Docker 是 2014 年最爲火爆的技術之一,幾乎所有的程序員都聽說過它。Docker 是一種“輕量級”容器技術,它幾乎動搖了傳統虛擬化技術的地位,現在國內外已經有越來越多的公司開始逐步使用 Docker 來替換現有的虛擬化平臺了。作爲一名 Java 程序員,我們是時候一起把 Docker 學起來了!
本文會對虛擬化技術與 Docker 容器技術做一個對比,然後引出一些 Docker 的名詞術語,比如:容器、鏡像等,隨後將使用 Docker 搭建一個 Java Web 運行環境,最後將對本文做一個總結。
我們先來回顧一下傳統虛擬化技術的體系架構:
可見,我們在宿主機的操作系統上,可安裝了多個虛擬機,而在每個虛擬機中,通過虛擬化技術,實現了一個虛擬操作系統,隨後,就可以在該虛擬操作系統上,安裝自己所需的應用程序了。這一切看似非常簡單,但其中的技術細節是相當高深莫測的,大神級人物都不一定說得清楚。
凡是使用過虛擬機的同學,應該都知道,啓動虛擬機就像啓動一臺計算機,初始化過程是相當慢的,我們需要等很久,才能看到登錄界面。一旦虛擬機啓動以後,就可以與宿主機建立網絡連接,確保虛擬機與宿主機之間是互聯互通的。不同的虛擬機之間卻是相互隔離的,也就是說,彼此並不知道對方的存在,但每個虛擬機佔用的都是宿主機的硬件與網絡資源。
我們再來對比一下 Docker 技術的體系架構吧:
可見,在宿主機的操作系統上,有一個 Docker 服務在運行(或者稱爲“Docker 引擎”),在此服務上,我們可開啓多個 Docker 容器,而每個 Docker 容器中可運行自己所需的應用程序,Docker 容器之間也是相互隔離的,同樣地,都是佔用的宿主機的硬件與網絡資源。
Docker 容器相對於虛擬機而言,除了在技術實現上完全不一樣以外,啓動速度較虛擬機而言有本質的飛躍,啓動一個容器只在眨眼瞬間。不管是虛擬機還是 Docker 容器,它們都是爲了隔離應用程序的運行環境,節省我們的硬件資源,爲我們開發人員提供福利。
我們再來看看 Docker 的 Logo 吧:
很明顯,這是一隻鯨魚,它託着許多集裝箱。我們可以把宿主機可當做這隻鯨魚,把相互隔離的容器可看成集裝箱,每個集裝箱中都包含自己的應用程序。這 Logo 簡直的太形象了!
需要強調的是,筆者並非否定虛擬化技術,而是想通過本文讓更多的讀者瞭解如何使用 Docker 技術,讓大家知道除了虛擬化技術以外,還有另一種替代技術,也能讓應用程序隔離起來。
下面,我們將結合一個 Java Web 應用的部署過程,來描述如何“烹飪”Docker 這份美味佳餚。您準備好了嗎?我們現在就開始!
