什么是Docker，你应该知道些什么？
相比很多人的解释，我相信说Docker是一个轻量级的虚拟机更容易理解。另外一种解释是：Docker就是操作系统中的
chroot
。如果你不知道
chroot
是什么的话，后一种解释可能无法帮助你理解什么是Docker。
chroot是一种操作，能改变当前运行的进程和子进程的根目录。 程序运行在这样的一个被修改的环境中，它不能访问这个环境目录树之外的文件和命令，这个被修改的环境就是“chroot牢笼”。
-- Arch Linux 的 wiki 中对 chroot 的解释
虚拟机 vs. Docker
下面这张图描述了虚拟机和Docker之间的差异。 在VM中，宿主OS上是
hypervisor
（虚拟机监视器）, 最上层是客户机操作系统，而Docker则使用
Docker引擎
和容器。 这样解释你能理解吗? Docker引擎和hypervisor之间的区别又是什么呢？你可以列出运行在宿主OS上的进程来理解它们的区别。
下面这个简单的进程树可以看出它们的差异。虽然虚拟机中运行了很多进程，但是运行虚拟机的宿主机上却只有一个进程。
# Running processes on Host for a VM
$ pstree VM
-+= /VirtualBox.app
|--= coreos-vagrant
而运行Docker引擎的主机上则可以看到所有的进程。
容器进程是运行在宿主OS上的！
，他们可以通过普通的
ps
，
kill
等命令进行检查和维护。
# Docker在主机中的进程
$ pstree docker
-+= /docker
|--= /bin/sh
|--= node server.js
|--= go run app
|--= ruby server.rb
...
|--= /bin/bash
所有的东西都是透明的， 意味着什么呢？意味着Docker容器比虚拟机更小，更快，更容易与其它东西集成。如下图所示。
安装CoreOS的小型虚拟机居然有1.2GB， 而装上busybox的小型容器只有2.5MB。最快的虚拟机启动时间也是分钟级的，而容器的启动时间通常不到一秒。在同一宿主机上安装虚拟机需要正确的设置网络， 而安装Docker非常简单。
这么来看，容器是轻量、快速并且易集成，但这并不是它的全部！
Docker 是一份合约
Docker还是开发者和运维之间的“合约”。 开发和运维在选择工具和环境时的姿态通常差别很大。开发者想要使用一些闪亮的新东西，比如Node.js、Rust、Go、微服务、Cassandra、Hadoop、blablabla.........而运维则倾向于使用以往用过的工具，因为事实证明那些旧的工具很有效。
但这恰恰是Docker的亮点， 运维喜欢它，因为Docker让他们只要关心一件事: 部署容器， 而开发者也一样很开心，只要写好代码，然后往容器里一扔，剩下的交给运维就完事了。
不过别急，这还没完。运维还能帮助开发者构建优化好的容器以便用于本地开发。
更好的资源利用
很多年前，那时候还没有虚拟化，当我们需要创建一个新服务时，我们必须申请实际的物理机硬件。 这可能要花上数月，依赖于公司的流程。一旦服务器到位，我们创建好服务，很多时候它并没有像我们希望的那样成功，因为服务器的CPU使用率只有5%。 太奢侈了。
接着，虚拟化来了。它可以在几分钟之内把一台机器运转起来，还可以在同一硬件上运行多个虚拟机，资源使用率就不只5%了。但是，我们还需要给每个服务分配一个虚拟机，因此我们还是不能如愿的使用这台机器。
容器化是演化进程的下一步。容器可以在几秒之内创建起来，而且还能以比虚拟机更小的粒度进行部署。
依赖
Docker启动速度真的很酷。 但是，我们为什么不把所有的都服务部署到同一台机器上呢？ 原因很简单：依赖的问题。在同一台机器上安装多个独立的服务，不管是真是机器还是虚拟机都是一场灾难。用Docker公司的说法是：地狱一样的矩阵依赖。
而Docker通过在容器中保留依赖关系解决了矩阵依赖的问题。
速度
快当然不错，但是能快100倍就太不可思议了。速度让很多事情成为可能，增加了更多新的可能性。比如，现在可以快速创建新的环境，如果需要从Clojure开发环境完整的切换到Go语言吗？启动一个容器吧。需要为集成和性能测试提供生产环境DB ？启动一个容器吧！ 需要从Apache切换整个生产环境到Nginx？启动容器吧！
Docker是怎么工作的？
Docker是一个Client-Server结构的系统，Docker守护进程运行在主机上， 然后通过Socket连接从客户端访问， 客户端和守护进程也可以运行再同一主机上，但这不是必须的。Docker命令行客户端也是类似的工作方式，但它通常通过Unix域套接字而不是TCP套接字连接。
守护进程从客户端接受命令并管理运行在主机上的容器。
Docker 概念及相互作用
创建镜像
可以通过
docker commit container-id
、
docker import url-to-tar
或者
docker build -f Dockerfile .
