深入理解docker原理

作者: voidFan | 来源:发表于2021-03-30 21:33 被阅读0次

深入理解docker原理
docker进阶必读
开源框架_02ButterKnife
Docker网络模型以及容器通信
Docker Swarm——集群管理
学习资料
用一个实际例子理解Docker volume工作原理
ButterKnife原理与源码分析
深入理解Java并发之synchronized实现原理
（转载）深入理解多线程（四）—— Moniter的实现原理

docker

Docker通过一个包括应用程序运行时所需的一切的可执行镜像启动容器，包括代码、运行时库文件、环境变量和配置文件等。
1.文件系统隔离：每个容器都有自己得root文件系统。
2.进程隔离：每个容器都运行在自己独立的进程环境中。
3.容器间的虚拟网络接口和IP地址都是分开的。
4.资源隔离和分组：使用cgroup将CPU和内存之类的资源独立分配给每个Docker容器。
5.写时复制：文件系统都是通过写时复制创建的，这就意味着文件系统是分层的、快速的，并且占用磁盘空间小。
6.日志：容器产生的STDOUT、STDIN和STDERR这些IO流都会被收集并记入日志，用来进行日志分析和故障排除。
7.交互式shell：用户可以创建一个伪tty终端、将其连接到STDIN，为容器提供一个交互式shell。
8.灵活性：大多数应用程序均能被装箱。
9.轻量级：容器利用并共享主机内核。
10.可交互：可以即时的更新和升级。
11.可移植：一处构建，到处运行。
12.可扩展性：可以增加和分发容器副本。

docker
Docker 源码分析

docker镜像制作

查看docker进程状态

systemctl status docker #查看docker的服务状态
systemctl start docker  #启动 docker 服务

获取base镜像(以centos为例)

docker search centos
docker pull centos
docker images         # 查看镜像

通过镜像创建容器

docker run -tid --name=<容器名> <image_id> /bin/bash  # 创建容器并运行
docker ps -a                                         # 查看所有容器的基本信息
docker inspect <container_id>                        # 查看容器详情
docker exec -it <容器名> /bin/bash                    # 进入容器
exit       #退出容器

容器创建

# 将容器打包制作成镜像
docker commit -m '镜像描述' -a '制作者' <容器名> <制作后的镜像名>  #制作镜像
# 将制作好的镜像打成 tar 包
docker save -o <tar包的名字> <镜像名>
# tar包的使用
docker load < tar包所在路径  #
docker images               # 查看加载的镜像

docker容器的生命周期

创建一个容器的主要步骤

1. docker pull xxx  #拉取镜像
2. docker create    #创建一个容器（未启动）
3. 为容器分配文件系统
4. 为容器创建网络
5. 启动容器

容器间基于 --link 的单向通信

# 1、启动一个数据库容器
docker run -dti --name <mydb> redis
# 2、启动一个web服务
docker run --name <myweb> --link mydb -dti centos
# 3、进入web容器
docker exec -ti <contain_id> /bin/bash
# 4、在容器ping
ping mydb

容器间利用 brige 网桥实现双向通信

# 1、查看当前网桥 
docker network ls
# 2、创建一个新的my-bridge网桥
docker network create -d bridge my-bridge
# 3、将远行的容器加入到网桥my-bridge
docker network connect my-bridge app1
docker network connect my-bridge app2
docker network connect my-bridge app3
# 4、在app1容器中，可以ping app2
ping app2

