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最近幾年，幾乎所有的大型互聯網公司都在做兩件同樣的事情，一是重構前端框架，二是重構後端微服務。微服務很火，無論你用或者不用，它都將繼續火下去，這是由日益龐大的系統的高可用需求決定的。
微服務注重單一職責的小型功能模塊拆分，獨立部署運維，模塊間互相隔離，通過API交互來搭建系統。原本一個工程能搞定的事情，現在需要搭建很多工程；原本只需要部署運維一套應用，現在卻需要部署運維很多套。於是，SpringBoot橫空出世，解決了多工程的標準化規範和快速開發需求。
Docker之類的容器也應運而生，解決了多應用快速部署的運維需求。
今天我們的微服務實踐之旅，介紹Docker的基本概念和入門應用。
什麼是Docker
Docker是一種容器技術，最開始是dotCloud公司的一個內部項目，開源後迅速火遍IT界，以至於dotCloud公司都改名爲Docker，目前在國內外互聯網公司都着有非常廣泛的應用。
Docker有一個形象的比喻——集裝箱，集裝箱內部可以裝任意類型的物資，而外部表現都是無差異的大型密封箱子，這樣就解決了同一艘貨輪同時運輸食品和化學物品的難題，因爲集裝箱之間互不干擾。Docker就是承載不同軟件服務及運行環境的集裝箱。
Docker的LOGO是一條藍鯨載着一堆集裝箱，口號是Build, Ship, and Run Any App, Anywhere，這跟當年Java提出的Write Once, Run Anywhere有異曲同工之處。然而，Docker和Java是兩種完全不一樣的事物，沒有人會把他們放在一起比較，Docker更多的會被拿來跟虛擬機做比較。
如果想通過虛擬機來運行Web應用，首先得給虛擬機分配CPU、內存等硬件資源，接着安裝操作系統，這樣才能讓虛擬機運轉起來，然後才能開始真正的應用部署。即便只是想在虛擬機上運行一個最簡單的HelloWorld頁面，也必須做前面這幾件事情，而且裝完後隨隨便便就是幾個G的虛擬機文件。而用Docker來跑一個Web應用就簡單多了，一行命令搞定，幾乎不佔任何多餘的磁盤空間，毫秒級啓動速度，效果跟虛擬機幾乎完全一樣。
上圖是虛擬機（左）和Docker（右）的架構比較，可以看出它們之間主要的不同點在於中間層，虛擬機通過Hypervisor虛擬出多臺客戶機，應用最終運行在客戶機的操作系統上；Docker則沒有客戶機的概念，直接運行在Docker引擎上，應用之間也是相互隔離的。可以這麼說，Docker是輕量版的“虛擬機”，這種輕量給Docker帶來了廣闊的應用。
Docker安裝
Docker起源於Linux操作系統，目前官方也開始支持較新版本的Windows操作系統，前提是需要開啓Hyper-V。下面我們以CentOS爲例來說明Docker的安裝過程。
如果系統曾經裝過Docker，那麼先卸載掉舊版本，卸載腳本如下，不曾安裝過則可忽略此步驟：
yum remove docker \
docker-client \
docker-client-latest \
docker-common \
docker-latest \
docker-latest-logrotate \
docker-logrotate \
docker-selinux \
docker-engine-selinux \
docker-engine
然後開始安裝依賴包，需保證操作系統可以訪問互聯網：
yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2
添加Docker的yum源，由於官方源指向國外倉庫，下載速度可能會比較慢，國內鏡像站會快很多，因此這裏選用國內中科大的yum源，添加後刷新一下本地緩存：
yum-config-manager--add-repo https://mirrors.ustc.edu.cn/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo
yum makecache fast
然後就可以用yum命令進行Docker安裝了：
yum install docker-ce
docker-ce指的是社區版，對應的有docker-ee商業版。用yum命令安裝Docker，默認會安裝最新的Stable版本，也可以指定版本安裝，一般採用默認最新穩定版就行。
安裝完成後啓動Docker：
systemctl start docker
運行hello-world鏡像驗證一下是否啓動成功：
docker run hello-world
成功會看到Hello from Docker字樣信息，其他信息在不同電腦上不完全一樣：
如果需要讓系統開機自動啓動Docker，運行一下命令：
systemctl enable docker
Docker基本概念
Docker有三大組件，分別是鏡像（Image）、容器（Container）和倉庫（Registry），即使是上面最簡單的hello-world測試例子，也存在這三大組件的影子。
鏡像是容器的模板，容器是鏡像的實例，一個鏡像可以啓動多個容器，它們之間的關係跟面向對象程序設計中類和實例的關係是相似的。在上面的例子中，hello-world是一個鏡像，它本身是一個特殊的文件系統，裏面包含運行hello-world所需要的程序、依賴庫、配置信息、腳本等。通過docker run hello-world命令可以啓動一個容器，容器啓動後會按照鏡像中定義的信息，順序執行每一條命令。因此，根據同一個鏡像文件啓動的多個容器，它們之間的運行結果基本上是完全一樣的，這樣有效避免了類似在測試環境正常運行的功能到生產環境就出現Bug的“詭異事件”。