来创建镜像。
先看commit的方式：
# 通过commit的方式来创建镜像
$ docker run -i -t debian:jessie bash
root@e6c7d21960:/# apt-get update
root@e6c7d21960:/# apt-get install postgresql
root@e6c7d21960:/# apt-get install node
root@e6c7d21960:/# node --version
root@e6c7d21960:/# curl https://iojs.org/dist/v1.2.0/iojs-v1.2.0-
linux-x64.tar.gz -o iojs.tgz
root@e6c7d21960:/# tar xzf iojs.tgz
root@e6c7d21960:/# ls
root@e6c7d21960:/# cd iojs-v1.2.0-linux-x64/
root@e6c7d21960:/# ls
root@e6c7d21960:/# cp -r * /usr/local/
root@e6c7d21960:/# iojs --version
1.2.0
root@e6c7d21960:/# exit
$ docker ps -l -q
e6c7d21960
$ docker commit e6c7d21960 postgres-iojs
daeb0b76283eac2e0c7f7504bdde2d49c721a1b03a50f750ea9982464cfccb1e
从上面可以看出，我们可以通过
docker commit
来创建镜像，但是这种方式有点凌乱而且很难复制， 更好的方式是通过Dockerfile来构建镜像，因为它步骤清晰并且容易复制：
FROM debian:jessie
# Dockerfile for postgres-iojs
RUN apt-get update
RUN apt-get install postgresql
RUN curl https://iojs.org/dist/iojs-v1.2.0.tgz -o iojs.tgz
RUN tar xzf iojs.tgz
RUN cp -r iojs-v1.2.0-linux-x64/* /usr/local
然后用下面的命令来构建：
$ docker build -tag postgres-iojs .
Dockerfile中的每一个命令都创建了新版的layer，通常把类似的命令放在一起，通过&&和续行符号把命令组合起来：
FROM debian:jessie
# Dockerfile for postgres-iojs
RUN apt-get update && \
apt-get install postgresql && \
curl https://iojs.org/dist/iojs-v1.2.0.tgz -o iojs.tgz && \
tar xzf iojs.tgz && \
cp -r iojs-v1.2.0-linux-x64/* /usr/local
这些行中命令的顺序很重要，因为Docker为了加速镜像的构建，会缓存中间的镜像。 组织Dockerfile的顺序时，注意把经常变化的行放在文件的底部，当缓存中相关的文件改变时，镜像会重新运行，即使Dockerfile中的行没有发生变化也是如此。
Dockerfile 中的命令
Dockerfile 支持13个命令， 其中一些命令用于构建镜像，另外一些用于从镜像中运行容器，这是一个关于命令什么时候被用到的表格:
BUILD 命令：
- FROM - 新镜像是基于哪个镜像的
- MAINTAINER - 镜像维护者的姓名和邮箱地址
- COPY - 拷贝文件和目录到镜像中
- ADD - 同COPY一样，但会自动处理URL和解压tarball压缩包
- RUN - 在容器中运行一个命令， 比如：
apt-get install
- ONBUILD - 当构建一个被继承的Dockerfile时运行命令
- .dockerignore - 不是一个命令， 但它能控制什么文件被加入到构建的上下文中，构建镜像时应该包含.git以及其它的不需要的文件。
RUN 命令：
- CMD - 运行容器时的默认命令，可以被命令行参数覆盖
- ENV - 设置容器内的环境变量
- EXPOSE - 从容器中暴露出端口， 必须显式的通过在主机上的RUN命令带上-p或者-P来暴露端口
- VOLUME - 指定一个在文件系统之后的存储目录。如果不是通过
docker run -v设置的， 那么将被创建为/var/lib/docker/volumes
- ENTRYPOINT - 指定一个命令不会被
docker run image cmd命令覆盖。常用于提供一个默认的可执行程序并使用命令作为参数。
BUILD, RUN命令都有的命令:
- USER - 为RUN、CMD、ENTRYPOINT命令设置用户
- WORKDIR - 为RUN、CMD、ENTRYPOINT、ADD、COPY命令设置工作目录
