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Docker與Kubernetes系列(一): Docker的基本概念

映象

我們都知道,作業系統分為核心和使用者空間。對於 Linux 而言,核心啟動後,會掛載 root 檔案系統為其提供使用者空間支援。而 Docker 映象(Image),就相當於是一個 root 檔案系統。比如官方映象 ubuntu:14.04 就包含了完整的一套 Ubuntu 14.04 最小系統的 root 檔案系統。

Docker 映象是一個特殊的檔案系統,除了提供容器執行時所需的程式、庫、資源、配置等檔案外,還包含了一些為執行時準備的一些配置引數(如匿名卷、環境變數、使用者等)。映象不包含任何動態資料,其內容在構建之後也不會被改變。

分層儲存

因為映象包含作業系統完整的 root 檔案系統,其體積往往是龐大的,因此在 Docker 設計時,就充分利用 Union FS

 的技術,將其設計為分層儲存的架構。所以嚴格來說,映象並非是像一個 ISO 那樣的打包檔案,映象只是一個虛擬的概念,其實際體現並非由一個檔案組成,而是由一組檔案系統組成,或者說,由多層檔案系統聯合組成。

映象構建時,會一層層構建,前一層是後一層的基礎。每一層構建完就不會再發生改變,後一層上的任何改變只發生在自己這一層。比如,刪除前一層檔案的操作,實際不是真的刪除前一層的檔案,而是僅在當前層標記為該檔案已刪除。在最終容器執行的時候,雖然不會看到這個檔案,但是實際上該檔案會一直跟隨映象。因此,在構建映象的時候,需要額外小心,每一層儘量只包含該層需要新增的東西,任何額外的東西應該在該層構建結束前清理掉。

分層儲存的特徵還使得映象的複用、定製變的更為容易。甚至可以用之前構建好的映象作為基礎層,然後進一步新增新的層,以定製自己所需的內容,構建新的映象。

關於映象構建,將會在後續相關章節中做進一步的講解。

容器

映象(Image)和容器(Container)的關係,就像是面向物件程式設計中的例項一樣,映象是靜態的定義,容器是映象執行時的實體。容器可以被建立、啟動、停止、刪除、暫停等。

容器的實質是程序,但與直接在宿主執行的程序不同,容器程序運行於屬於自己的獨立的 名稱空間。因此容器可以擁有自己的 root 檔案系統、自己的網路配置、自己的程序空間,甚至自己的使用者 ID 空間。容器內的程序是執行在一個隔離的環境裡,使用起來,就好像是在一個獨立於宿主的系統下操作一樣。這種特性使得容器封裝的應用比直接在宿主執行更加安全。

前面講過映象使用的是分層儲存,容器也是如此。每一個容器執行時,是以映象為基礎層,在其上建立一個當前容器的儲存層,我們可以稱這個為容器執行時讀寫而準備的儲存層為容器儲存層

容器儲存層的生存週期和容器一樣,容器消亡時,容器儲存層也隨之消亡。因此,任何保存於容器儲存層的資訊都會隨容器刪除而丟失。

按照 Docker 最佳實踐的要求,容器不應該向其儲存層內寫入任何資料,容器儲存層要保持無狀態化。所有的檔案寫入操作,都應該使用 資料卷(Volume)、或者繫結宿主目錄,在這些位置的讀寫會跳過容器儲存層,直接對宿主(或網路儲存)發生讀寫,其效能和穩定性更高。

資料卷的生存週期獨立於容器,容器消亡,資料卷不會消亡。因此,使用資料卷後,容器可以隨意刪除、重新 run,資料卻不會丟失。

倉庫

映象構建完成後,可以很容易的在當前宿主上執行,但是,如果需要在其它伺服器上使用這個映象,我們就需要一個集中的儲存、分發映象的服務,Docker Registry 就是這樣的服務。 一個 Docker Registry 中可以包含多個倉庫(Repository);每個倉庫可以包含多個標籤(Tag);每個標籤對應一個映象。

一般而言,一個倉庫包含的是同一個軟體的不同版本的映象,而標籤則用於對應於軟體的的不同版本。我們可以通過 <倉庫名>:<標籤> 的格式來指定具體是哪個版本的映象。如果不給出標籤,將以 latest 作為預設標籤。

以 Ubuntu 映象 為例,ubuntu 是倉庫的名字,其內包含有不同的版本標籤,如,14.0416.04。我們可以通過 ubuntu:14.04,或者 ubuntu:16.04 來具體指定所需哪個版本的映象。如果忽略了標籤,比如 ubuntu,那將視為 ubuntu:latest

倉庫名經常以 兩段式路徑 形式出現,比如 jwilder/nginx-proxy,前者往往意味著 Docker Registry 多使用者環境下的使用者名稱,後者則往往是對應的軟體名。但這並非絕對,取決於所使用的具體 Docker Registry 的軟體或服務。


四、安裝

這個就不多說了。