容器基础之（二）容器架构详解【3】

（二）容器架构详解

（1）Docker 的核心组件包括：

• Docker 客户端 - Client
• Docker 服务器 - Docker daemon
• Docker 镜像 - Image
• Registry
• Docker 容器 - Container

Docker 架构如下图所示：

​ Docker 采用的是 Client/Server 架构。客户端向服务器发送请求，服务器负责构建、运行和分发容器。客户端和服务器可以运行在同一个 Host 上，客户端也可以通过 socket 或 REST API 与远程的服务器通信。

①Docker 客户端

​ 最常用的 Docker 客户端是 docker命令。通过 docker 我们可以方便地在 Host 上构建和运行容器。docker支持很多操作（子命令），后面会逐步用到。

root@cuiyongchao:~# docker 
attach     context    exec       import     logout     port       rm         service    system     version    
build      cp         export     info       logs       ps         rmi        stack      tag        volume     
builder    create     help       inspect    network    pull       run        start      top        wait       
commit     diff       history    kill       node       push       save       stats      trust      
config     engine     image      load       pause      rename     search     stop       unpause    
container  events     images     login      plugin     restart    secret     swarm      update 

​ 除了 docker 命令行工具，用户也可以通过 REST API 与服务器通信。

②Docker 服务器

​ Docker daemon 是服务器组件，以 Linux 后台服务的方式运行。

root@cuiyongchao:~# systemctl status docker.service 
● docker.service - Docker Application Container Engine
   Loaded: loaded (/lib/systemd/system/docker.service; enabled; vendor preset: enabled)
   Active: active (running) since Mon 2020-10-26 08:56:51 UTC; 17h ago
     Docs: https://docs.docker.com
 Main PID: 24967 (dockerd)
    Tasks: 24
   CGroup: /system.slice/docker.service
           ├─24967 /usr/bin/dockerd -H fd:// --containerd=/run/containerd/containerd.sock
           └─26575 /usr/bin/docker-proxy -proto tcp -host-ip 0.0.0.0 -host-port 80 -container-ip 172.17.0.2 -container-port 80

​ Docker daemon 运行在 Docker host 上，负责创建、运行、监控容器，构建、存储镜像。 默认配置下，Docker daemon 只能响应来自本地 Host 的客户端请求。如果要允许远程客户端请求，需要在配置文件中打开 TCP 监听，步骤如下：

• 编辑配置文件 /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/docker.service，在环境变量 ExecStart 后面添加 -H tcp://0.0.0.0，允许来自任意 IP 的客户端连接。

  [Service]
  Type=notify
  # the default is not to use systemd for cgroups because the delegate issues still
  # exists and systemd currently does not support the cgroup feature set required
  # for containers run by docker
  ExecStart=/usr/bin/dockerd -H fd:// -H tcp://0.0.0.0
  

  如果使用的是其他操作系统，配置文件的位置可能会不一样。

  • 重启 Docker daemon

    root@cuiyongchao:~# systemctl daemon-reload 
    root@cuiyongchao:~# systemctl restart docker.service
    

  • 服务器 IP 为 10.0.0.20,客户端在命令行里加上 -H 参数，即可与远程服务器通信。

    root@cuiyongchao:~# docker -H 10.0.0.20 info
    

    info 子命令用于查看 Docker 服务器的信息。

③ Docker 镜像

​ 可将 Docker 镜像看着只读模板，通过它可以创建 Docker 容器。例如某个镜像可能包含一个 Ubuntu 操作系统、一个 Apache HTTP Server 以及用户开发的 Web 应用。

• 镜像有多种生成方法：

  • 可以从无到有开始创建镜像；
  • 也可以下载并使用别人创建好的现成的镜像；
  • 还可以在现有镜像上创建新的镜像；

  我们可以将镜像的内容和创建步骤描述在一个文本文件中，这个文件被称作 Dockerfile，通过执行 docker build <docker-file> 命令可以构建出 Docker 镜像，后面我们会讨论。

④ Docker 容器

​ Docker 容器就是 Docker 镜像的运行实例。用户可以通过 CLI（docker）或是 API 启动、停止、移动或删除容器。可以这么认为，对于应用软件，镜像是软件生命周期的构建和打包阶段，而容器则是启动和运行阶段。