运行的容器
容器启动后，进程在它可以运行的联合文件系统中获得了新的可写层。
从1.5版本起，它还可以让最顶层的layer设置为只读，强制我们为所有文件输出（如日志、临时文件）使用卷。
# 用于与容器交互的命令
$ docker create # 创建一个容器，但不启动它
$ docker run # 创建并启动一个容器
$ docker stop # 停止容器
$ docker start # 启动容器
$ docker restart # 重启容器
$ docker rm # 删除容器
$ docker kill # 给容器发送kill信号
$ docker attach # 连接到正在运行的容器中
$ docker wait # 阻塞直到容器停止为止
$ docker exec # 在运行的容器中执行一条命令
docker run
如上所述，
docker run
是用户启动新容器的命令， 这里是一些通用的运行容器的方法：
# 交互式运行容器
$ docker run -it --rm ubuntu
这是一个可以让你像普通的终端程序一样交互式的运行容器的方法， 如果你想把管道输出到容器中，可以使用-t选项。
docker run -publish
# 发布容器的80端口到主机上的随机端口
$ docker run -p 80 nginx
# 发布容器端口80和主机上的8080端口
$ docker run -p 8080:80 nginx
# 发布容器80端口到主机127.0.0.0.1的8080端口
$ docker run -p 127.0.0.1:8080:80 nginx
# 发布所有容器中暴露的端口到主机的随机端口上
$ docker run -P nginx
nginx 镜像，比如暴露出80和443端口。
FROM debian:wheezy
MAINTAINER NGINX "docker-maint@nginx.com"
EXPOSE 80 443
docker run --link
# 启动postgres容器，给它起名为mydb
$ docker run --name mydb postgres
# 把mydb 链接到 myqpp 的db
$ docker run --link mydb:db myapp
连接容器需要设置容器到被连接的容器之间的网络，有两件事要做：
- 通过容器的连接名，更新 /etc/hosts 。 在上面的例子中，连接名是db， 可以方便的通过名字db来访问容器。
- 为暴露的端口设置环境变量。这个好像没啥实际用处，你也可以通过
主机名:端口的形式访问对应的端口。
docker run limits
还可以通过run limits来限制容器可以使用的主机资源
# 限制内存大小
$ docker run -m 256m yourapp
# 限制进程可以使用的cpu份数(cpu shares)(总CPU份数为1024)
$ docker run --cpu-shares 512 mypp
# 改变运行进程的用户为www，而不是root（出于安全考虑）
$ docker run -u=www nginx
设置CPU份数为1024中的512份并不意味着可以使用一半的CPU资源，这意味着在一个无任何限制的容器中，它最多可以使用一半的份数。比如我们有两个有1024份的容器，和一个512份的容器(1024:1024:512) ，那么512份的那个容器，就只能得到1/5的总CPU份数
docker exec container
docker exec
允许我们在已经运行的容器内部执行命令，这点在debug的时候很有用。
# 使用id 6f2c42c0在容器内部运行shell
$ docker exec -it 6f2c42c0 sh
卷
卷提供容器外的持久存储。 这意味着如果你提交了新的镜像，数据将不会被保存。
# Start a new nginx container with /var/log as a volume
$ docker run -v /var/log nginx
如果目录不存在，则会被自动创建为：/var/lib/docker/valumes/ec3c543bc..535
实际的目录名可以通过命令：
docker inspect container-id
找到。
# 启动新的nginx容器，设置/var/log为卷，并映射到主机的/tmp目录下
$ docker run -v /tmp:/var/log nginx
还可以使用
--valumes-from
选项从别的容器中挂载卷。
# 启动容器db
$ docker run -v /var/lib/postgresql/data --name mydb postgres
# 启动backup容器，从mydb容器中挂载卷
$ docker run --volumes-from mydb backup
Docker Registry
Docker Hub是Docker的官方镜像仓库，支持私有库和共有库，仓库可以被标记为