Volume数据共享

docker run 时用 -v 宿主机目录：容器中的目录
docker run -it -v /宿主机绝对路径目录:/容器内目录:ro 镜像名【带权限】

创建webpage的容器卷 (/usr/local/tomcat/webapps)

docker create --name webpage -v 宿主机目录：容器中的目录 tomcat /bin/true

docker run -dti -p 8001:8080 --volumes-from webpage --name tomcat1 tomcat /bin/bash
docker run -dti -p 8002:8080 --volumes-from webpage --name tomcat2 tomcat /bin/bash
docker run -dti -p 8003:8080 --volumes-from webpage --name tomcat3 tomcat /bin/bash

docker_compose安装

单机容器编排工具

Docker Login命令用于登陆Docker Registry

登陆成功Docker会将token存储在~/.docker/config.json文件中，从而作为拉取私有镜像的凭证。

# docker login [option] [server]
option列表如下：
    --password, -p：密码
    --password-stdin：从标准输入中读取密码
    --username, -u：用户名
eg:
docker login --username=cheergoivan registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com

docker实现原理

Namespaces:主要起隔离作用
1. pid namespace：进程隔离
2. net namespace：网络管理
3. ipc namespace：IPC（进程间通信）资源管理
4. mnt namespace：文件系统挂载管理
5. uts namespace：内核和版本标识符隔离。
Control groups:控制组（限制容器对物理资源的使用，eg:cpu、内存）
UnionFS：联合文件系统（为容器提供块功能，也就是文件系统）
Container format:容器格式

Dockerfile 文件怎么写

FROM tomcat:latest           # 利用FROM命令设置基准镜像
WORKDIR /usr/local/workdir   # cd /usr/local/workdir
ADD test.tar.gz /            # 添加文件到根目录并自动解压
ADD docker_web ./            # ADD用于复制本地文件到镜像中, ADD除了复制，还具备添加远程文件功能
EXPOST 8080                  # docker run -p 8000:8080 tomcat
ENV JAVA_HOME /usr/local/openjdk8
RUN $(JAVA_HOME)/bin/java-jar xxx.jar  # 在docker build 构建时执行的命令
ENTRYPOINT ["ps"]                      # docker run 容器启动时执行的命令
CMD ["-ef"]                            # docker run 容器运行后执行的默认的命令或参数

docker源码解析

docker源码目录下有docker-engine、docker-ce、cli等子项目。
docker-ce的components下也有cli，engine和packaging。
发现docker-ce下的cli和engine与docker家目录下得docker-engine和cli是一样得。也就是docker-ce只是组合了docker-engine，cli等。
1. 如何生成命令行供我们使用？

2. 在调用命令行后，如何访问到docker server 提供的 restful api?

3. docker engine 一定在监听 restful api 对应的地址！

4. docker engine 收到指令，接下来如何执行
命令行模块的入口：docker-ce/components/cli/cmd/docker/docker.go
每个具体的命令实现：docker-ce/components/cli/cli/command (如：image镜像相关，container容器相关)
排查容器启动流程，当然去container目录下，可以看到容器相关命令对应的文件start.go

package main
import (
    "github.com/spf13/cobra"  //命令行功能依赖的三方库
)
func runStart(dockerCli command.Cli, opts *startOptions) error {
    //TODO:利用cobra包解析后，命令行访问docker server提供的restful api
    return dockerCli.Client().ContainerStart(ctx, container, startOptions)
}
func NewStartCommand(dockerCli command.Cli) *cobra.Command {
    //TODO:
    return runStart(dockerCli, &opts)
}

dockerCli指向 docker/engine/client/container_start.go:ContainerStart方法, 访问restful api的封装方法。

func (cli *Client) ContainerStart(ctx context.Context, containerID string, options types.ContainerStartOptions) error {
    //TODO:ContainerStart 方法调用的是 cli.post
}

服务端找到监听这个地址的方法是如何处理的。
docker server的入口函数在 engine目录下： docker.go
再看路由的定义 components/engine/api/server/router/container/container.go

func (r *containerRouter) initRouter() {
    r.routes = []router.Route{
        router.NewPostRoute("/containers/create", r.postContainersCreate),
    }
}