原料
前提條件
首先,您要準備一個 CentOS 的操作系統,虛擬機也行。總之,可以通過 Linux 客戶端工具訪問到 CentOS 操作系統就行。
需要說明的是,Ubuntu 或其它 Linux 操作系統也能玩 Docker,只不過本文選擇了以 CentOS 爲例,僅此而已。
CentOS 具體要求如下:
- 必須是 64 位操作系統
- 建議內核在 3.8 以上
通過以下命令查看您的 CentOS 內核:
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如果執行以上命令後,輸出的內核版本號低於 3.8,請參考下面的方法來來升級您的 Linux 內核。
對於 CentOS 6.5 而言,內核版本默認是 2.6。首先,可通過以下命令安裝最新內核:
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隨後,編輯以下配置文件:
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將default=1
修改爲default=0
。
最後,通過reboot
命令重啓操作系統。
重啓後如果不出意外的話,再次查看內核,您的 CentOS 內核將會顯示爲 3.10。
如果到這裏,您和我們所期望的結果是一致的。恭喜您!下面我們就一起來安裝 Docker 了。
安裝 Docker
只需通過以下命令即可安裝 Docker 軟件:
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可使用以下命令,查看 Docker 是否安裝成功:
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若輸出了 Docker 的版本號,則說明安裝成功了,可通過以下命令啓動 Docker 服務:
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一旦 Docker 服務啓動完畢,我們下面就可以開始使用 Docker 了。
做法
就像曾經安裝軟件一樣,我們首先需要有一張刻錄了該軟件的光盤,如果您使用的是虛擬光驅,那麼就需要運行一種名爲“鏡像”的文件,通過它來安裝軟件。在 Docker 的世界裏,也有一個名爲“鏡像”的東西,已經安裝我們所需的操作系統,我們一般成爲“Docker 鏡像”,本文簡稱“鏡像”。
那麼問題來了,我們從哪裏下載鏡像呢?
Docker 官網 確實已經提供了所有的鏡像下載地址,可惜在國內卻是無法訪問的。幸好國內好心人提供了一個 Docker 中文網,在該網站上可以下載我們所需的 Docker 鏡像。
下載鏡像
我們不妨還是以 CentOS 爲例,通過以下步驟,下載一個 CentOS 的鏡像。
首先,訪問 Docker 中文網,在首頁中搜索名爲“centos”的鏡像,在搜索的結果中,有一個“官方鏡像”,它就是我們所需的。
然後,進入 CentOS 官方鏡像頁面,在“Pull this repository”輸入框中,有一段命令,把它複製下來,在自己的命令行上運行該命令,隨後將立即下載該鏡像。
最後,使用以下命令查看本地所有的鏡像:
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當下載完成後,您應該會看到:
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如果看到以上輸出,說明您可以使用“docker.cn/docker/centos”這個鏡像了,或將其稱爲倉庫(Repository),該鏡像有一個名爲“centos6”的標籤(Tag),此外還有一個名爲“25c5298b1a36 ”的鏡像 ID(可能您所看到的鏡像 ID 與此處的不一致,那是正常現象,因爲這個數字是隨機生成的)。此外,我們可以看到該鏡像只有 215.8 MB,非常小巧,而不像虛擬機的鏡像文件那樣龐大。
現在鏡像已經有了,我們下面就需要使用該鏡像,來啓動容器。
啓動容器
容器是在鏡像的基礎上來運行的,一旦容器啓動了,我們就可以登錄到容器中,安裝自己所需的軟件或應用程序。既然鏡像已經下載到本地,那麼如何才能啓動容器呢?
只需使用以下命令即可啓動容器:
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這條命令比較長,我們稍微分解一下,其實包含以下三個部分:
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其中,相關參數包括:
-i
:表示以“交互模式”運行容器-t
:表示容器啓動後會進入其命令行-v
:表示需要將本地哪個目錄掛載到容器中,格式:-v <宿主機目錄>:<容器目錄>
假設我們的所有安裝程序都放在了宿主機的/root/software/
目錄下,現在需要將其掛載到容器的/mnt/software/
目錄下。
需要說明的是,不一定要使用“鏡像 ID”,也可以使用“倉庫名:標籤名”,例如:docker.cn/docker/centos:centos6。
初始命令表示一旦容器啓動,需要運行的命令,此時使用“/bin/bash”,表示什麼也不做,只需進入命令行即可。
安裝相關軟件
爲了搭建 Java Web 運行環境,我們需要安裝 JDK 與 Tomcat,下面的過程均在容器內部進行。我們不妨選擇/opt/
目錄作爲安裝目錄,首先需要通過cd /opt/
命令進入該目錄。
安裝 JDK
首先,解壓 JDK 程序包:
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然後,重命名 JDK 目錄:
