Docker 是 2014 年最為火爆的技術之一,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台了。作為一名 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,啟動虛擬機就像啟動一台計算機,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。一旦虛擬機啟動以後,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,但每個虛擬機占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(或者稱為“Docker 引擎”),在此服務上,我們可開啟多個 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,都是占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,啟動速度較虛擬機而言有本質的飛躍,啟動一個容器只在眨眼瞬間。不管是虛擬機還是 Docker 容器,它們都是為了隔離應用程序的運行環境,節省我們的硬件資源,為我們開發人員提供福利。
我們再來看看 Docker 的 Logo 吧:
很明顯,這是一只鯨魚,它托著許多集裝箱。我們可以把宿主機可當做這只鯨魚,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了解如何使用 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“烹饪”Docker 這份美味佳肴。您准備好了嗎?我們現在就開始!
首先,您要准備一個 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 為例,僅此而已。
CentOS 具體要求如下:
通過以下命令查看您的 CentOS 內核:
uname -r
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:
rpm --import https://www.elrepo.org/RPM-GPG-KEY-elrepo.org rpm -ivh http://www.elrepo.org/elrepo-release-6-5.el6.elrepo.noarch.rpm yum -y --enablerepo=elrepo-kernel install kernel-lt
隨後,編輯以下配置文件:
vi /etc/grub.conf
將default=1修改為default=0。
最後,通過reboot命令重啟操作系統。
重啟後如果不出意外的話,再次查看內核,您的 CentOS 內核將會顯示為 3.10。
如果到這裡,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。
只需通過以下命令即可安裝 Docker 軟件:
rpm -Uvh http://download.fedoraproject.org/pub/epel/6/i386/epel-release-6-8.noarch.rpm yum -y install docker-io
可使用以下命令,查看 Docker 是否安裝成功:
docker version
若輸出了 Docker 的版本號,則說明安裝成功了,可通過以下命令啟動 Docker 服務:
service docker start
一旦 Docker 服務啟動完畢,我們下面就可以開始使用 Docker 了。
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為“鏡像”的文件,通過它來安裝軟件。在 Docker 的世界裡,也有一個名為“鏡像”的東西,已經安裝我們所需的操作系統,我們一般成為“Docker 鏡像”,本文簡稱“鏡像”。
那麼問題來了,我們從哪裡下載鏡像呢?
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。
我們不妨還是以 CentOS 為例,通過以下步驟,下載一個 CentOS 的鏡像。
首先,訪問 Docker 中文網,在首頁中搜索名為“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,把它復制下來,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:
docker images
當下載完成後,您應該會看到:
REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED VIRTUAL SIZE docker.cn/docker/centos centos6 25c5298b1a36 7 weeks ago 215.8 MB
如果看到以上輸出,說明您可以使用“docker.cn/docker/centos”這個鏡像了,或將其稱為倉庫(Repository),該鏡像有一個名為“centos6”的標簽(Tag),此外還有一個名為“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,因為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,來啟動容器。
容器是在鏡像的基礎上來運行的,一旦容器啟動了,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,那麼如何才能啟動容器呢?
只需使用以下命令即可啟動容器:
docker run -i -t -v /root/software/:/mnt/software/ 25c5298b1a36 /bin/bash
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:
docker run <相關參數> <鏡像 ID> <初始命令>
其中,相關參數包括:
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:標簽名”,例如:docker.cn/docker/centos:centos6。
初始命令表示一旦容器啟動,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。
為了搭建 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/目錄作為安裝目錄,首先需要通過cd /opt/命令進入該目錄。
首先,解壓 JDK 程序包:
tar -zxf /mnt/software/jdk-7u67-linux-x64.tar.gz -C .
然後,重命名 JDK 目錄:
mv jdk1.7.0_67/ jdk/
首先,解壓 Tomcat 程序包:
tar -zxf /mnt/software/apache-tomcat-7.0.55.tar.gz -C .
然後,重命名 Tomcat 目錄:
mv apache-tomcat-7.0.55/ tomcat/
首先,編輯.bashrc文件
vi ~/.bashrc
然後,在該文件末尾添加如下配置:
export JAVA_HOME=/opt/jdk export PATH=$PATH:$JAVA_HOME
最後,需要使用source命令,讓環境變量生效:
source ~/.bashrc
我們需要編寫一個運行腳本,當啟動容器時,運行該腳本,啟動 Tomcat,具體過程如下:
首先,創建運行腳本:
vi /root/run.sh
然後,編輯腳本內容如下:
#!/bin/bash source ~/.bashrc sh /opt/tomcat/bin/catalina.sh run
注意:這裡必須先加載環境變量,然後使用 Tomcat 的運行腳本來啟動 Tomcat 服務。
最後,為運行腳本添加執行權限:
chmod u+x /root/run.sh
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:
docker ps
此時,您應該看不到任何正在運行的程序,因為剛才已經使用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:
docker ps -a
輸出如下內容:
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES 57c312bbaad1 docker.cn/docker/centos:centos6 "/bin/bash" 27 minutes ago Exited (0) 19 seconds ago naughty_goldstine
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。
使用以下命令,根據某個“容器 ID”來創建一個新的“鏡像”:
docker commit 57c312bbaad1 huangyong/javaweb:0.1
該容器的 ID 是“57c312bbaad1”,所創建的鏡像名是“huangyong/javaweb:0.1”,隨後可使用鏡像來啟動 Java Web 容器。
有必要首先使用docker images命令,查看當前所有的鏡像:
REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED VIRTUAL SIZE huangyong/javaweb 0.1 fc826a4706af 38 seconds ago 562.8 MB docker.cn/docker/centos centos6 25c5298b1a36 7 weeks ago 215.8 MB
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”來啟動容器,與上次啟動容器不同的是,我們現在不再進入容器的命令行,而是直接啟動容器內部的 Tomcat 服務。此時,需要使用以下命令:
docker run -d -p 58080:8080 --name javaweb huangyong/javaweb:0.1 /root/run.sh
稍作解釋:
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梁,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,裡面封裝了加載環境變量並啟動 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。
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES 82f47923f926 huangyong/javaweb:0.1 "/root/run.sh" 4 seconds ago Up 3 seconds 0.0.0.0:58080->8080/tcp javaweb
在浏覽器中,輸入以下地址,即可訪問 Tomcat 首頁:
http://192.168.65.132:58080/
注意:這裡使用的是宿主機的 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。
通過本文,我們了解了 Docker 是什麼?它與虛擬機的差別在哪裡?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?如何以服務的方式啟動容器?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。