分析postContainersCreate方法中的关键方法是：s.backend.ContainerCreate()
engine/api/server/router/container/backend.go 中可以找到 ContainerStart的接口定义
ContainerStart真正的定义在components/engine/daemon/start.go中可以看到daemon.containerStart（）

docker 应用

mysql安装部署

docker pull mysql
docker run -di --name mysqlServer -p 3306:3306 -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123456 mysql
docker exec -it <CONTAINER ID> /bin/bash  # 进入mysql
mysql -u root -p123456                    # 登陆

nginx部署

docker pull nginx
docker run -di --name=nginxServer -p 80:80  nginx

redis部署

docker pull redis
docker run -di --name=rediServer -p 6379:6379 redis
redis-cli   # 可进入client

postgres部署

docker pull postgres    # 拉取Postgresq镜像
# 构建镜像容器
docker run -it --name postgres --restart always -e POSTGRES_PASSWORD='123456' -e ALLOW_IP_RANGE=0.0.0.0/0 -v /home/postgres/data:/var/lib/postgresql -p 5432:5432 -d postgres
docker exec -it postgres bash      # 进入postgres容器
su postgres                        # 切换当前用户，再登录数据库
psql -U postgres -W                # 设置pg的密码

基于docker-compose部署ElasticSearch集群(单机多节点)

1、安装前准备（问题：bootstrap checks failed）


grep vm.max_map_count /etc/sysctl.conf # 查看vm.max_map_count命令
vm.max_map_count=262144                # 内核设置需要至少设置为262144用于生产
sysctl -w vm.max_map_count=262144      # 设置实时生效

docker pull openjdk:9  # ElasticSearch是基于java, 
docker pull openjdk:11 # 需要支持LTS，jdk9以上才支持

2、部署（在/home/elasticsearch下创建docker-compose.yml）

version: '2.2'
services:
  es01:
    image: docker.elastic.co/elasticsearch/elasticsearch:7.4.0
    container_name: es01
    environment:
      - node.name=es01
      - discovery.seed_hosts=es02
      - cluster.initial_master_nodes=es01,es02
      - cluster.name=docker-cluster
      - bootstrap.memory_lock=true
      - "ES_JAVA_OPTS=-Xms512m -Xmx512m"
    ulimits:
      memlock:
        soft: -1
        hard: -1
    volumes:
      - esdata01:/usr/share/elasticsearch/data
    ports:
      - 9200:9200
    networks:
      - esnet
  es02:
    image: docker.elastic.co/elasticsearch/elasticsearch:7.4.0
    container_name: es02
    environment:
      - node.name=es02
      - discovery.seed_hosts=es01
      - cluster.initial_master_nodes=es01,es02
      - cluster.name=docker-cluster
      - bootstrap.memory_lock=true
      - "ES_JAVA_OPTS=-Xms512m -Xmx512m"
    ulimits:
      memlock:
        soft: -1
        hard: -1
    volumes:
      - esdata02:/usr/share/elasticsearch/data
    networks:
      - esnet

volumes:
  esdata01:
    driver: local
  esdata02:
    driver: local

networks:
  esnet:

3、执行docker-compose up

4、基本功能验证

curl http://127.0.0.1:9200/_cat/health      # 检查集群状态
curl http://localhost:9200/_cluster/health  # 查看集群健康
curl http://localhost:9200/_nodes?pretty    # 查看节点信息
docker logs -f es01   # 查看 es01节点的日志

docker restart es01  && docker restart es02  # 修改config/elasticsearch.yml后重启

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docker

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容器间基于 --link 的单向通信

容器间利用 brige 网桥实现双向通信

Volume数据共享

创建webpage的容器卷 (/usr/local/tomcat/webapps)

docker_compose安装

Docker Login命令用于登陆Docker Registry

docker实现原理

Dockerfile 文件怎么写

docker源码解析

1. 如何生成命令行供我们使用？

2. 在调用命令行后，如何访问到docker server 提供的 restful api?

3. docker engine 一定在监听 restful api 对应的地址！

4. docker engine 收到指令，接下来如何执行

docker 应用

mysql安装部署

nginx部署

redis部署

postgres部署

基于docker-compose部署ElasticSearch集群(单机多节点)

1、安装前准备（问题：bootstrap checks failed）

2、部署（在/home/elasticsearch下创建docker-compose.yml）

3、执行docker-compose up

4、基本功能验证

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