Docker容器技术概览
作者：尹正杰版权声明：原创作品，谢绝转载！否则将追究法律责任。
一.Docker容器的优缺点
1>.Docker的优势
快速部署:
短时间内可以部署成百上千个应用,更快速交付到线上 。
高效虚拟化:
不需要额外的hypervisor支持,直接基于linux实现应用虚拟化,相比虚拟机大幅提高性能和效率。
节省开支:
提高服务器利用率，降低IT支出。
简化配置:
将运行环境打包保存至容器，使用时直接启动即可。
快速迁移和扩展:
可跨平台运行在物理机,虚拟公有云等环境,良好的兼容性可以方便将应用从A宿主机迁移到B宿主机,甚至是A平台迁移到B平台。
2>.Docker的劣势
隔离性:
各应用之间的隔离不如虚拟机彻底,因为同一台宿主机所有Docker的容器公用宿主机内核。
二.Docker容器的核心技术刨析
1>.容器规范
除了docker自带的docker容器管理技术,还有CentOS的rkt，还有阿里的Pouch，为了保证容器生态的标准性和健康可持续发展，包括Linux基金会,Docker,微软,红帽,谷歌和IBM等公司在2015年6月共同成立了一个叫open container(OCI)的组织，其目的就是制定开放标准容器规范。
OCI一共发布了两个规范,发布了两个规范,分别是 分别是runtime spec和 image format spec。有了这两个规范,不同的容器公司开发的容器只要兼容这两个规范，就可以保证容器的可移植性和相互可操作性。
2>.容器runtime
runtime是真正运行容器的地方。因此为了运行不同的容器,runtime需要和操作系统内核紧密合作以便为容器提供相应的运行环境。
目前主流的三种runtime:
lxc:
Linux上早期的runtime,Docker早期就是采用lxc作为runtime。
runc:
目前Docker默认的runtime,runc遵守OCI规范，因此可以兼容lxc，目前runc已经是docker生成环境使用的标准，包括阿里巴巴开源的pouch也是使用的runc。
rkt:
是CentOS开发的容器runtime,也符合OCI规范,所以使用rktruntime也可以运行Docker容器。
root@docker101:~# hostname
docker101.yinzhengjie.org.cn
root@docker101:~#
root@docker101:~# uname -r
4.15.0-74-generic
root@docker101:~#
root@docker101:~# uname -m
x86_64
root@docker101:~#
root@docker101:~# docker info #注意观察"Default Runtime"对应的值为"runc"
Client:
Debug Mode: false
Server:
Containers: 2
Running: 2
Paused: 0
Stopped: 0
Images: 2
Server Version: 19.03.5
Storage Driver: overlay2
Backing Filesystem: extfs
Supports d_type: true
Native Overlay Diff: true
Logging Driver: json-file
Cgroup Driver: cgroupfs
Plugins:
Volume: local
Network: bridge host ipvlan macvlan null overlay
Log: awslogs fluentd gcplogs gelf journald json-file local logentries splunk syslog
Swarm: inactive
Runtimes: runc
Default Runtime: runc
Init Binary: docker-init
containerd version: b34a5c8af56e510852c35414db4c1f4fa6172339
runc version: 3e425f80a8c931f88e6d94a8c831b9d5aa481657
init version: fec3683
Security Options:
apparmor
seccomp
Profile: default
Kernel Version: 4.15.0-74-generic
Operating System: Ubuntu 18.04.3 LTS
OSType: linux
Architecture: x86_64
CPUs: 2
Total Memory: 3.83GiB
Name: docker101.yinzhengjie.org.cn
ID: H7TH:LMVR:XQ66:F3JN:ALFO:2XKR:6W7W:MIRF:ZY6K:QAPJ:ZCA7:GD4B
Docker Root Dir: /var/lib/docker
Debug Mode: false
Registry: https://index.docker.io/v1/
Labels:
Experimental: false
Insecure Registries:
127.0.0.0/8
Registry Mirrors:
https://tuv7rqqq.mirror.aliyuncs.com/
Live Restore Enabled: false
WARNING: No swap limit support
root@docker101:~#
root@docker101:~# docker info #注意观察"Default Runtime"对应的值为"runc"
[root@docker201.yinzhengjie.org.cn ~]# cat /etc/redhat-release
CentOS Linux release 7.6.1810 (Core)
[root@docker201.yinzhengjie.org.cn ~]#
[root@docker201.yinzhengjie.org.cn ~]# uname -r
3.10.0-957.el7.x86_64
[root@docker201.yinzhengjie.org.cn ~]#
[root@docker201.yinzhengjie.org.cn ~]# uname -m
x86_64
[root@docker201.yinzhengjie.org.cn ~]#
[root@docker201.yinzhengjie.org.cn ~]# pouch info #注意观察"Default Runtime"的属性值
Containers: 0
Running: 0
Paused: 0
Stopped: 0
Images: 0
ID:
Name: docker201.yinzhengjie.org.cn
Server Version: 1.3.0