官方仓库
，意味着它由该项目的维护者（或跟它有关的人）策划。
Docker Hub 还支持自动化构建来自Github和Bitbucket的项目，如果启用自动构建功能，那么每次你提交代码到代码库都会自动构建镜像。
即使你不想用自动构建，你还是可以直接
docker push
到Docker Hub，Docker pull则会拉取镜像下来。
docker run
一个本地不存在的镜像，则会自动开始
docker pull
操作。
你也可以在任意地方托管镜像，官方有
Registry
的开源项目，但是，还有很多Bug。
此外，Quay、Tutum和Google 还提供私有镜像托管服务。
检查容器
检查容器的命令有一大把:
$ docker ps # 显示运行的容器
$ docker inspect # 显示容器信息（包括ip地址）
$ docker logs # 获取容器中的日志
$ docker events # 获取容器事件
$ docker port # 显示容器的公开端口
$ docker top # 显示容器中运行的进程
$ docker diff # 查看容器文件系统中改变的文件
$ docker stats # 查看各种纬度数据、内存、CPU、文件系统等
下面详细讲一下
docker ps
和
docker inspect
，这两个命令最常用了。
# 列出所有容器，包括已停止的。
$ docker ps --all
CONTAINER ID IMAGE COMMAND NAMES
9923ad197b65 busybox:latest "sh" romantic_fermat
fe7f682cf546 debian:jessie "bash" silly_bartik
09c707e2ec07 scratch:latest "ls" suspicious_perlman
b15c5c553202 mongo:2.6.7 "/entrypo some-mongo
fbe1f24d7df8 busybox:latest "true" db_data
# Inspect the container named silly_bartik
# Output is shortened for brevity.
$ docker inspect silly_bartik
1 [{
2 "Args": [
3 "-c",
4 "/usr/local/bin/confd-watch.sh"
5 ],
6 "Config": {
10 "Hostname": "3c012df7bab9",
11 "Image": "andersjanmyr/nginx-confd:development",
12 },
13 "Id": "3c012df7bab977a194199f1",
14 "Image": "d3bd1f07cae1bd624e2e",
15 "NetworkSettings": {
16 "IPAddress": "",
18 "Ports": null
19 },
20 "Volumes": {},
22 }]
技巧花招
获取容器id。写脚本时很有用。
# Get the id (-q) of the last (-l) run container
# 获取最后(-l)一个启动的容器id(-q)
$ docker ps -l -q
c8044ab1a3d0
docker inspect
可以带格式化的字符串----Go语言模板作为参数，详细描述所需的数据。写脚本时同时有用。
$ docker inspect -f '{{ .NetworkSettings.IPAddress }}' 6f2c42c05500
172.17.0.11
使用
docker exec
来跟运行中的容器进行交互。
# 获取容器环境变量
$ docker exec -it 6f2c42c05500 env
PATH=/usr/local/sbin:/usr...
HOSTNAME=6f2c42c05500
REDIS_1_PORT=tcp://172.17.0.9:6379
REDIS_1_PORT_6379_TCP=tcp://172.17.0.9:6379
...
通过卷来避免每次运行时都重建镜像， 下面是一个Dockerfile，每次构建时，会拷贝当前目录到容器中。
1 FROM dockerfile/nodejs:latest
2
3 MAINTAINER Anders Janmyr "anders@janmyr.com"
4 RUN apt-get update && \
5 apt-get install zlib1g-dev && \
6 npm install -g pm2 && \
7 mkdir -p /srv/app
8
9 WORKDIR /srv/app
10 COPY . /srv/app
11
12 CMD pm2 start app.js -x -i 1 && pm2 logs
13
构建并运行镜像:
$ docker build -t myapp .
