Docker 初探:基本指令與簡單介紹 Dockerfile 和 docker-compose

Docker 初探:基本指令與簡單介紹 Dockerfile 和 docker-compose

TL;DR

本文不會有太多語法說明,打算介紹:

  • Docker 的前世今生
  • Container 名稱由來
  • 如何運行基本的 Docker 指令
  • 簡單介紹 Dockerfile 和 docker-compose 的用途(新手常搞不清楚)

一切內容僅是讀書紀錄,讀的書請參考本文最下方的 Reference,如果有錯誤請大家指正觀念。

讀 Docker 背景之前覺得會不會因為文鄒鄒讀不下去,讀完之後才發現只有這樣才能更了解歷史脈絡,以及這個技術背後的基礎是基於什麼,也是挺有趣的。

Docker 的前世今生

Containers are based on virtualization technology.

虛擬化技術

電腦出現之後,開發者思考的是如何將程式無縫移植到其他機器還能正常執行,由於不同廠商生產的 CPU 其指令集往往差異很大、機器會連接不同硬體、運行不同作業系統等原因,所以環境一致性是最困擾的問題。在這方面,IBM 是做最早提出虛擬化的公司(60 年代),讓程式執行於虛擬環境時,看不見被隱藏的真實環境,取而代之的是被事先設定好的硬體環境,從而彌平環境問題。

  • 硬體虛擬化
    • 當時的解決方案僅限解決 IBM 大型硬體機器,成本過高,於當時也不易推廣。從前的大型網站通常採用大型實體機器,網路發展快速,漸而轉向小型機器發展,隨著雲端計算時代來臨,計算的量變得巨大,升級機器的成本指數成長,好可怕!

分散式系統

現在大型服務可以透過將應用程式分散到各地不同的小型機器上,再組成叢集一起計算、協作,完成該服務需提供的工作,就可稱作分散式系統。當很多大公司開始採用叢集方式建構服務,比如臉書,程式部署在不同機器上的環境問題又浮上檯面。(叢集定義可查看 wiki鳥哥更多介紹)

而「虛擬化技術」是電腦資源的管理技術,CPU、Storage、Network,將資源抽象化為統一介面給程式。

  • 軟體虛擬化
    • 虛擬機器(Virtual Machine)就是軟體實作,通常會在應用程式和硬體資源將建立一個 Hypervisor 層,它是統一的呼叫介面,將呼叫轉換為實體主機對應的資源呼叫方式。

容器化技術

虛擬機器,簡稱 VM,在跨平台部署有很好的表現,只是低落效率阻礙它的發展,而後衍伸了容器化技術的概念:將應用程式打包到單獨的容器中、封裝,容器可以隔離每個程式並打斷程式的依賴關係。

好處:

  • 就像堆積木(Component)一樣,結構鬆散,降低程式之間藕合性
  • 擁有統一的介面,很容易重新組裝和抽換服務的功能

提一下 Linux Containers(LXC)它是作業系統層級的虛擬化技術/容器,它運用實體機器資源再模擬虛擬環境,所以移除 Hypervisor 層,不用再轉換指令,大幅提高效率囉!

  • 主要有兩項核心功能組成:
    • Namespace 命名空間
      • 隔離的用途
      • 很容易將不同程式隔離在不同環境,也就是說不同命名空間的程式是互不可見
    • CGroups (Control Group)控制群組
      • 資源管控
      • 如同大腦般的控制該容器可用的電腦資源:CPU、Memory、IO

Docker

2013 年,dotCloud 公司將內部開發的 Docker 開源,基於上面提到的 LXC 技術基礎,將系統設計容器轉為微服務(Micro-service)的容器!因為很火熱,dotCloud 後來索性改名叫做 Docker Inc 現在成熟的 Docker 已經不是以 LXC 為架構,而是自己開發的 Libcontainer 作為底層的技術。

我們不用再管虛擬化怎麼實現的,只要管容器該怎麼操作!

