学会Docker之---应用场景和基本操作

朱雀 2024-02-21 10:19 95阅读 0赞

### 实体机、VM和容器 ###

实体机（Physical Machine）是指实际的物理设备，例如我们常见的计算机主机、服务器等。它们是由硬件组成，可以直接运行操作系统和应用程序。

虚拟机（Virtual Machine）是在一台物理机上通过虚拟化技术，将物理资源划分成多个虚拟的计算机环境。在虚拟机内，可以安装自己的操作系统和应用程序，就像在一台实体机上运行一样。每台虚拟机拥有自己的虚拟硬件、虚拟网络和虚拟存储，它们相互隔离，可以独立运行。

容器：也是一种虚拟化技术，不同于VM使用完整的操作系统虚拟化，容器只虚拟化了应用程序运行所需要的进程级别的环境，因此容器启动的速度更快，资源占用更少，可实现更高的密度，可以更好地支持微服务的部署。容器是通过容器引擎来实现的，其中最流行的容器引擎是Docker。  
Docker是一种应用容器化技术，它在操作系统层面上提供了一种轻量级的虚拟化方式，使用Docker可以将应用程序及其依赖项打包成容器，可在不同的平台上部署和运行。相比于虚拟机，Docker的容器是更加轻量级的，启动速度更快，占用更少的系统资源。并且，Docker的容器是共享主机的操作系统，因此节省了多个虚拟机启动时的开销。

### 实体机、VM和Docker的应用场景 ###

实体机的应用场景：

1.  对于需要高性能的应用，如游戏或图形渲染等，实体机是必需的；
2.  实体机可以直接访问硬件，因此在需要访问硬件资源的场景中，它的性能优势也显著；
3.  在需要进行大量计算的科学和工程领域，实体机也经常被用于模拟和预测。

VM的应用场景：

1.  在服务器虚拟化方面，VM广泛应用于数据中心和云计算。因为VM可以通过虚拟化技术将一个物理服务器划分为多个虚拟服务器，从而提高资源利用率；
2.  VM还可以用于测试和开发，因为虚拟机可以在不同的操作系统和环境中运行不同的应用程序；
3.  虚拟桌面基础设施（VDI）也是VM的一个常见应用场景。

Docker的应用场景：

1.  应用程序部署：Docker可以把应用程序打包成一个容器，并快速部署到多台服务器上，从而提高部署效率；
2.  基础设施自动化：Docker容器可以通过代码来定义和部署，从而简化了基础设施的维护和管理；
3.  微服务架构：Docker容器可以作为独立的服务单元来运行，从而支持微服务架构的需求。

### Docker 和VM 的区别 ###

很早的时候应用的部署都在实体机器上， 后来出现了VM虚拟主机， 再后来出现Docker等容器技术。但是VM和Docker 并不是完全对立或是替代的技术，有时可以互补使用。  
Docker 和虚拟机（VM）都是编程和运维人员常用的隔离环境，然而，它们在设计和使用上有一些重要的差别：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th></th> 
   <th>Docker</th> 
   <th>虚拟机 (VM)</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>系统用途</td> 
   <td>直接运行在宿主机操作系统之上，并利用操作系统的内核。</td> 
   <td>虚拟出完整的操作系统，与宿主机操作系统相互隔离。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>启动时间</td> 
   <td>通常会以秒甚至毫秒为单位，启动速度非常快。</td> 
   <td>启动时间较长，通常需要几分钟才能启动并运行。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>硬盘使用</td> 
   <td>相对更小，一个镜像通常只需几十MB到几百MB。</td> 
   <td>需要分配更多的硬盘空间，操作系统本身就可能需要数GB的空间。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>效率</td> 
   <td>同一时间运行的容器数量多于虚拟机数量，且共享系统资源的效率更高。</td> 
   <td>由于分配了独立的系统资源，针对高计算密集型应用，性能可能跟原生运行接近。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>使用场景差异</td> 
   <td>Docker 主要用于创建和运行软件包，它将应用程序和它的所需环境打包成一个镜像，而这个镜像可以轻易地在其他平台上运行。因此 Docker 特别适用于持续集成/持续部署（CI/CD）、微服务架构等场景。</td> 
   <td>虚拟机（VM）则为运行不同的操作系统提供了一种方法，比如你可以在你的 MacOS 或 Windows 办公环境中运行一个 Linux 系统，进行独立的项目开发、软件测试等等。</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