倉庫是存放Docker鏡像的地方，分爲本地倉庫和中央倉庫。Docker鏡像在製作完成後，可以看作是一個由多層文件組成的一個特殊程序包，可以在網絡上進行分發，分發出去的鏡像跟原始鏡像完全一樣，因此根據鏡像創建的容器也是一樣的。Docker提供了一個官方鏡像倉庫Docker Hub，上面已經包含非常多高質量的開源產品鏡像，比如Nginx、IIS、Tomcat，也包括一些精簡版的操作系統鏡像,，比如centos、ubuntu等，這些鏡像都可以拿來即用。當我們需要定製一個鏡像時，往往是從這些高質量鏡像中選用一個功能接近的，然後進行相應的改造，生成適用自身產品的鏡像，用於產品的快速發佈、上線。
當需要創建容器時，運行一下docker run [鏡像名]:[版本號]，Docker引擎會先在本地倉庫搜索對應版本號的鏡像，當本地找不到該鏡像時，會根據配置的中央倉庫地址到遠程服務器上去搜，找到後下載到本地倉庫。回頭看一下前面docker run hello-world例子的輸出截圖，第一行是Unanle to find image ‘hello-world:latest’ locally，因爲是第一次運行，所以本地還沒有hello-world鏡像；第二行開始從遠程鏡像倉庫拉取鏡像，最後纔是啓動容器，輸出結果。再次運行docker run hello-world，會直接輸出結果，不再有相關下載信息了。
中央倉庫可以通過添加或修改在/etc/docker/daemon.json文件來指定，內容如下：
{ "registry-mirrors": ["https://registry.docker-cn.com"] }
Docker示例
現有裝好Docker的Linux服務器一臺，Java程序包ip.war一個，要求將這個ip.war部署並運行起來。
如果不用Docker的話，傳統的部署方式我們需要做下面這些步驟：
-
安裝JDK，並設置JAVA_HOME、PATH等環境變量；
-
安裝Tomcat，並設置CATALINA_HOME等環境變量；
-
將ip.war放到Tomcat的webapps目錄下，或者修改server.xml文件指向ip.war；
-
運行startup.sh腳本啓動Tomcat。
傳統方式我們就不動手做了。如果改用Docker來運行ip.war，上面的步驟統統可以省掉，只需要一行命令就夠，如下：
docker run -v /data/package:/usr/local/tomcat/webapps -it --net=host tomcat:latest
說明一下，ip.war包裏有一個/ip/IPServlet的API，用於獲取客戶端的IP地址。我本地的IP是192.168.128.1，服務器的IP是192.168.128.200。訪問接口驗證一下部署結果，沒毛病。
注意，Linux服務器上可沒有安裝JDK和Tomcat，程序是在Docker容器裏面運行的。
解釋一下這行神奇的命令。
docker run tomcat:latest是命令主體，中間部分是參數列表。
-v /data/package:/usr/local/tomcat/webapps表示將Linux上的/data/package目錄掛載到Docker容器裏的/usr/local/tomcat/webapps目錄下，這樣當容器內讀寫/usr/local/tomcat/webapps目錄時，實際上操作的是Linux上的/data/package目錄，ip.war包就是放在這個目錄下的。容器可以看作是一個無狀態的黑盒，需要跟外界交互才能產生有效的結果，掛載目錄就成了Docker黑盒與外界打交道的主要接口。
-net=host表示容器內直接共享主機的網絡和端口，因此我們可以通過主機的IP和端口來訪問實際上運行在容器中的服務。
-it指啓用一個交互式的僞終端，國際慣例。
此外還有其他各種各樣的參數，此處只是列出了運行Tomcat的最小化參數列表。
Docker作用
前面的例子已經給我們展示了Docker短小精悍的特點，這個特點可以讓Docker在很多場合有用武之地，比如微服務就是Docker的主場之一。
在一個純淨的系統中，一行命令運行一個war包，意味着應用的遷移和水平擴展也能一行命令搞定，這對微服務來說簡直就是雪中送炭。微服務架構講究服務拆分和獨立部署，程序包的粒度小、數量多，每個服務還要多副本、高可用，這用傳統方式來運維的話工作量巨大，而用Docker來做就跟玩兒似的。服務掛了？沒事，給我10秒鐘，我再給你起5個！
Docker的輕量化，也使得同一臺服務器上可以運行更多互不干擾的獨立服務。微服務支持用異構語言來開發服務，想在一臺Linux服務器上同時運行Java5、Java8、C#、Go、Python、PHP程序？沒問題，Docker容器統統幫你實現，每種語言分別創建一個容器來運行，而且理論上都只需要一行命令就能讓服務跑起來。
有一種程序跟Docker鏡像很像，那就是iOS的App；有一種商店也跟Docker Hub類似，那就是AppStore。既然如此，未來何嘗不可以通過Docker中央倉庫來發布軟件服務呢？事實上這正在發生。以後從網上下載一個軟件，可能是exe，也可能是一個Docker鏡像文件。將鏡像load到電腦上的本地倉庫，運行一條命令，一套或開源或商業的軟件系統就運行起來了，所有複雜的操作、配置都已經封裝在鏡像裏頭，用戶可以直接體驗最終的結果。
似乎Docker強大的功能皆來源於鏡像，然而，無論多麼強大的鏡像，最終都可以通過一個叫做Dockerfile的文件來構建。Dockerfile玄機幾何，我們以後再介紹。
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