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安裝 Tomcat
首先,解壓 Tomcat 程序包:
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然後,重命名 Tomcat 目錄:
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設置環境變量
首先,編輯.bashrc
文件
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然後,在該文件末尾添加如下配置:
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最後,需要使用source
命令,讓環境變量生效:
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編寫運行腳本
我們需要編寫一個運行腳本,當啓動容器時,運行該腳本,啓動 Tomcat,具體過程如下:
首先,創建運行腳本:
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然後,編輯腳本內容如下:
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注意:這裏必須先加載環境變量,然後使用 Tomcat 的運行腳本來啓動 Tomcat 服務。
最後,爲運行腳本添加執行權限:
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退出容器
當以上步驟全部完成後,可使用exit
命令,退出容器。
隨後,可使用如下命令查看正在運行的容器:
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此時,您應該看不到任何正在運行的程序,因爲剛纔已經使用exit
命令退出的容器,此時容器處於停止狀態,可使用如下命令查看所有容器:
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輸出如下內容:
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記住以上CONTAINER ID
(容器 ID),隨後我們將通過該容器,創建一個可運行 Java Web 的鏡像。
創建 Java Web 鏡像
使用以下命令,根據某個“容器 ID”來創建一個新的“鏡像”:
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該容器的 ID 是“57c312bbaad1”,所創建的鏡像名是“huangyong/javaweb:0.1”,隨後可使用鏡像來啓動 Java Web 容器。
啓動 Java Web 容器
有必要首先使用docker images
命令,查看當前所有的鏡像:
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可見,此時已經看到了最新創建的鏡像“huangyong/javaweb:0.1”,其鏡像 ID 是“fc826a4706af”。正如上面所描述的那樣,我們可以通過“鏡像名”或“鏡像 ID”來啓動容器,與上次啓動容器不同的是,我們現在不再進入容器的命令行,而是直接啓動容器內部的 Tomcat 服務。此時,需要使用以下命令:
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稍作解釋:
-d
:表示以“守護模式”執行/root/run.sh
腳本,此時 Tomcat 控制檯不會出現在輸出終端上。-p
:表示宿主機與容器的端口映射,此時將容器內部的 8080 端口映射爲宿主機的 58080 端口,這樣就向外界暴露了 58080 端口,可通過 Docker 網橋來訪問容器內部的 8080 端口了。--name
:表示容器名稱,用一個有意義的名稱命名即可。
關於 Docker 網橋的內容,需要補充說明一下。實際上 Docker 在宿主機與容器之間,搭建了一座網絡通信的橋樑,我們可通過宿主機 IP 地址與端口號來映射容器內部的 IP 地址與端口號,
在一系列參數後面的是“鏡像名”或“鏡像 ID”,怎麼方便就怎麼來。最後是“初始命令”,它是上面編寫的運行腳本,裏面封裝了加載環境變量並啓動 Tomcat 服務的命令。
當運行以上命令後,會立即輸出一長串“容器 ID”,我們可通過docker ps
命令來查看當前正在運行的容器。
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品嚐
在瀏覽器中,輸入以下地址,即可訪問 Tomcat 首頁:
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注意:這裏使用的是宿主機的 IP 地址,與對外暴露的端口號 58080,它映射容器內部的端口號 8080。
總結
通過本文,我們瞭解了 Docker 是什麼?它與虛擬機的差別在哪裏?以及如何安裝 Docker?如何下載 Docker 鏡像?如何運行 Docker 容器?如何在容器內安裝應用程序?如何在容器上創建鏡像?如何以服務的方式啓動容器?這一切看似簡單,但操作也是相當繁瑣的,不過熟能生巧,需要我們不斷地操練。
除了這種手工生成 Docker 鏡像的方式以外,還有一種更像是寫代碼一樣,可以自動地創建 Docker 鏡像的方式。只需要我們編寫一個 Dockerfile 文件,隨後使用docker build
命令即可完成以上所有的手工操作。