Storage Driver: overlayfs
Driver Status: []
Logging Driver: json-file
Volume Drivers: [local tmpfs]
Cgroup Driver: cgroupfs
Default Runtime: runc
Runtimes: runc
runc:
containerd:
Security Options: [seccomp selinux]
Kernel Version: 3.10.0-957.el7.x86_64
Operating System: "CentOS Linux 7 (Core)"
OSType: linux
Architecture: amd64
HTTP Proxy:
HTTPS Proxy:
Registry: https://index.docker.io/v1/
Experimental: false
Debug: false
Labels:
node_ip=192.168.6.201
SN=VMware-56
CPUs: 2
Total Memory: 3.683GiB
Pouch Root Dir: /var/lib/pouch
LiveRestoreEnabled: true
LxcfsEnabled: false
CriEnabled: false
Daemon Listen Addresses: [unix:///var/run/pouchd.sock]
[root@docker201.yinzhengjie.org.cn ~]#
[root@docker201.yinzhengjie.org.cn ~]# pouch info #注意观察"Default Runtime"的属性值
[root@docker201.yinzhengjie.org.cn ~]# pouch info #注意pouch观察"Default Runtime"的属性值为"runc"
3>.容器管理工具
管理工具连接runtime与用户，对用户提供图形或命令方式操作，然后管理工具将用户操作传递给runtime执行。
lxc是lxd的管理工具。
runc的管理工具是docker engine，docker engine包含后台deamon和cli两部分，大家经常提到的docker就是指的docker engine。
rkt的管理该工具就是rkt cli。
root@docker101:~# docker version
Client: Docker Engine - Community
Version: 19.03.5
API version: 1.40
Go version: go1.12.12
Git commit: 633a0ea838
Built: Wed Nov 13 07:29:52 2019
OS/Arch: linux/amd64
Experimental: false
Server: Docker Engine - Community
Engine:
Version: 19.03.5
API version: 1.40 (minimum version 1.12)
Go version: go1.12.12
Git commit: 633a0ea838
Built: Wed Nov 13 07:28:22 2019
OS/Arch: linux/amd64
Experimental: false
containerd:
Version: 1.2.10
GitCommit: b34a5c8af56e510852c35414db4c1f4fa6172339
runc:
Version: 1.0.0-rc8+dev
GitCommit: 3e425f80a8c931f88e6d94a8c831b9d5aa481657
docker-init:
Version: 0.18.0
GitCommit: fec3683
root@docker101:~#
root@docker101:~#
root@docker101:~# docker version
4>.容器定义工具
容器定义工具允许用户定义容器的属性和内容，以方便容器能够被保存，共享和重建。
docker image:
是docker容器的模板，runtime依据docker image创建容器。
dockerfile:
包含N个命令的文本文件，通过docker创建出docker image。
ACI(App container image):
与docker image类似，是CentOS开发的rkt容器的镜像格式。
5>.Registry
统一保存镜像而且是多个不同镜像版本的地方，叫做镜像仓库。
Image registry:
docker官方提供私人仓库部署工具,由于它没有提供友好的管理界面，因此使用的人较少，生产环境中更多人愿意使用Harbor。
Docker hub:
docker官方的公共仓库，已经保存了大量常用镜像，可以方便大家直接使用。
Harbor:
vmware提供的自带web界面自带认证功能的镜像仓库，目前很多公司使用。
6>.编排工具
当多个容器在多个主机运行的时候，单独管理容器是相当复杂而且很容易出错,而且也无法实现动态伸缩的功能。
因此需要有一种工具可以实现统一管理，动态伸缩，故障自愈，批量执行等功能，这就是容器编排引擎。
容器编排通常包括容器管理,调度,集群定义和服务发现等功能,常见的容器编排工具如下:
Docker swarm:
docker开发的容器编排引擎，目前使用较少。
Kubernetes:
Google领导开发的容器编排引擎,内部项目为Borg,且其同时支持docker,CoreOS和pouch。目前是主流，它已经击败了"Docker swarm"和"Mesos+Marathon"的使用量。
Mesos+Marathon:
通用的集群资源调度平台,mesos(资源分配)与marathon(容器编排平台)一起提供容器编排引擎功能，目前使用较少。
三.Docker容器所依赖的技术刨析
1>.容器网络
docker自带的网络docker network仅支持管理单机上的容器网络,当多主机运行的时候需要使用第三方开源网络，例如calico,flanel等。
2>.服务发现
容器的动态扩容性决定了容器IP也会随之变化，因此需要有一种机制开源自动识别并将用户请求动态转发到新创建的容器上，kubernetes自带服务发现功能,需要结合kube-dns服务解析内部域名。
3>.容器监控
开源通过原生命令"docker ps/top/stats"等命令查看容器运行状态,另外也可以使用heapster/Prometheus等第三方监控容器的运行状态。
4>.数据管理
容器的动态迁移会导致其在不同的HOST之间迁移,因此如何保证与容器相关的数据也能随时迁移或随时访问,开源使用逻辑卷/存储挂载等方式解决。
5>.日志收集
docker原生的日志查看工具docker logs，但是容器内部的日志需要通过ELK等专门的日志收集分析和展示工具进行处理。