$ docker run -it --rm myapp
为避免重建，创建一次性镜像并在运行时挂载本地目录。
安全
大家可能听说过使用Docker不那么安全。这不是假话，但这不成问题。
目前Docker存在以下安全问题：
- 镜像签名未被正确的核准。
- 如果你在容器中拥有root权限，那你潜在的拥有对真个主机的root权限。
安全解决办法:
- 从你的私有仓库中使用受信任的镜像
- 尽量不要以root运行容器
- 把容器中的root当作是主机上的root？ 还是把容器的根目录设置为容器内的根目录 ？
如果服务器上所有的容器都是你的，那你不需要担心他们之间会有危险的交互。
“选择”容器
我给选择两字加了引号， 因为目前根本没有任何别的选择， 但是很多容器爱好者想玩玩，比如Ubuntu的LXD、微软的Drawbridge，还有
Rocket
。
Rocket由CoreOS开发，CoreOS是一个很大的容器平台。 他们开发Rocket的理由是觉得Docker公司让Docker变得臃肿，并且还和CoreOS有业务冲突。
他们在这个新的容器中，尝试移除那些因为历史原因而留下来的Docker瑕疵。并通过
socket activation
提供简单的容器和彻底的安全构建。
编排
当我们把应用程序拆开到多个不同的容器中时，会产生一些新的问题。怎么让不同的部分进行通信呢？ 这些容器在单个主机上怎么办？ 多个主机上又是怎么处理？
单个主机上，Docker通过连接来解决编排的问题。
为简化容器的链接操作，Docker提供了一个叫
docker-compose
的工具。（以前它叫
fig
, 由另一家公司开发，然后最近Docker收购了他们）
docker-compose
docker-compose
在单个
docker-compose.yml
文件中声明多个容器的信息。来看一个例子，管理web和redis两个容器的配置文件：
1 web:
2 build: .
3 command: python app.py
4 ports:
5 - "5000:5000"
6 volumes:
7 - .:/code
8 links:
9 - redis
10 redis:
11 image: redis
启动上述容器，可以使用
docker-compose up
命令
$ docker-compose up
Pulling image orchardup/redis...
Building web...
Starting figtest_redis_1...
Starting figtest_web_1...
redis_1 | [8] 02 Jan 18:43:35.576 # Server
started, Redis version 2.8.3
web_1 | * Running on http://0.0.0.0:5000/
也可以通过detached模式（detached mode）启动：
docker-compose up -d
，然后可以通过
docker-compose ps
查看容器中跑了啥东西:
$ docker-compose up -d
Starting figtest_redis_1...
Starting figtest_web_1...
$ docker-compose ps
Name Command State Ports
------------------------------------------------------------
figtest_redis_1 /usr/local/bin/run Up
figtest_web_1 /bin/sh -c python app.py Up 5000->5000
还可以同时让命令在一个容器或者多个容器中同时工作。
# 从web容器中获取环境变量
$ docker-compose run web env
# 扩展到多个容器中(Scale to multiple containers)
$ docker-compose scale web=3 redis=2
# 从所有容器中返回日志信息
$ docker-compose logs
从以上命令可以看出，扩展很容易，不过应用程序必须写成支持处理多个容器的方式。在容器外，不支持负载均衡。
Docker托管
很多公司想做在云中托管Docker的生意，如下图。
这些提供商尝试解决不同的问题， 从简单的托管到做"云操作系统"。其中有两家比较有前景：
CoreOS
如上图所示，CoreOS是可以在CoreOS集群中托管多个容器的一系列服务的集合：
- CoreOS Linux发行版是裁剪的Linux，在初次启动时使用114MB的RAM，没有包管理器， 使用Docker或者它自己的Rocket运行一切程序。
- CoreOS 使用Docker（或Rocket）在主机上安装应用。
- 使用
systemd作为init服务，它的性能超级好，还能很好的处理启动依赖关系， 强大的日志系统，还支持socket-activation。
-
etcd 是分布式的，一致性 K-V 存储用于配置共享和服务发现。
-
fleet，集群管理器，是systemd的扩展，能与多台机器工作，采用etcd来管理配置并运行在每一个台CoreOS服务器上。
AWS
Docker容器托管在Amazon有两种途径：
- Elastic Beanstalk部署Docker容器，它工作的很好，但就是太慢了， 一次全新的部署需要好几分钟，感觉跟一般的容器秒级启动不大对劲。
- ECS、Elastic Container Server是Amazon上游容器集群解决方案， 目前还在预览版3，看起来很有前途，跟Amazon其它服务一样，通过简单的web service调用与它交互。
总结
- Docker is here to stay
- 解决了依赖问题
- 容器各方面都很快
- 有集群解决方案，但不能无缝对接
原文链接：A Not Very Short Introduction to Docker（翻译：何林冲 校对：宋瑜）
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译者介绍
何林冲, 目前就职于腾讯计算机系统有限公司, 负责游戏自动化运维体系架构设计及开发工作, 热爱开源技术。希望通过翻译技术文章为社区贡献微薄之力。
