Docker生命週期

Docker包括了三個基本概念:

映象(Image)

容器(Container)

倉庫(Repository)

理解了上面三個概念,就理解了整個Docker的生命週期

一、Docker 映象:

我們都知道,作業系統分為核心和使用者空間。對於 Linux 而言,核心啟動後,會掛載 root 檔案系統為其提供使用者空間支援。而 Docker 映象(Image),就相當於是一個 root 檔案系 統。比如官方映象 ubuntu:16。04 就包含了完整的一套 Ubuntu 16。04 最小系統的 root 檔案系統。

因為映象包含作業系統完整的 root 檔案系統,其體積往往是龐大的,因此在 Docker 設計 時,就充分利用 Union FS(聯合檔案系統) 的技術,將其設計為分層儲存的架構。所以嚴格來說,映象並非是 像一個 ISO 那樣的打包檔案,映象只是一個虛擬的概念,其實際體現並非由一個檔案組成, 而是由一組檔案系統組成,或者說,由多層檔案系統聯合組成。

映象構建時,會一層層構建,前一層是後一層的基礎。每一層構建完就不會再發生改變,後一層上的任何改變只發生在自己這一層。比如,刪除前一層檔案的操作,實際不是真的刪除前一層的檔案,而是僅在當前層標記為該檔案已刪除。在最終容器執行的時候,雖然不會看到這個檔案,但是實際上該檔案會一直跟隨映象。因此,在構建映象的時候,需要額外小心,每一層儘量只包含該層需要新增的東西,任何額外的東西應該在該層構建結束前清理掉。

分層儲存的特徵還使得映象的複用、定製變

更為容易。甚至可以用之前構建好的映象作為基礎層,然後進一步新增新的層,以定製自己所需的內容,構建新的映象。

二、

Docker 容器:

容器的實質是程序,但與直接在宿主執行的程序不同,容器程序運行於屬於自己的獨立的名稱空間。因此容器可以擁有自己的 root 檔案系統、自己的網路配置、自己的程序空間,甚至自己的使用者 ID 空間。

容器內的程序是執行在一個隔離的環境裡,使用起來,就好像是在一 個獨立於宿主的系統下操作一樣。這種特性使得容器封裝的應用比直接在宿主執行更加安 全。也因為這種隔離的特性,很多人初學 Docker 時常常會混淆容器和虛擬機器。

前面講過映象使用的是分層儲存,容器也是如此。每一個容器執行時,是以映象為基礎層, 在其上建立一個當前容器的儲存層,我們可以稱這個為容器執行時讀寫而準備的儲存層為容器儲存層。容器儲存層的生存週期和容器一樣,容器消亡時,容器儲存層也隨之消亡。因此,任何保存於容器儲存層的資訊都會隨容器刪除而丟失。

容器不應該向其儲存層內寫入任何資料,容器儲存層要保持無狀態化。所有的檔案寫入操作,都應該使用 資料卷(Volume)、或者繫結宿主目錄,在這些位置的讀寫會跳過容器儲存層,直接對宿主(或網路儲存)發生讀寫,其效能和穩定性更高。資料卷的生存週期獨立於容器,容器消亡,資料卷不會消亡。因此,使用資料卷後,容器刪除或者重新執行之後,資料不會丟失。

三、Docker Registry

映象構建完成後,可以很容易在當前宿主機上執行,但是,如果需要在其它伺服器上使用這個映象,我們就需要一個集中的儲存、分發映象的服務,Docker Registry 就是這樣的服務。

一個 Docker Registry 中可以包含多個倉庫(Repository);每個倉庫可以包含多個標籤 (Tag);每個標籤對應一個映象。

通常,一個倉庫會包含同一個軟體不同版本的映象,而標籤就常用於對應該軟體的各個版本。我們可以透過 <倉庫名>:<標籤> 的格式來指定具體是這個軟體哪個版本的映象。如果不給出標籤,將以 latest 作為預設標籤。

以 Ubuntu 映象 為例, ubuntu 是倉庫的名字,其內包含有不同的版本標籤,如, 14。04 , 16。04 。我們可以透過 ubuntu:14。04 ,或者 ubuntu:16。04 來具體指定所需哪個版本的映象。如果忽略了標籤,比如 ubuntu ,那將視為 ubuntu:latest 。

倉庫名經常以 兩段式路徑 形式出現,比如 jwilder/nginx-proxy ,前者往往意味著 Docker Registry 多使用者環境下的使用者名稱,後者則往往是對應的軟體名。但這並非絕對,取決於所使用的具體 Docker Registry 的軟體或服務。

1、Docker Registry 公開服務:

Docker Registry 公開服務是開放給使用者使用、允許使用者管理映象的 Registry 服務。一般這類公開服務允許使用者免費上傳、下載公開的映象,並可能提供收費服務供使用者管理私有映象。

最常使用的 Registry 公開服務是官方的 Docker Hub,這也是預設的 Registry,並擁有大量的高質量的官方映象。除此以外,還有 CoreOS 的 Quay。io,CoreOS 相關的映象儲存在這裡;Google 的 Google Container Registry,Kubernetes 的映象使用的就是這個服務。

由於某些原因,在國內訪問這些服務可能會比較慢。國內的一些雲服務商提供了針對 Docker Hub 的映象服務( Registry Mirror ),這些映象服務被稱為加速器。常見的有阿里雲加速 器、DaoCloud 加速器 等。使用加速器會直接從國內的地址下載 Docker Hub 的映象,比直接從 Docker Hub 下載速度會提高很多。

2、私有 Docker Registry:

除了使用公開服務外,使用者還可以在本地搭建私有 Docker Registry。Docker 官方提供了 Docker Registry 映象,可以直接使用

為私有 Registry 服務。

開源的 Docker Registry 映象只提供了 Docker Registry API 的服務端實現,足以支援 docker 命令,不影響使用。但不包含圖形介面,以及映象維護、使用者管理、訪問控制等高階功能。在官方的商業化版本 Docker Trusted Registry 中,提供了這些高階功能。

除了官方的 Docker Registry 外,還有第三方軟體實現了 Docker Registry API,甚至提供了用 戶介面以及一些高階功能。比如,VMWare Harbor 和 Sonatype Nexus。

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