(翻譯蒟蒻:只要管積木該怎麼拼 ⇒ 只要管程式元件該怎麼組成)。

Docker 啟動與執行

啟動與執行的概念

  • 啟動:啟動 Docker 時,其實啟動的是背後的 Server - Docker Daemon
  • 執行:控制 Docker CLI,透過 Docker REST API 發送指令給 Docker Daemon

Docker 四大核心模組

  • Image 映像 ⇒ 容器要打包的程式
  • Container 容器 ⇒ 隔離好的環境
  • Data Volumes
  • Network

Container 容器一詞的由來

早期的運輸皆是靠海運,因為貨物規格、形狀、材質都不一樣,工人為了最大化運用船的空間,需要花費大量時間裝卸。碼頭數量有限,如果每一艘船都很慢,效率很不佳,直到貨櫃的發明,貨櫃被設計成規格大小皆一致,大大提升運輸效率,促進全球化。

Container 的中文翻譯就是貨櫃的意思。

  • 貨櫃:把「貨物」隔離到不同「箱子」中,消除「不同貨物規格」的影響。
  • 容器:把「程式」隔離到不同「容器」中,消除「不同執行環境」的影響。

Docker Image

顯示:askie/helloworld:lastest
格式:Namespace/Repository:Tag
由此格式會用 Sha256 方式加密成為 Image ID (64 位元 16 進位字串)

  • Namespace:用來辨別組織或個人,可以寫自己名字
  • Repository:檔案名稱,寫應用程式名稱
  • Tag:參考 Git 的 Tag,也是用來記錄程式的版本

Docker 基本使用流程

Docker 基本使用流程類似於 GIT

超級類似 GIT 的概念吧!

  • DockerHub(Public)

類似 GitHub,是可以上傳跟下載的 Docker 公開庫。

  • Docker Registry(Private)

有些企業會考量隱私性及安全性,在內部網路架設一台 Docker Registry Server(Private)。

Local 端安裝好 Docker 之後… 安裝流程請參考官網,這裡不贅述。

1. 拉一個 Image 回來

  • 檢視現有 Image 有哪些:

docker image ls

  • 假設拉一個普羅米修斯回來:

docker pull prom/promtheus

  • 還記得 image 格式 Namespace/Repository:Tag?不加 tag 時,預設會拉最新版本回來!

2. Container 跑起來

  • Run 起一個 Container:用 prom/promtheus 這個 image 背景執行一個容器環境,取名叫做 prom-server。

docker run -d -p 9090:9090 --name prom-server prom/promtheus

參數說明:

  • -d 背景執行
  • -p port 號設定,本機 9090 port 來對應虛擬環境的 9090 port
  • —-name 容器名稱

3. 進入 Container 執行環境

docker exec -it prom-server /bin/sh
...
...
做你要做的事情

  • 進入執行環境中的 /bin/sh 資料夾下,類似於 SSH 進入機器的概念

4. 版控更新過的 Container 環境

docker commit -m "test" <your_image_id> askie/prometheus:v2

  • -m 輸入版本控制的訊息狀態
  • your_image_id 透過 docker image ls 取得要紀錄的 ID

5. 將新 Image 推到 Docker Registry

docker login
docker push askie/prometheus:v2

  • 要 login 需註冊並且有權限

Dockerfile

Dockerfile 是一個設定檔,專門管理單一 Container,讓我們可以透過指令的設定,快速地更新 Container 的環境。

  • Dockerfile 檔案內容,注意,首字大寫

Dockerfile 檔案的內容

  • 透過 Docker CLI 來快速更新容器環境

docker build -t vrops_prometheus

docker-compose

現在很多服務背後都是採用分散式系統的架構,所以一個微服務用一個容器裝起來,眾多的微服務,就需要使用可以管理多個 Container 的工具 docker-compose。(題外話:有了 K8S,基本上工作上都是採用 K8S 來管理多個容器,功能強大!)

它的基本指令很簡單,其原理是撰寫 docker-compose.yml 來設定你的 services 該指向哪些 image、Port 對應、該走哪些任務。

docker-compose start
docker-compose stop

docker-compose pause
docker-compose unpause

docker-compose ps
docker-compose up
docker-compose down

CheatSheet

有了以上這些基礎觀念之後,接下來只要熟悉語法即可。

好了,初探就介紹到這裡了,歡迎指正,也希望對新手有點幫助,觀念通了工具用起來才有感覺。


Reference

系統設計入門:內容傳遞網路 CDN My love

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