⑤ Registry

​ Registry 是存放 Docker 镜像的仓库，Registry 分私有和公有两种。Docker Hub（https://hub.docker.com/） 是默认的 Registry，由 Docker 公司维护，上面有数以万计的镜像，用户可以自由下载和使用。出于对速度或安全的考虑，用户也可以创建自己的私有 Registry。后面我们会学习如何搭建私有 Registry。

docker pull 命令可以从 Registry 下载镜像。
docker run 命令则是先下载镜像（如果本地没有），然后再启动容器。

(2) docker组件如何协调工作

• 删除一个容器：先停止，在删除。

  root@cuiyongchao:~# docker ps
  CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND              CREATED             STATUS              PORTS                NAMES
  6ee2d8da8a46        httpd               "httpd-foreground"   About an hour ago   Up About an hour    0.0.0.0:81->80/tcp   jolly_galois
  6b8f44806be2        httpd               "httpd-foreground"   About an hour ago   Up About an hour    0.0.0.0:80->80/tcp   inspiring_moser
  root@cuiyongchao:~# docker stop 6ee2d8da8a46
  6ee2d8da8a46
  root@cuiyongchao:~# docker rm 6ee2d8da8a46
  6ee2d8da8a46
  root@cuiyongchao:~# docker ps
  CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND              CREATED             STATUS              PORTS                NAMES
  6b8f44806be2        httpd               "httpd-foreground"   About an hour ago   Up About an hour    0.0.0.0:80->80/tcp   inspiring_moser
  root@cuiyongchao:~# docker stop 6b8f44806be2
  6b8f44806be2
  root@cuiyongchao:~# docker rm 6b8f44806be2
  6b8f44806be2
  root@cuiyongchao:~# docker ps 
  CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND             CREATED             STATUS              PORTS               NAMES
  root@cuiyongchao:~# 
  

• 删除容器镜像

  root@cuiyongchao:~# docker image ls
  REPOSITORY          TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
  httpd               latest              3dd970e6b110        13 days ago         138MB
  hello-world         latest              bf756fb1ae65        9 months ago        13.3kB
  root@cuiyongchao:~# docker rmi -f 3dd970e6b110
  root@cuiyongchao:~# docker rmi -f bf756fb1ae65
  

• 启动一个容器：

  root@cuiyongchao:~# docker run -d -p 80:80 httpd ①
  Unable to find image 'httpd:latest' locally ②
  latest: Pulling from library/httpd
  bb79b6b2107f: Already exists ③
  26694ef5449a: Already exists 
  7b85101950dd: Already exists 
  da919f2696f2: Already exists 
  3ae86ea9f1b9: Already exists 
  Digest: sha256:b82fb56847fcbcca9f8f162a3232acb4a302af96b1b2af1c4c3ac45ef0c9b968
  Status: Downloaded newer image for httpd:latest ④
  0b41ce9e0937c5e42a643fc34ffd2cc4b1cff608884b23ef1461501b42296f88 ⑤
  root@cuiyongchao:~# 	
  

  • ①Docker 客户端执行 docker run 命令。
  • ②Docker daemon 发现本地没有 httpd 镜像。
  • ③daemon 从 Docker Hub 下载镜像。
  • ④下载完成，镜像 httpd 被保存到本地。
  • ⑤Docker daemon 启动容器。

• docker images 可以查看到 httpd 已经下载到本地。

  root@cuiyongchao:~# docker images 
  REPOSITORY          TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
  httpd               latest              3dd970e6b110        13 days ago         138MB
  root@cuiyongchao:~# 
  

• docker ps 或者 docker container ls 显示容器正在运行。

  root@cuiyongchao:~# docker ps
  CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND              CREATED             STATUS              PORTS                NAMES
  0b41ce9e0937        httpd               "httpd-foreground"   3 minutes ago       Up 3 minutes        0.0.0.0:80->80/tcp   quirky_lederberg
  root@cuiyongchao:~# docker container ls
  CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND              CREATED             STATUS              PORTS                NAMES
  0b41ce9e0937        httpd               "httpd-foreground"   4 minutes ago       Up 4 minutes        0.0.0.0:80->80/tcp   quirky_lederberg
  root@cuiyongchao:~# 
  

(3）小结

​ Docker 借鉴了集装箱的概念。标准集装箱将货物运往世界各地，Docker 将这个模型运用到自己的设计哲学中，唯一不同的是：集装箱运输货物，而 Docker 运输软件。

​ 每个容器都有一个软件镜像，相当于集装箱中的货物。容器可以被创建、启动、关闭和销毁。和集装箱一样，Docker 在执行这些操作时，并不关心容器里到底装的什么，它不管里面是 Web Server，还是 Database。

​ 用户不需要关心容器最终会在哪里运行，因为哪里都可以运行。开发人员可以在笔记本上构建镜像并上传到 Registry，然后 QA 人员将镜像下载到物理或虚拟机做测试，最终容器会部署到生产环境。

​ 使用 Docker 以及容器技术，我们可以快速构建一个应用服务器、一个消息中间件、一个数据库、一个持续集成环境。因为 Docker Hub 上有我们能想到的几乎所有的镜像。

​ 不知大家是否意识到，潘多拉盒子已经被打开。容器不但降低了我们学习新技术的门槛，更提高了效率。如果你是一个运维人员，想研究负载均衡软件 HAProxy，只需要执行docker run haproxy，无需繁琐的手工安装和配置既可以直接进入实战。如果你是一个开放人员，想学习怎么用 django 开发 Python Web 应用，执行 docker run django，在容器里随便折腾吧，不用担心会搞乱 Host 的环境。