02-Docker基本概念

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基本概念Docker包括三个基本概念

镜像(Image)

Docker镜像我们都知道,操作系统分为内核和用户空间。对于Linux而言,内核启动后,会挂载 root文件系统为其提供用户空间支持。而Docker镜像(Image),就相当于是一个 root文件系统。比如官方镜像 ubuntu:14.04就包含了完整的一套Ubuntu14.04最小系统的 root文件系统。
Docker镜像是一个特殊的文件系统,除了提供容器运行时所需的程序、库、资源、配置等文件外,还包含了一些为运行时准备的一些配置参数(如匿名卷、环境变量、用户等)。镜像不包含任何动态数据,其内容在构建之后也不会被改变。

分层存储

因为镜像包含操作系统完整的root文件系统,其体积往往是庞大的,因此在Docker设计时,就充分利用UnionFS的技术,将其设计为分层存储的架构。所以严格来说,镜像并非是像一个ISO那样的打包文件,镜像只是一个虚拟的概念,其实际体现并非由一个文件组成,而是由一组文件系统组成,或者说,由多层文件系统联合组成。镜像构建时,会一层层构建,前一层是后一层的基础。每一层构建完就不会再发生改变,后一层上的任何改变只发生在自己这一层。比如,删除前一层文件的操作,实际不是真的删除前一层的文件,而是仅在当前层标记为该文件已删除。在最终容器运行的时候,虽然不会看到这个文件,但是实际上该文件会一直跟随镜像。因此,在构建镜像的时候,需要额外小心,每一层尽量只包含该层需要添加的东西,任何额外的东西应该在该层构建结束前清理掉。分层存储的特征还使得镜像的复用、定制变的更为容易。甚至可以用之前构建好的镜像作为基础层,然后进一步添加新的层,以定制自己所需的内容,构建新的镜像。关于镜像构建,将会在后续相关章节中做进一步的讲解。

容器(Container)

Docker容器镜像(Image)和容器(Container)的关系,就像是面向对象程序设计中的 类和 实例一样,镜像是静态的定义,容器是镜像运行时的实体。容器可以被创建、启动、停止、删除、暂停等。容器的实质是进程,但与直接在宿主执行的进程不同,容器进程运行于属于自己的独立的命
名空间。因此容器可以拥有自己的root文件系统、自己的网络配置、自己的进程空间,甚至自己的用户ID空间。容器内的进程是运行在一个隔离的环境里,使用起来,就好像是在一个独立于宿主的系统下操作一样。这种特性使得容器封装的应用比直接在宿主运行更加安全。也因为这种隔离的特性,很多人初学Docker时常常会把容器和虚拟机搞混。前面讲过镜像使用的是分层存储,容器也是如此。每一个容器运行时,是以镜像为基础层,在其上创建一个当前容器的存储层,我们可以称这个为容器运行时读写而准备的存储层为容器存储层。容器存储层的生存周期和容器一样,容器消亡时,容器存储层也随之消亡。因此,任何保存于容器存储层的信息都会随容器删除而丢失。按照Docker最佳实践的要求,容器不应该向其存储层内写入任何数据,容器存储层要保持无状态化。所有的文件写入操作,都应该使用数据卷(Volume)、或者绑定宿主目录,在这些位置的读写会跳过容器存储层,直接对宿主(或网络存储)发生读写,其性能和稳定性更高。数据卷的生存周期独立于容器,容器消亡,数据卷不会消亡。因此,使用数据卷后,容器可以随意删除、重新 run,数据却不会丢失。

仓库(Repository)理解了这三个概念,就理解了Docker的整个生命周期。

DockerRegistry

镜像构建完成后,可以很容易的在当前宿主上运行,但是,如果需要在其它服务器上使用这个镜像,我们就需要一个集中的存储、分发镜像的服务,DockerRegistry就是这样的服务。一个DockerRegistry中可以包含多个仓库(Repository);每个仓库可以包含多个标签
(Tag);每个标签对应一个镜像。一般而言,一个仓库包含的是同一个软件的不同版本的镜像,而标签则用于对应于软件的的不同版本。我们可以通过 <仓库名>:<标签>的格式来指定具体是哪个版本的镜像。如果不给出
标签,将以 latest作为默认标签。以Ubuntu镜像为例, ubuntu是仓库的名字,其内包含有不同的版本标签,如, 14.04,16.04。我们可以通过 ubuntu:14.04,或者 ubuntu:16.04来具体指定所需哪个版本的镜像。如果忽略了标签,比如 ubuntu,那将视为 ubuntu:latest。仓库名经常以两段式路径形式出现,比如jwilder/nginx-proxy,前者往往意味着DockerRegistry多用户环境下的用户名,后者则往往是对应的软件名。但这并非绝对,取决于所使用的具体DockerRegistry的软件或服务。

DockerRegistry公开服务

DockerRegistry公开服务是开放给用户使用、允许用户管理镜像的Registry服务。一般这类公开服务允许用户免费上传、下载公开的镜像,并可能提供收费服务供用户管理私有镜像。最常使用的Registry公开服务是官方的DockerHub,这也是默认的Registry,并拥有大量的高质量的官方镜像。除此以外,还有CoreOS的Quay.io,CoreOS相关的镜像存储在这里;Google的GoogleContainerRegistry,Kubernetes的镜像使用的就是这个服务。由于某些原因,在国内访问这些服务可能会比较慢。国内的一些云服务商提供了针对DockerHub的镜像服务(RegistryMirror),这些镜像服务被称为加速器。常见的有阿里云加速器、DaoCloud加速器、灵雀云加速器等。使用加速器会直接从国内的地址下载DockerHub的镜像,比直接从官方网站下载速度会提高很多。在后面的章节中会有进一步如何配置加速器的讲解。国内也有一些云服务商提供类似于DockerHub的公开服务。比如时速云镜像仓库、网易云镜像服务、DaoCloud镜像市场、阿里云镜像库等。

私有DockerRegistry

除了使用公开服务外,用户还可以在本地搭建私有DockerRegistry。Docker官方提供了DockerRegistry镜像,可以直接使用做为私有Registry服务。在后续的相关章节中,会有进一步的搭建私有Registry服务的讲解。开源的DockerRegistry镜像只提供了DockerRegistryAPI的服务端实现,足以支持docker命令,不影响使用。但不包含图形界面,以及镜像维护、用户管理、访问控制等高级功能。在官方的商业化版本DockerTrustedRegistry中,提供了这些高级功能。除了官方的DockerRegistry外,还有第三方软件实现了DockerRegistryAPI,甚至提供了用
户界面以及一些高级功能。比如,VMWareHarbor和SonatypeNexus。

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yangleduo
版权声明:本站原创文章,由 yangleduo 于2023-05-08发表,共计2835字。
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