尽管这两者的功能在某种程度上有所重叠，但它们并不替代对方，而是各自解决各自最擅长的问题。在实际使用中，Docker 和虚拟机（VM）甚至可以同时使用，达成互补。比如，你可以在一个虚拟的 Linux 系统中运行 Docker，以达到在 Windows 或 MacOS 系统上更好的运行 Linux-only 或 Unix-like 环境的软件的效果。

### Docker的优点 ###

1.  快速部署：Docker可以快速部署应用程序，只需要将应用程序放入容器中即可。
2.  轻量级：Docker容器可以在任何环境下运行，因为它们非常轻量级，更加灵活。
3.  可移植性：Docker容器可以在不同的操作系统和云服务商之间移植，使得应用程序更具可移植性。
4.  简化配置：Docker可以将应用程序和配置文件打包在一起，从而消除了系统配置问题。
5.  更高效的资源利用：Docker容器可以在同一台物理机上运行多个应用程序，因此可以更高效地利用资源。
6.  更好的控制：Docker容器提供了更好的控制和管理，使得应用程序更稳定和可靠。
7.  更快的部署时间：基于 Docker 的应用程序可以更快地部署，因为它们不需要进行预编译或代码调整。
8.  更好的协作：Docker容器可以分享和协作，这使得开发和测试更加高效。

### Docker 缺点 ###

尽管 Docker 在许多方面都非常出色，它仍然存在一些缺点，特别是当与 VM 比较时：

*  兼容性问题： Docker 直接运行在主机的操作系统上，共享内核。这意味着 Docker 在虚拟化 Linux 时效率非常高，但并不能很好地虚拟出 Windows 或 MacOS 环境。虚拟机则可以在任何操作系统宿主上运行任何目标操作系统。
 *  隔离性： 虽然 Docker 提供了多种形式的隔离（例如网络，进程空间），但它们仍然共享相同的内核，如果容器中有恶意程序或存在内核漏洞，可能会影响安全性。虚拟机的操作系统隔离更彻底，可能对于需要高度安全隔离的应用来说更为合适。
 *  图形化界面支持： Docker 容器主要设计用来支持服务器端的应用程序。虽然技术上可以运行 GUI 应用程序，但这往往会变得复杂，并且可能需要进行许多配置。虚拟机则可以更为方便地运行 GUI 应用程序。
 *  复杂性： 对于许多用户，尤其是那些不熟悉命令行界面的用户，Docker 可能会显得比虚拟机更加复杂。虽然有诸如 Docker Compose 和 Kubernetes 这样的工具可以帮助管理和编排容器，但它们通常需要更多的学习和理解。虚拟机管理和使用通常更为直观，有许多提供 GUI 界面的虚拟机软件。
 *  持久存储： Docker 容器是短暂的和无状态的，当容器退出时，其中的所有状态和数据都会被删除。虽然 Docker 提供了持久卷和数据容器等解决方案，但它们使用起来相对麻烦，且可能需要和特定的云平台紧密集成。虚拟机相对容易理解，虚拟硬盘文件（如 \*.vdi, \*.vhd, \*.vmdk等等）为永久存储提供了直观的解决方案。

作为一个工具，Docker 有它的优点和缺点，适合的场景和不适合的场景，理解它们，选择合适的工具应对不同的任务，将帮助精确满足需求并提高工作效率。

### Docker 的基本操作和命令 ###

Docker 是一种轻量级的操作系统虚拟化技术， Docker 的基本命令包括：

1.  拉取 Docker 镜像：

Docker 镜像是创建容器的模板。可以通过以下命令来拉取一个 Docker 镜像：

docker pull ubuntu

这条命令将从 Docker Hub 拉取 Ubuntu 的最新版本镜像。

1.  运行 Docker 容器：

以下命令将创建一个新的 Docker 容器，并运行一个命令：

docker run ubuntu echo 'Hello, World!'

