ:JA3B
 Docker Root Dir: /var/lib/docker
 Debug Mode: false
 Registry: https://index.docker.io/v1/
 Labels:
 Experimental: false
 Insecure Registries:
  127.0.0.0/8
 Live Restore Enabled: false

1.1.10.3 容器管理工具

管理工具连接runtime与用户，对用户提供图形或命令方式操作，然后管理工具将用户操作传递给runtime执行。

  • lxc是lxd的管理工具
  • Runc的管理工具是docker engine，docker engine包含后台deamon和cli两部分，大家经常提到的Docker就是指的docker engine
  • Rkt的管理工具是rkt cli

查看docker engine

[root@ubuntu2104 ~]# docker version
Client: Docker Engine - Community
 Version:           20.10.7
 API version:       1.41
 Go version:        go1.13.15
 Git commit:        f0df350
 Built:             Wed Jun  2 12:00:45 2021
 OS/Arch:           linux/amd64
 Context:           default
 Experimental:      true

Server: Docker Engine - Community
 Engine:
  Version:          20.10.7
  API version:      1.41 (minimum version 1.12)
  Go version:       go1.13.15
  Git commit:       b0f5bc3
  Built:            Wed Jun  2 11:58:56 2021
  OS/Arch:          linux/amd64
  Experimental:     false
 containerd:
  Version:          1.4.6
  GitCommit:        d71fcd7d8303cbf684402823e425e9dd2e99285d
 runc:
  Version:          1.0.0-rc95
  GitCommit:        b9ee9c6314599f1b4a7f497e1f1f856fe433d3b7
 docker-init:
  Version:          0.19.0
  GitCommit:        de40ad0

1.1.10.4 容器定义工具

容器定义工具允许用户定义容器的属性和内容，以方便容器能够被保存、共享和重建。

Docker image：是docker容器的模板，runtime依据docker image创建容器

Dockerfile：包含N个命令的文本文件，通过dockerfile创建出docker image

ACI(App Container Image)：与docker image类似，是CoreOS开发的rkt容器的镜像格式

1.1.10.5 镜像仓库Registry

统一保存镜像而且是多个不同镜像版本的地方，叫做镜像仓库

  • Docker hub：docker官方的公共仓库，已经保存了大量的常用镜像，可以方便大家直接使用
  • 阿里云，网易等第三方镜像的公共仓库
  • lmage registry：docker官方提供的私有仓库部署工具，无web管理界面，目前使用较少
  • Harbor：vmware提供的自带web界面自带认证功能的镜像私有仓库，目前有很多公司使用

镜像地址格式

docker.io/library/alpine
harbor.waluna.top/project/centos:7.2.1511
registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/luna/waluna:v1
172.18.200.101/project/centos:latest
172.18.200.101/project/java-7.0.59:v1

1.1.10.6 容器编排工具

当多个容器在多个主机运行的时候，单独管理容器是相当复杂而且很容易出错，而且也无法实现某一台主机宕机后容器自动迁移到其他主机从而实现高可用的目的，也无法实现动态伸缩的功能，因此需要有一种工具可以实现统一管理、动态伸缩、故障自愈、批量执行等功能，这就是容器编排引擎

容器编排通常包括容器管理、调度、集群定义和服务发现等功能

  • Docker compose：docker官方实现单机的容器的编排工具
  • Docker swarm：docker官方开发的容器编排引擎，支持overlay network
  • Mesos+Marathon：Mesos是Apache下的开源分布式资源管理框架，它被称为是分布式系统的内核。Mesos最初是由加州大学伯克利分校的AMPLab开发的，后在Twitter得到广泛使用。通用的集群组员调度平台，mesos(资源分配)与marathon(容器编排平台)一起提供容器编排引擎功能
  • Kubernetes：google领导开发的容器编排引擎，内部项目为Borg，且其同时支持docker和CoreOS，当前已成为容器编排工具事实上的标准

1.1.11 docker(容器)的依赖技术

容器网络：
docker自带的网络docker network仅支持管理单机的容器网络，当多主机运行的时候需要使用第三方开源网络，例如：calico、flannel等

服务发现：
容器的动态扩容特性决定了容器IP也会随之变化，因此需要有一种机制开源自动识别并将用户请求动态转发到新创建的容器上，kubernetes自带服务发现功能，需要结合kube-dns服务解析内部域名

容器监控：
可以通过原生命令docker ps/top/stats查看容器运行状态，另外也可以使用Prometheus、heapster等第三方监控工具监控容器的运行状态

数据管理：
容器的动态迁移会导致其在不同的Host之间迁移，因此如何保证与容器相关的数据也能随之迁移或随时访问，可以使用逻辑卷/存储挂载等方式解决

日志收集：
docker原生的日志查看工具docker logs，但是容器内部的日志需要通过ELK等专门的日志收集分析和展示工具进行处理