Docker 终极指南

Docker是一个相对较新且发展非常快速的项目，可用来创建非常轻量的“虚拟机”。注意这里的引号非常重要，Docker创建的并非真正的虚拟机，而更像是打了激素的chroot，嗯，是大量的激素。

在我们继续之前，我先说下，截至目前（2015年1月4日）为止，Docker只能在Linux上工作，暂不支持Windows或OSX（译者注：不直接支持）。我稍后会讲到Docker的架构，你会明白其中的原因。所以，如果想在非Linux平台上使用Docker，你需要在虚拟机里运行Linux。

本教程有三个目标：说明Docker解决的问题、说明它如何解决这个问题、以及说明它使用了哪些技术来解决这个问题。这不是一篇教你怎么运行安装Docker的教程，Docker此类教程已经有很多，包括Docker作者的在线互动教程。本文最后有一个步骤说明，目的是用一个明确的现实世界的例子来串联文章中所有的理论，但不会太过详细。

Docker能做什么？

Docker可以解决虚拟机能够解决的问题，同时也能够解决虚拟机由于资源要求过高而无法解决的问题。Docker能处理的事情包括：

• 隔离应用依赖
• 创建应用镜像并进行复制
• 创建容易分发的即启即用的应用
• 允许实例简单、快速地扩展
• 测试应用并随后销毁它们

Docker背后的想法是创建软件程序可移植的轻量级容器，让其可以在任何安装了Docker的机器上运行，而不用关心底层操作系统，类似船舶使用的集装箱，野心勃勃的他们成功了！

Docker究竟做了什么？

这一节我不会说明Docker使用了哪些技术来完成它的工作，或有什么具体的命令可用，这些放在了最后一节，这里我将说明的是Docker提供的资源和抽象。

Docker两个最重要的概念是镜像和容器。除此之外，链接和数据卷也很重要。我们先从镜像入手。

镜像

Docker的镜像类似虚拟机的快照，但更轻量，非常非常轻量（下节细说）。

创建Docker镜像有几种方式，多数是在一个现有镜像基础上创建新镜像，因为几乎你需要的任何东西都有了公共镜像，包括所有主流Linux发行版，你应该不会找不到你需要的镜像。不过，就算你想从头构建一个镜像，也有好几种方法。

要创建一个镜像，你可以拿一个已有的镜像，对它进行修改来创建它的子镜像。实现的方式有两种：在一个文件中指定一个基础镜像及需要完成的修改；或通过“运行”一个镜像，对其进行修改并提交。不同方式各有优点，不过一般会使用第一种的文件方式来指定所做的变化。

镜像拥有唯一ID，以及一个供人阅读的名字和标签对。镜像可以命名为类似ubuntu:latest、ubuntu:precise、django:1.6、django:1.7等等。

容器

现在说容器了。你可以从镜像中创建容器，这等同于从快照中创建虚拟机，不过更轻量。应用是由容器运行的。

举个例子，你可以下载一个Ubuntu的镜像（有个叫docker registry的镜像公共仓库），做一些修改：安装Gunicorn和你的Django应用及其依赖；然后从该镜像中创建一个容器，在它启动后运行你的应用。

容器与虚拟机一样，是隔离的（有一点要注意，我稍后会讨论到）。它们也拥有一个唯一ID和唯一的供人阅读的名字。容器有必要对外暴露服务，因此Docker允许暴露容器的特定端口。

容器与虚拟机相比有两个主要差异。第一个是：它们被设计成运行单进程，无法很好地模拟一个完整的环境（如果那是你需要的，请看看LXC）。你可能会尝试运行runit或supervisord实例来启动多个进程，但（以我的愚见）这真的没有必要。

单进程与多进程之争非常精彩。你应该知道的是，Docker设计者极力推崇“一个容器一个进程的方式”，如果你要选择在一个容器中运行多个进程，那唯一情况是：出于调试目的，运行类似ssh的东西来访问运行中的容器，不过docker exec命令解决了这个问题。

容器和虚拟机的第二个巨大差异是：当你停止一个虚拟机时，可能除了一些临时文件，没有文件会被删除；当你停止一个Docker容器，对初始状态（创建容器所用的镜像的状态）做的所有变化都会丢失。这是使用Docker时必须做出的最大思维变化之一：容器是短暂和一次性的。

数据卷

如果你的电子商务网站刚收到客户支付的3万元，内核崩溃了，所有数据库变化都丢失了……对你或Docker来说都不是一件好事，不过不要担心。Docker允许你定义数据卷——用于保存持久数据的空间。Docker强制你定义应用部分和数据部分，并要求你将它们分开。

卷是针对容器的，你可以使用同一个镜像创建多个容器并定义不同的卷。卷保存在运行Docker的宿主文件系统上，你可以指定卷存放的目录，或让Docker保存在默认位置。保存在其他类型文件系统上的都不是一个卷，稍后再具体说。

链接

链接是Docker的另一个重要部分。

容器启动时，将被分配一个随机的私有IP，其它容器可以使用这个IP地址与其进行通讯。这点非常重要，原因有二：一是它提供了容器间相互通信的渠道，二是容器们将共享一个本地网络。我曾经碰到一个问题，在同一台机器上为两个客户启动两个elasticsearch容器，但保留集群名称为默认设置，结果这两台elasticsearch服务器立马变成了一个自主集群。

要开启容器间通讯，Docker允许你在创建一个新容器时引用其它现存容器，在你刚创建的容器里被引用的容器将获得一个（你指定的）别名。我们就说，这两个容器链接在了一起。

因此，如果DB容器已经在运行，我可以创建web服务器容器，并在创建时引用这个DB容器，给它一个别名，比如dbapp。在这个新建的web服务器容器里，我可以在任何时候使用主机名dbapp与DB容器进行通讯。

Docker更进一步，要求你声明容器在被链接时要开放哪些端口给其他容器，否则将没有端口可用。

Docker镜像的可移植性

在创建镜像时有一点要注意。Docker允许你在一个镜像中指定卷和端口。从这个镜像创建的容器继承了这些设置。但是，Docker不允许你在镜像上指定任何不可移植的内容。

例如，你可以在镜像里定义卷，只要它们被保存在Docker使用的默认位置。这是因为如果你在宿主文件系统里指定了一个特定目录来保存卷，其他使用这个镜像的宿主无法保证这个目录是存在的。

你可以定义要暴露的端口，但仅限那些在创建链接时暴露给其他容器的端口，你不能指定暴露给宿主的端口，因为你无从知晓使用那个镜像的宿主有哪些端口可用。

你也不能在镜像上定义链接。使用链接要求通过名字引用其他容器，但你无法预知每个使用那个镜像的宿主如何命名容器。

镜像必须完全可移植，Docker不允许例外。

以上就是主要的部分，创建镜像、用它们创建容器，在需要时暴露端口和创造卷、通过链接将几个容器连接在一起。不过，这一切如何能在不引起额外开销条件下达成？