这条命令将在 Ubuntu 容器内部运行`echo`命令，输出 “Hello, World!”。

1.  列出 Docker 容器：

运行以下命令可以列出正在运行的 Docker 容器：

codedocker ps

如果你想看到所有的容器（包括已停止的），可以添加`-a`参数：

codedocker ps -a

1.  停止和启动 Docker 容器：
    
    对于正在运行的容器，可以使用以下命令来停止：

codedocker stop <CONTAINER_ID>

也可以使用以下命令来启动一个已经停止的容器：

codedocker start <CONTAINER_ID>

1.  进入 Docker 容器：

如果希望进入一个正在运行的 Docker 容器的 Shell，可以使用以下命令：

codedocker exec -it <CONTAINER_ID> /bin/bash

### Docker Desktop中如何从镜像(image)运行容器（container） ###

Image 是用来运行containers 的， 它们之间的关系如下图：  
![在这里插入图片描述][a11fb7c2c063438ca2bf45a74397a922.png]

1.  获取DockeFile和Code  
    这里从github的库拉取 https://github.com/docker/welcome-to-docker， 当然也可以是自行创建DockeFile文件。

git clone  https://github.com/docker/welcome-to-docker
    cd welcome-to-docker

1.  从Git拉取的DockeFile和Code等内容如下：  
    ![在这里插入图片描述][850efb033feb4317a4b1b919188b3582.png]

3.Docker的配置文件 Dockerfile， 内容如下：

![在这里插入图片描述][a6b54ff7d9e04bfb97de6f951f94fbb3.png]

1.  构建image，在项目路径使用docker build 命令构建image（镜像）。

docker build -t welcome-to-docker .

*  `-t` 后面接的是image 的名字
 *  `.` 代表在当前路径查找Dockerfile文件

1.  镜像构建完成之后，就会出现在Docker Destop 的Images 标签页中，  
    ![在这里插入图片描述][9af7820ae68c4e1e820c0adb8c816e08.png]
2.  点击运行按钮可以进行一些额外的设置， 类似 Port等  
    ![在这里插入图片描述][0ecf2ca97a474c7ea6edb891886fc45d.png]
3.  运行之后就可以在浏览器看到效果， 点击下面的link  
    ![在这里插入图片描述][83e27e17e94743dc8accf30d339c1c75.png]

在浏览器查看的http://localhost:8088/的内容如下：  
![在这里插入图片描述][331b51f09d8d45aca86305987d0570d1.png]

### Docker Desktop中运行Docker Hub中的镜像 ###

Docker Hub 是一个托管 Docker 镜像的服务，可以想像为托管Code的Git Hub。

1.  点击Docker Desktop的最上方的输入框中进行搜索（也可以使用快捷键Ctrl+K）  
    ![在这里插入图片描述][e3b0cf00f5c24fb9b008606d51b2ba84.png]
2.  这里以搜索welcome-to-docker 为例， 搜索的结果如下图：

![在这里插入图片描述][7a01f9efca80466d95979f9b9b3ef930.png]

1.  点击Run按钮运行， 在Optional Setting 的可选设定区块可以设定端口等。  
    ![在这里插入图片描述][0d9ade580ad44dca878d46dd393cef47.png]

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[a11fb7c2c063438ca2bf45a74397a922.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/21/c2e1e13dabe5443c843839d70595fbfa.png
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